Устройство для бесконтактного измерения силы тока

 

Изобретение может быть использовано для измерения силы тока высоковольтных линий электропередач постоянного и переменного напряже-. ния. Цель изобретения - повьшение Хь-& точности и расширение динамического диапазона измерения. Устройство содержит магнитооптическую ячейку Фарадея 1, азимутальный модулятор 2, поляризатор 3, анализатор 5 с фотоприемниками 6 и 7, усилители. 8 и 9 фототока, дифференциальные усилители 10 и 11, блок 12 вычитания, блок 13 суммирования, селективный усилитель 14, синхронный, детектор 15, заграждающий фильтр 19, регистрирующий прибор 22 и генератор 25 синусоидального тока. Введение в устройство инвертора 16, усилителей 17 и 20 сигнала ошибки, выпрямителя 18, стробоскопического преобразователя 21, компаратора 23, генератора 24 пилообразного напряжения и образование новых связей между элементами устройства позволяют уменьшить погрешности, обусловленные нелинейной зависимостью выходного напряжения блока вычитания и измеряемого тока. 1 ил. с S (/ N9 4ib Од

СОЕЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (бц 4 G 01 R 13/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ с с:с с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3789498/24-21 (22) 13.09.84 (46) 23.07.86. Бюл. Ф 27 (71) Научно-исследовательский инсти тут по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения (72) В.Б.Архангельский, С.Ф.Глаголев, В.П.Зубков, Т.П.Казакова, Л.А.Кузнецова, Т.Г.Палей и М.M.×åðвинский (53) 621.317.7 (088,8) (56) Патент Франции Ф 1555799, кл. G 01 R 1967.

Авторское свидетельство СССР

Ф 901920, кл. G 01 R 13/40, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТОКА (57) Изобретение может быть использовано для измерения силы тока высоковольтных линий электропередач постоянного и переменного напряже-. ния. Цель изобретения — повышение

„„SU„„12460!! А1 точности и расширение динамического диапазона измерения. Устройство содержит магнитооптическую ячейку Фарадея 1, азимутальный модулятор 2, поляризатор 3, анализатор 5 с фотоприемниками 6 и 7, усилители 8 и 9 фототока, дифференциальные усилители 10 и 11, блок 12 вычитания, блок

13 суммирования, селективный усилитель 14, синхронный. детектор 15, заграждающий фильтр 19, регистрирующий прибор 22 и генератор 25 си— нусоидального тока. Введение в устройство инвертора 16, усилителей 17 и 20 сигнала ошибки, выпрямителя 18, стробоскопического преобразователя

21, компаратора 23, генератора 24 пилообразного напряжения и образование новых связей между элементами устройства позволяют уменьшить погрешности, обусловленные нелинейной зависимостью выходного напряжения блока вычитания и измеряемого тока. 1 ил.

Источник 4 света генерирует световой поток, после поляризатора

3 и азимутального модулятора 2 ази-, мут поляризации светового потока

5 получает модуляцию по синусоидальному закону с частотой, определяемой генератором 25 синусоидального тока (амплитуда модуляции не превы.шает единиц градусов). Далее световой поток проходит магнитооптическую ячейку Фарадея 1, где его азимут изменяется на угол, пропорциональный величине измеряемого тока, и анализатором 5 разделяется на две взаимно ортогональные составляющие, которые. с помощью фотоприемников 6 и 7 преобразуются в электрические сигналы. После усилителей 8 и 9 фатотока блоками суммирования 13 и вычитания 12 формируются суммарный и разностный сигналы. Переменная составляющая суммарного сигнала вы,целяется. селективным усилителем -14 и детектируется синхронным детектором 15. Выходное напряжение синхронного детектора 15 через инвертор

16 и дифференциальные усилители i 1 и 12 управляет коэффициентами пере . дачи усилителей 8 и 9 фототака, причем при увеличении коэффициента передачи одного из усилителей фототока коэффициент передачи другого уменьшается и наоборот, что обеспечивает компенсацию неодинаковой чувствительности фотоприемников 6 и 7.. а, Кроме того, первый. усилитель 17 сигнала ошибки сравнивает напряжение жения блока 13 суммирования и управ ляет через дифференциальные усилители 11 и 12 усилителями 8 и 9 фото" тока таким образом, чтобы их коэффициенты передачи были пропорциоI нальны выходному напряжению выпря1 124601 1 2

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть

, использовано для измерения силы тока высоковольтных линий электропередач постоянного и переменного напряжений, Цель изобретения — повышение точности и расширение динамического диапазона измерения.

На чертеже приведена структуриая схема устройства для бесконтактного измерения силы тока.

В магнитное поле измеряемого тока помещена магнитооптическая ячейка

Фарадея 1, оптически связанная через азимутальный модулятор 2 и поляризатор 3 с источником 4 света и через анализатор 5 с двумя фотоприемниками 6 и 7, которые через два усилителя 8 и 9 фототока с управляющими входами, подключенными к выходам двух дифференцИальных усилителей 10 и 11, присоединены к входам блока 12 вычитания и блока 13 суммирования. Выход блока 13 суммирования через селективный усилитель 14 и синхронный детектор 15 подключен к.первому входу первого дифференциального усилителя 10 и входу инвертора 16, выход которого соединен с первым входом второго дифференциального усилителя

11. Вторые входы дифференциальных усилителей 10 и 11 подключены к выходу первого усилителя 17 сигнала ошибки, первый вход которого соединен с выходом выпрямителя 18, а второй— с выходом блока 13 суммирования. Выход блока 12 вычитания через заграждающий фильтр 19 присоединен к пер- на выходе выпрямителя 18 с постовому входу второго усилителя 20 сиг- янной составляющей выходного напрянала ошибки, выход стробоскопического преобразователя 21 — к второму входу второго усилителя 20.сигнала ошибки, выход которого подключен к регистрирующему прибору 22 .и первому входу компаратора 23. Второй вход последнего соединен с вых9дом гене- мителя 18. В результате этого выходратора 24 пилообразного напряжения, а выход — с синхронизирующим входом стробоскопического преобразователя 21. Выход генератора 25 синусоидального тока подключен к обмотке аэимутального модулятора 2, опорному входу синхронного детектора t5, входу выпрямителя 18, входу стробоскопического преобразователя 2 1 и входу генератора 24 пилообразного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

460,11 4

1О

30

ВНИИПК Заказ 3995/38 Тираж 728 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 12 второго усилителя 20 сигнала ошибки, где сравнивается с выходным напряжением стробоскопического преобразователя 2 1, Это напряжение . равно мгновенному значению синусоидального напряжения генератора 25 синусоидального тока в момент действия переднего фронта строб-импульса, вырабатываемого компаратором 23.

Таким образом, выходное напряжение стробоскопического преобразователя 21 оказывается пропорциональным амплитуде синусоидального напряжения генератора 25 синусоидального тока и синусу фазового сдвига этого напряжения относительно переднего фронта строб-импульса. Так как передний фронт строб-импульса формируется компаратором 23 в-момент равенства напряжения на его первом входе, подключенном к выходу второго усилителя 20 сигнала ошибки и пилообразного напряжения на выходе генератора 24 пилообразного напряжения, то напряжение на первом входе компаратора 23 линейно связано с этим фазовым сдвигом. Следовательно, при равенстве напряжений на входах второго усилителя 20 сигнала ошибки его выходное напряжение, подаваемое на регистрирующий прибор 22, пропорционально углу поворота плоскости поляризации светового потока в магнитооптической ячейке Фарадея 1 и измеряемому току.

Использование предлагаемого устройства для бесконтактного измерения силы тока позволяет повысить точность измерения и расширить динамический диапазон эа счет уменьшения погрешности, обусловленной нелинейной зависимостью выходного напряжения блока вычитания и измеряемого тока.

Формула изобретения

Устройство для бесконтактного измерения силы тока, содержащее магнитооптическую ячейку Фарадея, оптически связанную через аэимутальный модулятор и поляризатор с источником света и через анализатор — с двумя фотоприемниками, регистрирующий прибор, два усилителя фототока, сигнальные входы которых подключены соот-, ветственно к выходам фотоприемников, . управляющие входы — к выходам двух дифференциальных усилителей, а выходы — к входам блока вычитания и блока суммирования, выход блока- вычитания соединен с заграждающим филь| ром, а выход блока суммирования через селективный усилитель соединен с синхронным детектором, опорный вход которого подключен к выходу генератора синусоидального тока и обмотке азимутального модулятора, о т л и — . чающее с я тем, что, с целью

2р повышения точности и расширения динамического диапазона измерений, устройство снабжено инвертором, выпрямителем, генератором пилообразного напряжения, компаратором, стробоскопическим преобразователем и двумя усилителями сигнала ошибки, при этом выход синхронного детектора подключен к первому входу первого дифференциального усилителя непосредственно, а к первому входу второго дифференциального усилителя через инвертор, вторые входы дифференциальных усилителей через первый усилитель сигнала ошибки, второи вход которого присоединен. к выходу блока суммирования, и выпрямитель подключены к выходу генератора синусоидального тока и входам генератора пилообразного напряжения и стробоскопического преобразователя, выход заграждающего фильтра через второй усилитель сигнала ошибки, второй вход которого присоединен к выходу стробоскопического преобразователя, подключен к регистрирующему прибору и первому входу компаратора, второй вход компаратора. присоединен к выходу генератора пилообразного напряжения, а выход — к синхронизирующему входу стробоскопического преобразователя.