Ферромодуляционное устройство для измерения постоянного тока

 

ФЕРРОМОДУЛЯЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее ферромодуляционный преоб7 разователь, выполненный на ферромагf тном сердечнике, имеющем обмотку .озбу7кдения и измерительную обмотку, источник синусоидального тока возбуждения , к одному выходу которого подключена обмотка возбуждения ферромагнитного сердечника, формирователь импульсов, вход которого подключен к измерительной обмотке ферромагнитного сердечника, фазоинвертор с противофазными выходами, присоеSf OIOSR - h-i ,;. . f ЕМБЛЙОТе-.4 диненный своим входом к выходу формирователя импульсов, и измерительный блок с двумя ключами, первые выводы которых подключены к общей шине, в цепь вторых выводов ключей включены резисторы нагрузки, свободные выводы которых: объединены, управляющие входы ключей раздельно ;оединены с противофазными выходами фазоинвертора, и измерительный прибор, входные зажимы которого раздельно подключены к вторым выводам ключей, связанным с резисторами нагрузки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены блок сдвига фазы на фиксированный угол 90 и двухполупериодный выпрямитель, причем вход блока сдвига фазы подключен к второму выходу источника синусоидального тока возбуждения, вход двухполупери- s одного вьтрямителя соединен с выходом блока сдвига фазы, один выходной зажим двухполупериодного выпрямителя присоединен в общей шине, а другой i подключен к объединенным выводам ре- ; зисторов нагрузки измерительного бло- О ка.i ю г {

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) И) з(д)) С 01 К 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Mh3gOMVМ (21) 3446994/24-21 ,(22) 28.05.82 (46) 07.09.84, Бюл. Р 33 (72) Г.В,Абрамзон, С.Г.Мдивани,,Н.И.Яковлев и A.Ô.ßêîâëåâ (53) 621.317.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И - 249475, кл. С 01 P. 1/22, 1968.

Семенов Н.М., Яковлев Н.И.

Цифровые феррозондовые магнитометры.

Л., "Энергия", 1978, с. 98-99, рис. 4-3. (54) (57) ФЕРРОМОДУЛЯЦИОННОЕ УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее ферромодуляционный преобразователь, выполненный на ферромагтном сердечнике, имеющем обмотку возбуждения и измерительную обмотку, источник синусоидального тока возбуждения, к одному выходу которого подключена обмотка возбуждения ферромагнитного сердечника, формирователь импульсов, вход которого подключен к измерительной обмотке ферромагнитного сердечника, фазоинвертор с двумя противофазными выходами, присоединенный своим входом к выходу формирователя импульсов, и измерительный блок с двумя ключами, первые выводы которых подключены к общей шине, в цепь вторых выводов ключей включены резисторы нагрузки, свободные выводы которых объединены, управляющие входы ключей раздельно соединены с противофазными выходами фазоинвертора, и измерительный прибор, входные зажимы которого раздельно подключены к вторым выводам ключей, связанным с резисторами нагрузки, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены блок сдвига фазы

0 на фиксированный угол 90 и двухполупериодный выпрямитель, причем вход блока сдвига фазы подключен к второму выходу источника синусоидального тока возбуждения, вход двухполупериодного выпрямителя соединен с выходом блока сдвига фазы, один выходной за- жим двухполупериодного выпрямителя присоединен в общей шине, а другой подключен к объединенным выводам ре- . зисторов нагрузки измерительного блока.

1112294

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения постоянного тока, а также для измерения параметров постоянного магнитного поля.

Известно ферромодуляционное устройство для измерения постоянного тока, содержащее ферромодуляционный ! преобразователь, выполненный на ферромагиитном сердечнике, имеющем обмотку возбуждения, выключенную в цепь источника переменного тока, и измерительную обмотку, фильтр, вход которого подключен к измерительной обмотке, и измерительный прибор, связанный с выходом фильтра (1, Такое устройство имеет недостаточную чувствительность, обусловленную наличием в выходном сигнале нечетных гармоник помех.

Наиболее близким по технической . сущности к предлагаемому является ферромодуляционное устройство для измерения постоянного тока, содержащее ферромодуляционный преобразователь, выполненный »»а ферромагнитном сердечнике, имеющем обмотку возбуждения и измерительную обмотку, источник синусоидалъного тока возбуждения, выполненный в виде автономного генератора, к выходу которого подключена обмотка возбуждения ферромагнитного сердечника, формирователь импульсов, выполненный в виде усилителя.-ограничителя, вход которого подключен к измерительной обмотке ферромагнитного сердечника, фазоинвертор с двумя противофазными выходами, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, и измерительный блок, имеющий два ключа на, транзисторах, измерительный прибор, входные зажимы которого раздельно присоединены к коллекторам транзисторов, эмиттеры транзисторов связаны с общей шиной, а в цепь коллекторов транзисторов включены резисто- ры нагрузки, свободные выводы которых подключены к одному из полюсов источника питания постоянного тока, база каждого Из транзисторов через резистор обратной связи присоединена к коллектору другого транзистора и одновременно через ограничивающий резистор связана с источником напряжения смещения, а противофазные выходы фаэоинвертора раздельно подключены к коллекторам транзисторов, 6браэующим управляющие входы ключей j2) .

При возбуждении ферромагнитного сердечника ферромодуляционного преобразователя синусоидальным током

1„ в известном устройстве выходной ток явь»Х, регистрируе и измеримерительным прибором, определяется выражением

10 о

ВЫК (a"С 9EA )

"»»l где — значение измеряемого постоян15 ного тока, 41 — круговая частота тока »» возбуждения.

Из этого выражения следует, что известное устройство имеет нелинейную функцию преобразования J ВыК =

= 4 (3 ), а значение коэффициента пре вы образования — - = (» ) устройства зависит от амплитуды тока J возбуждения. Нелинейность функции преобразования приводит к тому, что точность измерения известного устройства снижается с ростом измеряемого тока.

Зависимость выходного тока от тока возбуждения также снижает точность

30 измерения известного устройства и не позволяет использовать в качестве источника тока возбуждения промьш»ленную сеть переменного тока без специальных стабилизаторов переменного тока.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

40 Поставленная цель достигается тем, что в ферромодуляционное устройство для измерения постоянного тока, содержащее ферромодуляционный преобразователь, выполненный на ферромагнит45 ном сердечнике, имеющем обмотку возбуждения и измерительную обмотку, источник синусоипального тока возбуждения, к одному выходу которого подключена обмотка возбуждения ферромагнитного сердечника, формирователь импульсов, вход которого подключен к измерительной обмотке ферромагнитного сердечника, фазоинвертор с двумя противофазными выходами, присоединенный своим входом к выходу формирователя импульсов, и измерительный блок с двумя ключами, первые выводы которых подключены к общей шине, в цепь вторых выводов ключей включены резис2294 4 жимом двухполупериодного выпрямителя

20

1О

Устройство содержит (фиг. 1) ферромодуляционный преобразователь 1, формирователь 2 импульсов, фазоинвертор 3 с двумя лротивофазными выходами, вход которого подключен к выходу формирователя 2 импульсов, из30 мерительный блок 4 с измерительным прибором 5, источник 6 синусоидального тока возбуждения, блок 7 сдвига фазы на фиксированный угол 90 и двухполупериодный выпрямитель 8,вход которого подключен к выходу блока

7 сдвига фазы, Ферромодуляционный преобразователь 1 выполнен на ферромагнитном сердечнике 9, на котором размещены обмотка 1О возбуждения, подключенная к одному из выходов ис40 точника 6 синусоидального тока возбуждения, и измерительная обмотка 11, к которой присоединен вход формирователя 2 импульсов, а к второму выходу исто;пика 6 синусоидального тока 45 возбужд=.ния -подключен вход блока 7 сдвига фазы. Измерительный блок 4 содержит два ключа 12 и 13, одни выводы которых соединены с общей шиной, к которой также подключен один выход- 50 ной зажим двухполупериодного выпрямителя 8, и резисторы 14 и 15, включенные последовательно в цепь ключей

12 и 13 со стороны их противоположных выводов, к которым присоединен 55 вход измерительного прибора 5. Ключи

12 и 13 через резисторы 14 и 15 нагрузки связаны с вторым выходным за3 111 торы. нагрузки, свободные выводы которых объединены, управляющие входы ключей раздельно соединены с противофазными выходами фазоинвертора, и измерительный прибор, входные зажимы которого раздельно подключены к вторым выводам ключей, связанным с резисторами нагрузки, дополнительно введены блок сдвига фазы на фиксированный угол 90О и двухполупериодный выпрямитель, причем вход блока сдвига фазы подключен к второму выходу источника синусоидального тока возбуждения, вход двухполупериодного выпрямителя соединен с выходом блока сдвига фазы, один выходной зажим двухполупериодного выпрямителя соеди-! нен с общей шиной, а второй подключен к объединенным выводам резисторов нагрузки измерительного блока.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, на фиг. 2 — линейные диадиаграммы, иллюстрирующие его работу.

8, а управляющие входы ключей 12 и

13 соединены с противофазными выходами фазоинвертора 3. Ферромагнитный сердечник 9 ферромодуляционного преобразователя 1 охватывает проводник

16 с измеряемым током.

Устройство работает следующим .образом.

Ферромагнитный сердечник 9 ферромодуляционного преобразователя 1, охватывающий проводник 16 с измеряемым током 30, возбуждается синусоидальным магнитным полем, создаваемым током возбуждения с амплитудой: поступающим в обмотку 10 возбуждения ферромагнитного сердечника 9 от источника 6 (фиг.2ц). В моменты времени К„ и О.. . когда мгновенное значение тока 1„„ возбуждения становится равным (ло числу ампервитков) с измеряемым током 0 и направлено навстречу ему, ферромагнитный сердечник 9 резко перемагничивается и в его измерительной обмотке 11 индуктируются ЭДС е „„,„ перемагничивания (фиг. 2B) .

Моменты времени 5.„ и 1, определяются соотношениями

-о l 01ГС510 — ) 0(2 (я -С(ГC5

ЭДС В,рр, „поступает на вход формирователя 2 импульсов, который форми- рует на своем выходе разно;- олярное напряжение (1 !А! прямоугольной формы (фиг. 25), причем моменты смены полярности Uqpp определяются моментами

ВРЕМЕНИ 0 1 И 0, .

Напряжение 0 qp с выхода формирователя 2 поступает на вход фазоинвертора 3, противофазные ыходы ко торогo подключены к управляющим входам ключей 12 и 13, в результате че. го на управляющий вход одного ключа поступает напряжение О я,показанное на фиг. 2 Ъ сплошной линис й, а на управляющий вход другого — напряжение

0 0, показанное пунктирной линией.

Иитание измерительного блока 4 осуществляется напряжением L! |1 „T форма которого показана на фиг. 2 L.

Это напряжение (! ц„ формируется из синусоидального напряжения Н„„ ис точника 6 путем сдвига фазы этого напряжения на 90, осуществляемым о . блоком 7 сдвига фазы, и последующим

1112294 его двухполупериодным выпрямлением с помощью выпрямителя.8.

Благодаря сдвигу на 90 максимумы напряжения "nor совпадают с моментами перехода через нулевое значение 5 тока J возбуждения. Форма тока 3>b >, протекающего через измерительный прибор 5, показана на фиг. 2, из кото-. рой видно, что она повторяет форму напряжения 0 пнт с учетом перемены

f0 полярности ), в соответствии с полярностью напряжения ц а (фиг. 23).

При этом ср ед нее з нач ение тока (фиг. 2)) определяется, как 20vn "о BblK, J . Rg где (— сопротивление измерительногс, прибора 5.

Отношение — — = 4 всегда постоян

Jm но, поэтому выходной ToK Jgb))(линейно связан с измеряемым током

Физически это объясняется тем, что не. линейность зависимости 6 2 М1 = 25

= (1 „ (3 ) компенсируется такой же нелинейностью зависимости l gb, = (p (IX, К,). Кроме того, вследствие

0 постоянства отношения в предлаJ гаемом устройстве обеспечивается и независимость коэффициента преобразования от изменения тока возбуждения.

Указанные свойства предлагаемого устройства повышают точность измерения в широком диапазоне токов и позволяет в качестве источника возбуждения использовать промышленную сеть переменного тока либо любой другой нестабнлизированный источник переменного тока. Предлагаемое устройство в равной степени может быть использовано и в качестве ферромодуляционного измерителя .параметров постоянного магнитного поля. При этом ферромагнитный сердечник ферромодуляционного преобразователя выполняют в виде стержня.

11 12294

Составитель С.Вейский

Редактор А.Мотыль Техред JI,MHKem Корректор И.Муска

Заказ 6452/30 Тираж 710 Подпи ное

ВНИИПИ 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