Датчик тока

 

ДАТЧИК ТОКА, содержащий кольцевой магнитопровод с высокой магнитной проницаемостью, размещенный вокруг проводника с измеряеглдм током и снабженный первой рабочей , источник с переключаемой полярностью напряжения, в выходную цепь которого включены последовательно первая рабочая обмотка и резистор съема информации, пороговый элемент, выход которого соединен с коммутирующим входом источника, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью снижения пульсаций выходного сигнала и повышения быстродействия , в него введен кольцевой магнитопровод -с низкой магнитной проницаемостью , также размещенный вокруг проводника с измеряемым током и снабженный второй рабочей обмоткой и об : моткой управления, причем вторая § рабочая обмотка включена согласнопоследовательно с первой рабочей об-1 моткой, а обмотка управления подключена к «ходу порогового элемента.

OO (111

xspO O1 1 0О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A B TOP COO MV C IKlBCIlbCTBV (21 ) 34 56903/18-21 (22) 24.06.82 (46) 30.12.83. Бюл. М 48 (72) А. A. Кардашов, A. A. Никерясов, A. Г. Пономаренко и A. С. Разин (71) Львовский ордена Ленива политехнический институт им. Ленинского комсомола и Новолипецкий металлургический аавод (53) 621.317.77(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 512533, кл. Н 02 Н 9/02, 1974.

2. Дралюк B. Н. и др. Датчик тока для систем управления злектроприводами. — Электротехническая промиаленность, сер. "Электропривод", 1973, вып. 4 (21), с. 26-28. (54)(57) ДАТЧИК ТОКА, содержащий кольцевой магнитопровод с высокой магнитной проницаемостью, размещенный вокруг проводника с измеряеьиям током и снабженный первой рабочей обмоткой, источник с переключаемой полярностью напряжения, в выходную цепь которого включены последовательно первая рабочая обмотка и резистор съема информации, пороговый элемент, выход которого соединен с коммутирующим входом источника, отличающийся тем, что, с целью снижения пульсаций выходно-го сигнала и повьааения быстродействия, в него введен кольцевой магнитопровод с низкой магнитной проницаемостью, также размещенный вокруг проводника с измеряемым током и снабженный второй рабочей обмоткой и обмоткой управления, причем вторая Я рабочая обмотка включена согласнопоследовательно с первой рабочей обмоткой. а обмотка управления подключена к .входу порогового элемента.

10б4214

Изобретение относится к гтлектроизмерительной технике и предназначено для использования при измерении больших токов.

Известен датчик то1та, ссдержащ111л магнитопровод с рабочей и допсT НИтельной обмотками, расположен«ыми но вз аимно пер пе нди кулярных плo ñxîc ТНх, конденсатор „подключенный к выводам рабочей обмотки и образующий с ней колебательный контур, генератор, включенный через реэ .стор параллельно образованному колебательному контуру, вспомогательный источник Ностоянного тока, подключенный к выводам дополнительной обмотки, фазочувствительный детектор, вход которого соединен с выходом колебательно o контура Pj

Недос-.аток указанного датчика значительная конструктивная слож— ность, обусловленная примег.eH"låãë целого ряда ответстнен.-1ых функциональных узлов, в частнОсти Генератора,, ВспОМОГcLTpJJüHÎÃÎ источника пОстоян ного тока, фаэочувстнительногo дет-K 25 тора .

Наиболее близким к предлагаемому является датчик тока, содержащий коЛьценой магнитопронод с высокой магнитной проницаемос-.ью. размещенный вокруг проводника с изг1еряемым

ЗО током и снабженньй рабочей Обмоткой, источник с переключаемой полярностью напряжения, в выходную цепь ко".Qvnt o включены последовательно рабочая обмотка, резистор съема и1лформации и 35 пороговый элемент. соединенный выходом с коммутирую.-,им входом упомя«утого источника (Я .

Недостатки из ест 1ого устройства заключаются н существенных пуль"..ациях выходного с ггнала. и невысоком быстродействии, обусловленном необходимостью устанонк1: на ныход сглажиВающеГО фильтра.

Цель изобретения †. с 3иженпе гульсаций ныл одно .о си-,li ала подобного устройства и повь1шенг1е «го бьс т ролей ствия.

ПОСТавявгт На и It3 ПЬ ЛОС" 1l <тт Т С.: Т =V -, 51

ЧТО Н Дат ИК тОКН . i"O!-Ã,=i-т,;аЩ, =, К -т1«вЂ” це ВОЙ маг HHтОпрО13 Од с высоко . мах нl1тной проницаег1остью l размещен г ый но круг проводника с измеряемым током и снабженный первой рабочей обмоткой, источник с переклю.чаемой полярностью напряжения,. н выходя,ю .-цепь коTOGO Q Нт(т1ЮЧ»т1»нт -,fOCJ iP- лсл атЕЛт то ПЕОвая рабочая обмотк. и резис ..Ор съ=.ма информации. пороговый эпемен 3. выход которого соединен с коглмутирующ1лм 68

BXOEIOM NCÒÎòËÍ 1òÊ B... .Н «тт U1С H КО Пт 11ЕВОЙ маГнитОпронод с:lиэксй магн1лтной пэоницаемОс тын, также ра эмеля3 н - . -! ;.:.;3Q I эу1

ПрОВОдНИК" . ИЭГ»К ряЕ1ЛЫИ Тогтэл«1 Л Снаб" женный второй рабо =. ;. Обг Отггой И т.бмоткой уцранления, причем вторая бочая обмотка включена согласно-последовательно с: первой рабочей обмоткой, а обмотка управления подключена к входу порогoBQI о элемента.

На фиг. 1. ltðåäñòàBëåHà функциои ;пьная схема предлагаемого датчика тока„. на фиг. 2 — идеализированные кринйе намагничивания магнитопроводов (:1аркиронка кривых соответствует цифрон«1м позициям магнитопроводов на

Фиг. 1) .

Датчик тока содержит два кольцевых магнитопровола 1 и 2 (фиг. 1), первый из которых выполнен из материала с высокой магнитной проницаемостью (например, пермаллоя) а вто1 рой — из материала с низ кой магн итпой проницаемостью (например, электротехнической стали1. Магнитопооводы 1 и 2 размещены вокруг проводника 3 с измеряемым током . Ha магнитопровод 1 нанесена первая рабочая обмотка 4, а на магнитопровод 2 вторая рабочая обмотка 5 и обмотка

6 управления.

Рабочие обмотки 4 и 5 соединены между собой согласно-последовательно и вместе с резистором 7 съема информации включены в нь1ходную цепь источника 8 с переключаемой пстляонстстью напряжения. Б состав датчика тока входит также пороговый элемент

9, BXO Ii hOTOpOI O 1JOIIKJIIOHEH K выводам обмотки б управления, а выход соединен с коммутирующим входом источника 8.

Принцип действия тока основан на том, что в процессе измерения независимо от величины (в пределах максимально допустимого значения) и направления измеряемого -.îêà протекающе.гG по проводнику 3, магнитопровод а тем боГее и магнитспронод 2 поаянно находятся на линейных участк.,х своих кривых намагничивания .,".,иг. 2 участки с — Ь и с — d). Это до ;Т11гаЕТСЯт ПУТЕМ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ИЭМЕ«ения полярности напряжения, действующего на выходе i c oiIHèêà 8 и при— .ладынаемого к цепочке, состоящей из р".зистора 7 H оабочих обмоток 4 и 5.

Коммутация выход«ого Hattряжения источника 8 происходит следующим об;.аэог1". Предположим, что к началу ра" боче,". Обмотки 4 (обозначсно точкой на фиг. 1) прикладывается„ например, ис;ложительный потенциал. При этом магнитная индукция магнитопровода 1 нарастает. Так как магнитная пронигаемость магнитопровода 1 значительно выше магнитной проницаемости магнитопровот1а 2, магнитная индукция послед«его практически не будет из.меняться и напряжение индуктируемое в обмотке б управления оказывается бгиэким к нулю. При достижении маг1064214 (4) в в 1> °

10 (5) U J, вых

Чр

1р — — — — — -- >

Wp нитной индукцией магнитопровода 1 величины +Вг происходит его наСыщение и магнитная проницаемость резко пазает. В результате начинает изменяться магнитная индукция магнитопровода 2 и на обмотке 6 управления появляется напряжение соответствующего знака. Это напряжение прикладывается к входу порогового элемента 9 и вызывает его срабатывание. На выходе порогового элемента 9 появляется сигнал, обусловливающий переключение полярности выходного напряжения ис. точника 8 ° на обратную. Начинается процесс перемагничивания магнитопровода 1, его магнитная индукция уменьшается, а затем меняет свой знак °

При.достижении ею величины -Br на обмотке 6 управления снова появляется напряжение, но уже другого знака.

Пороговый элемент 9 вновь срабатыва" ет и опять переключает полярность выходного напряжения источника 8.

Для рабочей индукции В магнитопровода 1 справедливо соотношение

+Br В Ъ -Br, (1) При работе магнитопровода 1 на линейном участке кривой намагничивания и при пренебрежении током его намагничивания справедливо соотношение

АМ„= АФр, .(,2) .где AW„ — ампервитки, создаваемыЕ проводником 3 с измеряемым током J(Wц = 1);

АУ вЂ” ампервитки,,создаваемые рабочей обмоткой 4.

Так как АЧ„ = J ° Уп = J и АЧр

i W на осйованни (2) имеем

J где ip — ток в рабочей обмотке 4.

Ток ip, протекая по резистору 7, создает на нем падение напряжения где R - сопротивление резистора 7.

С учетом (3) и (4) Из выражения (5) видно, что выходное напряжение датчика тока Увы„ .пропорционально измеряемому току J.

Независимо от полярности напряжения, действующего на выходе источника 8 и прикладываемого к цепочке иэ последовательно соединенных резистора

7 и рабочих обмоток 4 и 5, при неизменном направлении измеряемого тока, ток i протекает в одном и том же направлении. Так, если при намагничивании магнитопровода 1 рабочий ток i< протекает по рабочей обмотке 4 и резистору 7 под действием выходного напряжения .источника 8Ä то при перемагничивании магнитопровода 1 рабочий ток ip протекает в том же направлении под действием

ЭДС самоиндукции рабочей обмотки 4.

Таким образом, предлагаемый дат35 чик тока позволяет получить выход ной сигнал, пропорциональный измеряемому току, полярность которого определяется направлением измеряемого тока. Кроме того, он обеспечивает

gp гальваническую развязку входных и выходных цепей, характеризуется высоким быстродействием и низким уров нем пульсаций выходного сигнала (менее 0,1 В);

1064214

Составитель Л. Морозов

Техред A.Бабийец. Корректор Г.Решетник

Редактор A. Лежиина

Заказ 10516/46

Тираж 710 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4