Измерительный преобразователь действующего значения переменного тока

 

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий первый и второй квадраторы, выполненные в виде трансформаторов с тороидальными сердечниками, имеющими профиль, обеспечиванхций квадратирукхцие свойства , причем входная обмотка первого квадратора включена противофазно с его рабочей обмоткой, входная обмотка второго квадратора включена синфаэно с его рабочей обмоткой , входные обмотки квадраторов соединены согласно-последовательно, источник переменного опорного напряжения , балансный интегратор, потенциометр , первый транзистор р-п-р-типа и первый диод, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены второй, третий и четвертый диоды, первый и второй конденсаторы , второй транзистор п-р-п - типа , диодный мост и инвертирующий усилитель , при этом рабочая обмотка первого квадратора соединена с катодом первого и анодом второго диодов, рабочая обмотка второго квадратора - с анодом третьего и катодом четвертого диодов, анод первого диода соединен с коллектором первого транзистора р-п-р-типа и через первый конденсатор с общей шиной преобразователя , катод третьего диода соединен с коллектором второго транзистора п-р-п-типа и через второй конденсатор с общей шиной преобразователя , катод второго диода и анод четвертого диода соединены попарно с балансными входами балансного ин- I тегратора, общая точка которого соесл динена с общей шиной, а его выход подключен к входу инвертирующего усилителя выход которого соединен с базами обоих транзисторов, эмиттеры которых объединены и подключены через диагональ переменного тока диодного моста к среднему выводу потенциометра, один вывод которого подключен к входу инвертирующего усилителя, другой - к общей шине преобразователя, диагональ постоянX ного тока диодного моста соединена с выходными шинсми преобразователя, со а источник переменного опорного напJiib 4 Iряжения выполнен с противофазными выводами, каждый из которых подключен к одному из свободных выводов рабочих обмоток квадраторов, к средней точкой, соединенной с общей шиной преобразователя.

И9) (Н) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) G 01 В 19 02 (21) 3273706/18-21 (22) 08.04.81 (46) 07.03.84. Бюл. 9 9 .(72) A.Ë. Шпади, М.И. Белый, P,È. Агрест и И.С. Закалкин (71) Ульяновский политехнический институт (53) 621.317.725(088.8) (56) 1. Заявка Франции 9 2274926, кл. G 01 R 19/02, 1976.

2 ° Авторское свидетельство СССР

9 789785, кл. G 01 R 19/02, 1976 (прототип). (54) (57) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий первый и второй квадраторы, выполненные в виде трансформаторов с тороидальными сердечниками, имеющими профиль, обеспечивающий квадратирующие свойства, причем входная обмотка первого квадратора включена противофазно с его рабочей обмоткой, входная обмотка второго квадратора включена синфаэно с его рабочей обмоткой, входные обмотки квадраторов соединены согласно-последовательно, источник переменного опорного напряжения, балансный интегратор, потенциометр, первый транзистор p-n-p типа и первый диод, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены второй, третий и четвертый диоды, первый и второй конденсаторы, второй транзистор n-p-n типа, диодный мост и инвертирукщий усилитель, при этом рабочая обмотка первого квадратора соединена с катодом первого и анодом второго диодов, рабочая обмотка второго квадратора — с анодом третьего и катодом четвертого диодов, анод первого диода соединен с коллектором первого транзистора p-n-p-типа и через первый конденсатор с общей шиной преобразователя, катод третьего диода соединен с коллектором второго транзистора n-p-n-типа и через второй конденсатор с общей шиной преобразователя, катод второго диода H анод четвертого диода соединены попарно с балансными входами балансного ин- ф тегратора, общая точка которого соединена с общей шиной, а его выход подключен к входу инвертирующего усилителя, выход которого соединен с базами обоих транзисторов, эмиттеры которых объединены и подклю- Я чены через диагональ переменного тока диодного моста к среднему выводу потенциометра, один вывод которого подключен к входу инвертирующего усилителя, другой — к общей шине преобразователя, диагональ постоянного тока диодного моста соединена с выходными шинами преобразователя, а источник переменного опорного нап ряжения выполнен с противофазными выводами, каждый иэ которых подключен к одному из свободных выводов рабочих обмоток квадраторов, и средней точкой, соединенной с общей шиной преобразователя.

1078344

Однако известный преобразователь имеет недостаточно высокую точность преобразования, так как в нем операция корнеиэвлечения осуществляется эа счет градуировки иэмерительногo прибора, а также за счет разброса характеристик квадраторов.

Цель изобретения — повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительный преобразователь действующего значения переменного тока, содержащий первый и второй квадраторы, выполненные в виде трансформаторов с тороидальными сердечниками, имеющими профиль, обеспечивающий квадратирующие свой- . ства, причем входная обмотка первого квадратора включена противофазно с его рабочей обмоткой, а входная обмотка второго квадратора—

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборах для измерения действующего значения переменного тока.

Известно устройство для измерения действующего значения электрических сигналов, содержащее два включенных дифференциально квадратора, выполненных в виде термопреобразователей, усилитель, пороговый элемент, усилитель и цепь обратной связи )1j .

Однако устройство имеет низкое быстродействие, обусловленное тепловой инерцией термопреобраэователей. 15

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является измерительный преобразователь действующего значения переменного тока, содержащий первый и второй квадраторы, выполненные в виде трансформаторов с тороидальными сердечниками, имеющими профиль, обеспечивающий квадратирующие свойства, входная обмотка первого квадратора включена встречно с его рабочей обмоткой, а входная обмотка второго квадратора включена согласно с его рабочей обмоткой, входные обмотки квадраторов соединены согласно-последовательно, источник переменного опорного напряжения, подключенный к дополнительным обмоткам квадраторов, соединенным последовательно, балансный интегратор, подключенный входами к выводам соединенных последовательно рабочих обмоток квадраторов, потенциометр, включенный между выходом преобразователя и общей точкой интегратора, диод, включенный между выходом балансного интегратора и вы- 40 ходом преобразователя, транзистор р-и-р-типа, соединяющий выход преобразователя с телеметрическим выходом (2j

45 синфазно с его рабочей обмоткой, входные обмотки квадраторов соединены согласно-последовательно, источник переменного опорного напряжения, балансный интегратор, потенциометр, первый транзистор р-и-р-типа и первый диод, введены второй. третий и четвертйй диоды, первый и ,второй конденсаторы, второй транзистор n-p-n-типа, диодный мост и инвертирующий усилитель, при этом рабочая обмотка первого квадратора соединена с катодом первого и анодом второго диодов, рабочая обмотка второго квадратора — с анодом третьего и катодом четвертого диодов, анод первого диода соединен с коллектором первого транзистора р-и-р-типа и через первый конденсатор с общей шиной преобразователя, катод третьего диода соединен с коллектором второго транзистора

n-p-и-типа и через второй конденсатор с общей шиной преобразователя, катод второго диода и анод четвертого диода соединены попарно с балансными входами балансного интегратора,- общая точка которого соединена с общей шиной преобразователя, а его выход подключен к вхоpv инвертирующего усилителя, выход которого соединен с базами обоих транзисторов, эмиттеры которых объединены и подключены через диагональ переменного тока диодного моста к среднему выводу потенциометра, один вывод которого подключен к входу инвертирующего усилителя, другой— к общей шине преобразователя, диагональ постоянного тока диодного моста соединена с выходными шинами преобразователя, а источник переменного опорного напряжения выполнен с противофазными выводами, каждый иэ которых подключен к одному из свободных выводов рабочих обмоток квадраторов, и средней точкой, соединенной с общей шиной преобразователя.

На чертеже изображена электрическая схема преобразователя.

Измерительный преобразователь действующего значения переменного тока содержит квадраторы 1 и 2, выполненные в виде трансформаторов с тороидальными сердечниками, имеющими профиль, обеспечивающий квадратирующие свойства, входная обмотка 3 квадратора 1 включена противофаэно с его рабочей обмоткой 4, а входная обмотка 5 квадратора 2— синфазно с его рабочей обмоткой 6, входные обмотки 3 и 5 квадраторов

1 и 2 соединены согласно-последовательно, источник 7 переменного опорного напряжения, балансный интегратор S, потенциометр 9, первый транзистор 10 р-и-р-типа и первый диод 11.

1078344 плитуды полуволн токов, протекакицих через входы балансного и нтегратора

8, становятся неравны и на выходе интегратора появляется напряжение, пропорциональное среднему значению

5 тока, протекающего через балансный интегратор 8. Среднее значение указанного тока вследствие квадратирования входного тока пропорционально квадрату его действующего эначе—

10 ния

I = kw I = kч I

2 с р к

В преобразователь введены второй 12, третий 13 и четвертый 14 диоды, первый 15,и второй 16 конденсаторы, второй транзистор 17 и-р-итийа, диодный мост 18 и инвертирующий усилитель 19. При этом рабочая обмотка 4 первого квадратора 1 соединена с катодом первого 11 и анодом второго 12 диодов, рабочая обмотка 6 квадратора 2 — с анодом третьего

13 и катодом четвертого 14 диодов.

Анод первого диода 11 соединен с коллектором транзистора 10 и через конденсатор 15 с общей шиной преобразователя, катод диода 13 соединен с коллектором транзистора 17 и через 15 конденсатор 16 с общей шиной преобразователя, катод диода 12 и анод диода 14 соединены попарно с балансными входами балансного интегратора

8, общая точка которого соединена 20 с общей шиной преобразователя, а его выход подключен к входу инвертирующего усилителя 19, выход которого соединен с базами транзисторов 10 и 17, эмиттеры которых объединены и подключены через диагональ переменного тока диодного моста 18 к среднему выводу потенциометра 9, один вывод которого подключен к входу инвертирующего усилителя 19, а другой — к общей шине преобразователя. Диагональ постоянного тока диодного моста 18 соединена с выходными шинами преобразователя, а источник 7 переменного опорного напряжения выполнен с противофазными выводами, подключенными, каждый, к одному из свободных выводов рабочих обмоток 4 и 6 квадраторов 1 и 2, и средней точкой, соединенной с общей шиной преобразователя. 40 !

Преобразователь работает следующим образом.

Через входные обмотки 3 и 5 квадраторов 1 и 2 протекает входной ток, 45 а через рабочие 4 и 6 — полуволны тока источника 7 переменного опорного напряжения, частота которого по, крайней мере в 10 раз выше частоты входного тока. 0т источника 7 переменного опорного напряжения через диоды 11 и 13 заряжаются конденсаторы

15 и 16. Токи рабочих обмоток 4 и 6 протекают через балансный интегратор

8 и в случае равенства их амплитуд, имеющего место в отсутствие входного 55 тока, выходное напряжение балансного интегратора 8 равно нулю. Если входной ток не равен нулю, то при определенном его направлении в сердечнике одного из квадраторов, например 60 первого, магнитные поля входного тока и тока рабочей обмотки 4 взаимодействуют таким образом, что амплитуда полуволн тока рабочей обмотки 4 уменьшается. В результате ам- 65 ",д ) 031=kWg3 )

0 где k — коэффициент преобразования квадратора; число витков его входной

Ч обмотки;

I (t) — мгновенное значение входного токау его эффективное значение.

Выходной сигнал балансного интегратора 8 усиливается и инвертируется усилителем 19 и отпирает транзистор 17, в коллекторно.. цепи которого течет ток где и — коэффициент усиления тока.

Коллекторный ток транзистора 17 протекает через конденсатор 16, разряжая его, диагональ переменного тока диодного моста 18 и потенциометр 9, который замыкает цепь обратной связи на вход усилителя 19, увеличивая его входное сопротивление.

При изменении полярности опорного переменного напряжения конденсатор

16 вновь заряжается через диод 13, причем ток его заряда, протекающий через рабочую обмотку 6 квадратора 2, равен разрядному току, т.е. коллекторному току I транзистора 17.

Зарядный ток конденсатора 16 подмагничивает сердечник квадратора 2 таким образом, что при последующем изменении полярности опорного переменного напряжения амплитуда полуволн тока, протекающего через рабочую обмотку 6, диод 14 и балансный интегратор, снижается, причем снижение происходит до тех пор, пока ток рабочей обмотки 6, протекающий через сбалансный интегратор, не уравновешивает ток I ... т.е. где w< — число витков рабочей обмотки квадратора.

Постоянный выходной ток преобразователя равен амплитуде коллекторного тока == К, поэтому I = I,,т.е. постоянный

Р выходной ток пропорционален дейст1078344

Составитель A. Пучковский

Редактор О. Бугир Техред А.Бабинец Корректор А. Зимокосов

Заказ 990/38 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 вуюшему значению входного тока При изменении полярности входного тока квадратирование осуществляется квадратором 2, а уравновешивание, обеспечивающее операцию корнеизвлечения, - квадратором 1. 5

Попеременное выполнение квадраторами 1 и 2 разных функций обеспечивает компенсацию асимметрии их характеристик и неидеальность характеристик, что повышает точность преобразования.