Измеритель постоянного тока

 

Изобретение относится к области электроизмерений. Измеритель лостоянного тока содержит измерительную 1 и компенсационную 2 обмотки, генератор 15 возбуждения, усилитель 18 постоянного тока, индикатор 19, преобразователи неравновесия ампервитков 3, 4, синхронный демодулятор 9, суммирующий усилитель 17, узел 16 формирования двуполярных импульсов, маг нитный экран 14, демодулятор 13, резистор 12. Устройство обеспечивает измерение постоянного тока произвольной полярности. В описании приведены конкретные выполнения узла 16 формирования двуполярных импульсов и демодулятора 13. 2 з.п. ф-лы. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цу.4 G Ol R 19/20 (1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4264888/24-21 (22) 19.06.87 (46) 15.0! 89, Вюл. 11 2 (71) Объединенный институт ядерных исследований (72) В.В.Калиниченко (53) 621.317.7 (088.8) (56) Толстов Ю.Г. Измерительные трансформаторы постоянного тока,—

М. — Л.: Госэнергоиздат, 1951, с.67, Авторское свидетельство СССР

В 1231468, кл. G О1 R 19/20, 1983. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к области электроизмерений. Измеритель постоянного тока содержит измерительную 1 и компенсационную 2 обмотки, генератор 15 возбуждения, усилитель 18 постоянного тока, индикатор 19, преобразователи неравновесия ампервитков

3, 4, синхронный демодулятор 9, суммируюший усилитель 17, узел 16 формирования двуполярных импульсов, магнитный экран 14, демодулятор 13, резистор 12. Устройство обеспечивает измерение постоянного тока произвольной полярности. В описании приведены конкретные выполнения узла 16 формирования двуполярных импульсов и демодулятора 13. 2 з.п. ф-лы, 4 ил, 1451612

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для измерения постоянных токов большой силы, Цель изобретения — ра сщир ение функ— циональных возможностей измерителя за счет обеспечения измерения тока произвольной полярности.

На фиг.l приведена блок-схема из- 1О мерителя постоянного тока; на фиг ° 2 блок-схема узла формирования двуполярных импульсов, на фиг. 3 — схема демодулятора; на фиг. 4 — диаграммы, характеризующие работу узлов измери- 15 теля постоянного тока.

Устройство содержит измерительную

1 и компенсационную 2 обмотки, первый

3 и второй 4 преобразователи неравновесия ампервитков. Преобразователь 20 неравновесия ампервитков 3 включает магнитопроводы 5 и 6 с обмотками возбуждения 7 и 8, а также синхронный демодулятор 9, Преобразователь неравновесия ампервитков 4 включает магии- 25 топровод 10 с обмоткой возбуждения

11, а также резистор !2 и демодулятор 13. Магнитопроводы 5,6 и 10 соответственно с обмотками возбуждений

7,8 и 11 помещены в магнитный экран

l4, поверх которого размещены измери\ тельная н компенсационная обмотки 1 н 2. Измеритель постоянного тока содержит также генератор возбуждения узел формирования двуцолярных импульсов 16, суммирующий усилитель

17, усилитель постоянного тока !8 и индикатор 19. Измерительная обмотка подключена к входным зажимам 20 и 21 устройства. Демодулятор 13 име- 40 ет входные зажимы 22 и 23 и выход ные — 24 и 25. Узел формирования двуполярных импульсов 16 имеет входные зажимные ?6 и 27 и выходные 28 и 29, 45

Обмотки возбуждения 7 и 8 соединены последовательно-встречно, их необъединенные выводы подключены к выходу основной частоты генератора возбуждения 15„ к которому подключен

50 также вход узла формирователя двуполярных импульсов 16. Объединенный вывод обмоток возбуждения 7 и 8 подключен к сигнальному входу синхронногc демодулятора 9> управляющий вход которого подключен к выходу уд55 военной частоты генератора возбуждения 15, К выходу узла формирования днуполярных импульсов 16 через резис". ор 12 подключена обмотка возбуждения 11, Потенциальные выводы резистора 1? подключены ко входу демодулятора 13, выход которого подключен к одному из входов суммирующего усилителя 17, ко второму входу которого подключен выход синхронного демодулятора 9. Индикатор 19 подключен через компенсирующую обмотку 2 к выходу усилителя постоянного тока 18 вход которого соединен с выходом суммирующего усилителя 17, На фиг.2 представлен вариант выполнения узла формирования двуполярных импульсов 16, Этот узел содержит мост на тиристорах 30-33, блок управления 34 тиристорами, делитель частоты 35, накопительный 36 и формирующий 37 конденсаторы, балластный 38 и ограничительный 39 резисторы, электромагнитное реле 40 с контактом 41 и стабилитрон 42, Выводы переменного тока тиристорного моста один непосредственно, а другой через формирующий конденсатор

37 подключены соответственно к выходным зажимам 29 и 28 узла формирования двуполярных импульсов 16. К этим же зажимам подключен и балластный резистор 38, Управляющие электроды тиристоров 30-33 подключены к соответствующим выходам блока управления 34 тиристорами, синхронизирующий вход блока управления 34 подключен к выходу делителя частоты 35, а вход последнего — к входным зажимам ?6 и 27 узла формирования двуполярных импульсов.

Накопительный конденсатор 36 через ограничительный резистор 39 подключен к клеммам 43 и 44, которые служат для подачи постоянного напряжения питания, Обкладки накопительного конденсатора 36 одна непосредственно, а другая через контакты 41 электромагнитного реле 40 подключены к соответствующим выводам постоянного тока тиристорного моста. Обмотка электромагнитного реле 40 через стабилитрон 42 подключена к обкладке накопительного конденсатора 36.

На фиг. 3 представлен вариант выполнения демодулятора 13, который содержит однополупериодные пиковые детекторы 45 и 46, соединенные последовательно-встречно, и резистивный

14516

15 делитель напряжения, в состав которого входят постоянные 47 и 48 и переменный 49 резисторы, Детекторы 45 и 46 включают соответственно диоды

50 и 51, а также резисторы 52 и 53 и конденсаторы 54 и 55, образующие

RC-фильтры, выделяющие постоянную составляющую выпрямленного напряжения на выходе детекторов 45 и 46.

Резисторы 47, 49 и 48 соединены последовательно в порядке перечисления, подвижный контакт переменного резистора 49 подключен к объединенным выводам конденсаторов 54 и

55 и резисторов 52 и 53. Необъединенные входные выводы пиковых детекторов, образованные соответственно катодами диодов 50 и 51, выходные выводы пиковых детекторов, образо- 20 ванные точками соединения анодов диодов 50 и 51 вторых выводов конденсаторов 54 и 55 и резисторов 52 и 53, подключены соответственно к входным 22 и 23 и .выходным 24 и 25 зажимам демодулятора 13, Необъединенные выводы резисторов 47 и 48 подключены к входным зажимам 22 и 23.

Работа устройства иллюстрируется диаграммами, представленными на 30 фиг. 4: кривая I — статическая характеристика первого преобразователя неравновесия, представляющая собой зависимость выходного напряжения синхронного демодулятора в функции от разбаланса ампервитков 6111; кривая II — статическая характеристика второго преобразователя неравновесия, представляющая зависимость выходного напряжения демодулятора в 40 функции от разбаланса ампервитков

Ь11!; кривая III — зависимость напряжения на выходе суммирующего усилителя в функции от раэбаланса ампервитков Ь1У (показана условно при еди- 45 ничном усилении).

Устройство работает следующим образом.

Измеряемый ток I подводимый к входным зажимам 20 и 21 устройства, 50 протекает по измерительной обмотке 1 (с числом витков W„) и создает в магнитопроводах 5,6,10 и магнитном экране 14 магнитную движущую силу (МДС) ТЧ<. Под действием МДС Т1!ц первый 3 и второй 4 преобразователи неравновесия ампервитков вырабатываloT напряжения раэбаланса (B соответствии с их статическими характеристи12 ками T u IT фиг.4). Соответственно на выходе Суммирующего усилителя

17 (в соответствии с зависимостью

ТТТ, фиг.4), появляется управляющее

I напряжение, которое поступает на вход усилителя постоянного тока 18, Под действием этого управляющего напряжения усилитель постоянного тока

18 вырабатывает ток Т„, который,протекая по компенсационной обмотке 2 (с числом витков Wк), создает МДС

Т,Чк (в магнитопроводах 5, 6, 10 и магнитном экране 14), направленную навстречу МДС ТИц. В результате такого действия контура отрицательной обработной связи устанавливается равновесное состояние (МДС обмотки 1 уравновешивается МДС обмотки 2), описываемое соотношением

TW Т W, = (ТУ) где (bTW)> — действующее значение разбаланса ампервитков обмоток 1 и

2. При большом усилении усилителя постоянного тока 18 действующее рассогласование (bIW) становится пре 3 небрежимо малым, и I = ТУ„/Wz,т.е. ток Т„является высокоточной мерой тока T. Ток I измеряется индикатором 19.

Первый 3 преобразователь неравновесия МДС работает в режиме магнитного модулятора с удвоением частоты.

К его обмоткам возбуждения 7, 8 подводится напряжение синусоидальной или прямоугольной (меандр) формы частоты F. При наличии подмагничивания магнитопроводов 5, 6 .постоянным током (bIW 4 0) на объединенном выводе обмоток 7 и 8 появляется (относительно общей нины генератора 15), напряжение частоты 2F причем при малых значениях bTW амплитуда указанного напряжения удвоенной частоты пропорциональна величине bIW, а фаза изменяется на 180 при изменении знака ТУ. Соответственно постоянная составляющая выходного напряжения синхронного демодулятора 9 пропорциональна разбалансу ПГ, а полярность изменяется при изменении знака ЫУ (начальный участок зависимости I,фиг ° 4) °

Во втором преобразователе 4 неравновесия ампервитков к обмотке возбуждения I! через резистор 12 подается переменное напряжение, представляюmee собой периодическую последова14516) 2 тельность двуполярных импульсов напряжения одинаковой амплитуды и длительности, при этом ь„с0,5 Т ("„ длительность импульса; Т вЂ” период 5 повторения импульсов). Это напряжение вырабатывается узлом формирования двуполярных импульсов 16, При отсутствии подмагничивания магнитопровода 10 постоянным током (5TV = 0), 10 ток через резистор 12 представляет собой периодическую последовательность раэнополярных импульсов равных по амплитуце (это ток намагничивания магнитопровода )О> в 15 первом приближении при отсутствии насыщения магнитопровода 10 амплитуда импульсов тока в обмотке 1) и соответственно в резисторе 12 определяется амплиту- 20 дой импульсов приложенного напряжения и их длительностью).

Напряжение с резистора 12 поступает на вход демодулятора 13. Пиковые детекторы 45 и 46 из поступаящей на вход демодулятора 13 периодической последовательности разнополярных импульсов напряже:.-:.ия детектирунт каждый только импульсы соответствующей полярности". пиковый детек- 30 тор 45 — положительные импульсы, а пиковый детектор 46 — отрицательные.

Поскольку при DTW = О, положительные и отрицательные импульсы наг ряжения на резисторе !2 равны по амплитуде, напряжение на выходе демодулятора

13 будет равно нуля. Переменный резистор 49 служит для точной баланси-. ровки, которая производится при g IN =

= О. 40

При hLW Ф О положительные и отрицательные импульсы тока в цепи обмотки возбуждения 1) не равны по амплитуде. Это объясняется тем, что на протяжении полупериода напряжения 4 возбуждения, когда ИДС обмотки 11 совпадают по направлению с hlW, магнитопровод 10 насьпцен и амплитуда импульсов тока в обмотке велика (определяется омическим сопротивлением цепи и 50 приложенным напряжением). В течение другого полупериода, когда МДС обмотки возбуждения 11 направлены навстречу ) XW, амплитуда импульсов тока

Х в цепи обмотки возбуждения 11 приб-55 лиженно определяется соотношением:

Т W = gTW (W — число витко : об% мотки возбуждения 11) . Соответ твенно будет отличным от нуля и напряжени е на выходе демодулятора 1 3 (зависимостьь ТТ, фи .4) .

При подаче постоянного напряжения на зажимы 43 и 44 накопительный конденсатор 36 заряжается через ограничительньж резистор 39. При определенной величине напряжения на накопительном конденсаторе 36 срабатывает электромагнитное реле 40, . его контакт 41 замыкается, обеспечивая подачу напряжения питания íà тиристор ный мост, построенный на тиристорах

30-33. Стабилитрон 42 позволяет получить четкий порог срабатывания электромагнитного реле 40 по напряжению.

Блок 34 управления тиристоров вырабатывает импульсы управления, поочередно отпирающие пары тиристоров: в первый полупериод отпираются тиристоры 30, 31, во второй — 32, 33 и теде

Синхронизирующее напряжение поступает на соответствующий вход блока

34 управления тиристорами с выхода делителя частоты 35, на вход которого поступает напряжение с выхода основной час-,.оты генератора возбуждения )5, Обычное значение частоты возбуждения для первого 3 преобразова-.еля неравновесия ампервитков составляет несколько сотен герц. Дпя нормальной работы второго 4 преобразователя неравновесия ампервитков . час,тотч всзбуждения должна быть существенно ниже и делитель частоты 35 обеспечивает соответствующее ее понижение. !

Формиро в ание периодич ес кой по следовательности двуполярных импульсов возбуждения происходит следующим образом. При отпирании тиристоров 32 и 33 к зажимам 28 и ?9 подводится положительно е напряжение, являющее ся суммой напряжения источника питания и напряжения на формирующем конденсаторе 37. Через нагрузку (обмотка 11 и резистор 12 ) конденсатор 37 перезаряжается и на нагрузке формируется положительный импульс напряжения.

После окончания перезаряда конденсатора 37 тиристоры 32 и 33 запираются и следует пауза до отпирания ти-. ристоров 30 и 31, В момент отпирания тиристоров 30 и 31 к зажимам 28 и 29 подводится отрицательное напряжение (минус на зажиме 28} являющееся суммой напряжения источника питания и

1ч5!612 8 напряжения на конденсаторе 37. Снова происходит перез аряд конденсатора

37 через нагрузку, на которой формируется теперь уже отрицательный импульс напряжения. После окончания этого перезаряда формирующего конденсатора 37 запираются тиристоры 30 и 31 и следует пауза до очередного отпирания тиристоров 32 и 33. Далее процесс повторяется.

Для облегчения отпирания тиристоров между выходными клеммами 28 и

29 включен балластный резистор 38.

Магнитный экран 1ч выполняет две основные функции: ослабляет передачу переменных составляющих тока из обмоток возбуждения 7,8,11 B измерительную и компенсационную обмотки

1 и 2, обеспечивает передачу переменной составляющей измеряемого тока в цепь индикатора 19, улучная тем самым динамические характеристики устройства.

1. Измеритель постоянного тока, содержащий измерительную и компенсационную обмотки, генератор возбуждения, усилитель постоянного тока, индикатор, два преобразователя неравновесия ампервитков соответственно измерительной и компенсационной обмоток, первый ич которых выполнен в виде двух магнитлпроводов с обмотками возбуждения, которые соединены последовательно-встречно, и синхронного демодулятора, сигнальный вход которого подключен к объединенным первым выводам обмоток возбуждения, управляющий вход синхронного демодулятора подключен к второму выходу генератора возбуждения, к первому выходу которого подключеьы вторые выводы обмоток возбуждения, выводы измерительной обмотки подключены к входным зажимам измерителя, первый выход усилителя постоянного тока соединен с входом индикатора, выход которого соединен с первым входом компенсационной обмотки, о л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей измерителя, в него введены суммирующий усилитель, узел формирования двуполярных импульсов, магнитный экран,де" модулятор и резистор, причем вход

Формула изобретения

I узла формирования днуполярнкх импульсов соединен с первым выходом генератора возбуждения, второй преобразователь неравновесия ампервитков снабJ жен обмоткой возбуждения, которая через резистор подключена к выходу узла формирования двуполярных импульсов, потенциальные зажимы резистора подключены к входу демодулятора, выход которого подключен к первому входу суммирующего. усилителя, второй вход которого соединен с выходом синхронного демодулятора, выход суммирую— щего усилителя соединен с входом усилителя постоянного тока, второй вы ход которого соединен с вторым выно" дом компенсационной обмотки, магнитопроводы первого и второго преобразователей неравновесия ампервитков помещены в магнитный экран, снаружи которого размещены измерительная и компенсационная обмотки.

2, Ичмеритель по п,1, о т л и— ч а ю шийся тем, что узел фор мирования двуполярных импульсов содержит тиристорный мост, блок управления тиристорами, накопительный и формирующий конденсаторы, стабилитрон, ограничительный и балластный резисторы, электромагнитное реле и делитель частоты, вход которого является входом узла формирования двуполярных импульсов, г выход соединен с синхронизирующим входом блока упр.-:вления тиристорами, выходы последнего соединены с управляющими электродами соответствующих тиристоров, выводы переменного тока тиристорного моста один непосредственно, а другой через формир ющий конденсатор соединены с выходными выводами узла формирования двуполярных импульсов, между которыми подключен балластный резистор, накопительный конденсатор через ограничительный резистор соединен с клеммами для подключения постоянного напряжения питания, выводы накопительного конденсатора один непосредственно, а другой через контакты электромагнитного реле подключены к выводам постоянного тока тиристорного моста, обмотка электромагнитного реле через стабилитрон подключена к выводам накопительного конденсатора, 3. Измеритель по п,1, о т л и— ч а ю шийся тем, что демодулятор содержит два однополупериодных пиковых детектора и резистивный де9 145161 литель напряжения, состоящий из трех последовательно соединенных резисторов, причем первые выводы постоянных резисторов соединены с входами демодулятора, вторые — подключены к крайним выводам переменного резис2 10 тора, средний вывод которого соединен с объединенными первыми входами пиковых детекторов, вторые входы которых соединены с входами демодулятора, а выходы пиковых детекторов соединены с выходами демодулятора, 1451612

Составитель В.Степанкин

Редактор И,Сегляник Техред Л.Олийнык Корректор. Л, Пилипенко

Заказ 7075/43 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно †полиграфическ предприятие, г. У кгород, ул. Проектная, 4