Измеритель постоянного тока

 

Изобретение относится к средствам измерения постоянных токов большой силы. Цель изобретения - повышение динамической точности измерения - для этого в устройство введены мостовые выпрямители 20 и 2t, резистор 23 и конденсатор 24, тиристорная оптопара 25, нелинейный делитель 22 тока. Протекающий через измерительную обмотку 1 ток вызывает разбаланс в преобразователях 3 и 4 неравновесия амперУ . i-YYYVV ШГ1 - Я витков обмоток 1 и 2. Преобразователь 3 состоит из магнитопроводов 5 и h, обмоток возбуждения 7 и 8 и синхронного демодулятора 9. Преобразователь 4 состоит из магнитолровода 10, обмотки возбуждения 11, резистора 12 и демодулятора 13. Магнитопроводы 5,Ь,Ю и обмотки 7,8 и 11 помещены в магнитный экран 14. Под действием разбаланса генератор 15 возбуждения с помощью выпрямителя 20, делителя 22 и оптопары 25 через выпрямитель 21 с помощью источника 2Ь переменного напряжения включает блок Т6 формирования двуполярных импульсов, который через обмотку 11, резистор 12, демодулятор 13 и суммирующий усилитель 17, суммирующий также сигнал с выхода демодулятора 9, через усилитель 18 постоянного тока вызывает ток компенсации в обмотке 2, который пропорционален измеряемому току и измеряется индикатором 19, В описании приведен пример реализации делителя 22. 2 ил. I Ч 3 (Л о ел х| ел 00

COOS СОВЕТСНИХ

РШ1УЬЛИН

„.SU„„17 07 (g))g (; (»1 К 19/2(1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4748487/21 (22) 11.10.89 (46) 15.(»1.92. Ьвп. М 2 (71) Объединеннь»й институт ядер»»ь»х исследований (72) В.В.Калиниченко (53) Ь21.317./ ((188.8) (5Ь) Спектор С,А. Измерение болье»их постоянных токов. Jl.: Энергия, 1978, с. 51-11(> рис. 3-6, 3-7.

Авторское свидетельство Г(:СР

1451612, кл. ((»1 К 19/2(», 198/. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОСТОЯНН(»ГО Т(»КА (57) Изобретение относится к средствам измерения постоянных токов больп»ой силы. Цель изобретения — пони»»»ение динамической точности измерения для этого в устройство введены мостовые выпрямители 2(1 и 21, резистор 23 и конденсатор 24, тиристорная оптопара 25, нелинейный делитель 22 тока.

Протекающий через измерительнув обмотку 1 ток вызывает разбаланс н преобразователях 3 и 4 неравновесия ампервитков обмоток 1 и 2. Преобразователь

3 состоит из магнитопронодон 5 и обмоток возбуждения 7 и 8 и синхронного демодулятора Ч. Преобраэов»тель

4 состоит иэ м»гнитс»»ронода 1(1, обмотки возбуждения 11, рез»»стор» 12 и демодулятор» 13. Иагнитопроводы

5,h,1(» и обмотки 7,8 и 11 помещены н магнитный экран 14. Под действием р(»эб»ланс» генер»тор 15 возбуждения с »»омощьи выпрямителя 20, делителя

22 и оптопары 25 через выпрямитель 21 с помощьн источника 2(» переменного

»»»»»ряже»»»»я включает блок 1Ь формирования днуполярных импульсов, которьп через обмотку 11, резистор 12, демодулятор 13 и суммирую((»»й» усилитель

17, суммирувщий также сигнал с выхода демодулятора Ч, чере3 усилитель

18 постоянного тока вызывает ток компенсапии в обмотке 2, который пропорционален измеряемому току и измеряется индикатором 19, В описании приведен пример реализации делителя

22 ° 2 ил.

17(15753

Изобретение относится к электроизмерениям и может бить использовано для измерения постоянных токов большой силы.

Целью изобретения является поньгщение динамической точности измерения за счет снижения уровня модуляционных помех на входе индикатора.

На фиг.1 приведена блок-схема измерителя постоянного тока; на фиг.2 — пример выполнения нелинейного делителя тока.

Измеритель постоянного тока содержит измерительную 1 и компенсационную 2 обмотки, преобразователи 3 и 4 неравновесия ампер-витков обмоток

1 и 2. Преобразовать(ь 3 включает магнитопроводы 5 и h с обмотками 7 и 8 возбуждения, а также синхронный демодулятор 9. Преобразователь 4 включает магнитопровод 1(1 с обмоткои

11 возбуждения, а также резистор 12 и демодулятор 13. Магнитопроноды 5, 6 и 10 соответственно с обмотками 7, 8 и 11 помещены н магнитный экран 14, поверх которого размещены обмотки

1 и 2.

Измеритель постоянного тока содержит также генератор 15 возбуждения, блок 16 формирования днуполярных импульсов, суммирующий усилитель 17, усилитель 18 постоянного тока, индикатор 19, мостовые выпрямители 20 и 21, нелинейный делитель 22 тока, резистор 23 и конденсатор 24, которые образуют нагрузочнув К(. -цепочку, тиристорную оптолару 25, источник 26 переменного напряжения.

Измерительная обмотка 1 соединена с входными зажимами 27 и 28 устройстна.

Обмотки возбуждения и 8 соединены последовательно-встречно, первый вывод обмотки 8 соединен с первым выходом основной частоты генератора

15. возбуждения, второй вывод которого соединен с вторим выводом переменного тока мостового нипрямителя 2(1. Пер вый выход переменного тока выпрямителя 2(и первый выход основной частоты генератора 15 возбуждения соединены между собой.

Объединен((ые вторые выводы обмоток 7 и 8 соединены с сигнальным вхо дом синхронного демодулятора 9, управляющий вход которого соединен с выходом удноенш и частоты генератора 15 возбуждения, 5

Второй выход блока 16 формирования днуполярных импульсов через резистор 12 соединен с вторым выводом обмотки 11 нозбуждения. Выводы рези стора 12 соедипени со входами демодулятора 13, выход которого соединен с первым входом суммирующего усилителя 17, второй вход которого соединен с выходом синхронного демодулятора 9.

Первый выход усилителя 18 постоянного тока через индикатор 19 соединен с первым ныводом компенсирующей обмотки 2, второй вывод которой соединен с вторым выходом усилителя 18 постоянного тока.

Выходы постоянного тока мостового

1 .выпрямителя 2(соединены с соответствующими входами нелинейного делителя

22 постоянного тока, выходы которого соединены с управляющими входами тиристорной оптопари 25, первый силовой вход которой через параллельно соеди-. ненные резистор 23 и конденсатор 24 соединен с первым выходом постоянного тока мостового нипрямителя 21, втодой выход которого соединен с вторым силовым входом оптопари 25. Второй вывод переменного тока мостового выпрямителя 21 соединен с вторим выводом источника 2b переменного напряжения.

Первые выводы выпрямителя 21 и блока

1b объединены, второй вывод блока 16 соединен с первым выводом источника

26 переменного напряжения.

Нелинейный делитель 22 тока (фиг.2) содержит транзистор 29, коллектор которого является первым выходом, база транзистора 29 через резистор

30 соединена с базой транзистора 31, первым выводом резистора 32 и анодом стабилитрона 33, катод которого является первым входом делителя 22 и соединен с первым выводом резистора 34 и через резистор 35 с змиттером транзистора 29, второй вывод резистора 34 соединен с эмиттером транзисора 31, коллектор которого является вторым входом делителя 22 и соединен со вторым выводом резистора 32 и анодом стабилитрона 3b, катод которого является вторым выходом делителя 22.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемый ток 1, подводимый к входным зажимам 27 и 28 устройства, протекает по измерительной обмотке 1 (с числом витков ((ц ) и создает в магнитопроводах 5,6,1(> и магнитном экра

,7 17s3

I не 14 магHHT< rrrrèæó!öt;í силу (м.д. с)

11131. Подмагпичива»ие магнит«лрс волов

5 и 6 м.д.с. постоянного тока (м.д.с. подмагничивания $IW в начальныи момент равна 1;И,1 приводит к резкому т<

5 уменьшению индуктивностей обмоток 7, 8 возбуждения, вследствие чего происходит увеличение тока возбуждения в цепи этих обмоток. Ток возбуждения выпрямляется мостовым выпрямителем

?О и подводится к нелинейному делителю 22 тока. (: выхода нелинейного делителя 22 часть выпрямленного тока возбуждения поступает на управляющий вход тиристорной оптопары 2э . При определенной величине подмагничивания магнитопроводов 5 и 6 выходной ток нелинейного делителя 22 превысит величину входного тока включения оп- 20 топары 25 и произойдет ее включение.

При этом мостовой выпрямитель 21 нагружается на относительно небольшое сопротивление резистора 23, и ко вхо1 ду блока 16 формирования двуполярных 25 импульсов подводится переменное»апряжение от источника 2b переменного напряжения.

При .!oдаче преме111<ого напряжения на вход блока 1h формирования двупо- 30 лярных импульсов последний приводится в действие, С его выхода двуполярные импульсь1 через резистор 12 подводятся к обмотке 11 возбуждения. При этом приводится в действие второй преобра- 35 зователь « неравновесия ампервитков.

1ервый преобразователь 3 неравновесия ампер-витков вводится в действие сразу же при включени11 измерителя постоянного тока независимо от наличия 40 или отсутствия подмагничивания магнитопроводов устройства м.д ° с. постоянного тока.

Под действием м.д.с. IWrr преобразователи 3 и

5,6,10 и экране 1<<) направленную навстречу м.д.с. IW<. В результате такого действия контура отрицательной обратной связи устанавливается равновес»ее состоя»и» < «<.д. Г, olбм<»1.»1 Ч jп НОР Еяlнва Е I Г Я

IW >3 — I „W, =Д1 W где 3< — де1 <ст зу<< <ее < Го»<1»

1к = 11 „/,<к, т. е. ТоК 1 3 является высокоточ<гой мерой ток: 1 . Ток 1„измеряется индикатором 19.

Как тольKo 3 процессe рассмотре»ного действия контура авторегулирования разбаланс ампервитк; в уменьшится до малого зна 1ения. практически игчезает подмагничива»и . мзгнитопрояодов 5 и 6 м.д.с. !rnc Totr»r« rn Tor

Индуктивность обмоток 7 и 8 возбуждения резко увеличиваетгя, ТоК Boзбуждения резко умень1<1ается .. )то приводит к уменьшении тока на выходе»ели»е;— ного делителя 22 и как только его величина станет меньше в<;1» 1ины входно o тока включения оптопары 2э логл<=дняя выклю 1а ется . П агрузоп»ля КСвеночка (23,2и) облегчаеT про <есc выключения оптопары 2. 3.

Выключение оптопары ? > приводит к ра змыка нин це1lн пОГ Toÿ » Hor o ток < мостового выпря1п

К его обмоткам 7 и 8 возбужцения подводится напряжение синусоидальной или прямоугольнои (меандр) формы частоты

F. При наличии подмагничивания магнитопроводов 5 и 6 постоянным током (trt,IW$0) на объединенном выводе обмоток 7 и 8 появляется (относительно общей шины генератора 15, например) напряжение частоты 2Е, причем при малых значениях JIM (примерно до 23)с-30 ампер-витков) амплитуда указанного напряжения удвоенной частоты пропор1 7(1 > i 53

i(Ho»»1 1»» ве.(»1»1 е Д1Р,;1 фаза измеО

»яется на 18(> при изменении з»ака

Д IW . Соответственно постоянная сос т»вЛяющая выходного напряжения синх5 ронного Демодулятора 9 пропорциональна разбалансу AIW > а поляр»ость изменяется при измене»ии знака 5IW .

ВО втором преобразователе 4 неравновесия ампер=в((ткон м.д. с. к обмотке

11 возбуждения через резистор 12 пода ется переменное напряжение, представляющее собой периодическую последовательность двухполярных импульсон напряжения одинаковой амплитуды и длительности, при этом С и с (1,5T (с((1 длительность, Т вЂ” период повторения импульсов) . Это напряжение вырабатывается блоком 16 формирования ДнухпОлярных импул ьс Он o IIpH Отсутствии 20 подмагничинания магнитопронода 1(> постоянным током (Д1((=()) ток через резистор 12 представляет собой периодическую последовательность разнополярных импульсон, равных по амплиту- 25 де (это ток намагничивания магнитопровода 1(1, в первом приближении при отсутствии насыщения магнитопровода 1(1 амплитуда импульсов тока в обмотке 11 и, соответственно, в резис- З0 торе 12 определяется амплитудой импульсов приложенного напряжения и их длительностью?. Напряжение с резистора 12 поступает на вход демодулятора 13. 11Ри Д IW=О напряжение На BbrxoËe 35 демодулятора 13 равно нулю.

При 5IW40 положительные и отрицательные импульсы тока в цепи обмотки

11 не равны по амплитуде. Это объясняется следующим образом. В тот полу- 40 период напряжения возбуждения, когда м.д.с. обмотки 11 сонпадает по направлению с Д?И, магнитопронод 1(1 насыщен и амплитуда импульсов тока в обмотке велика (определяется омическим сопро- 45 тивлением цепи и приложенным напряжением). Когда м.д.с. обмотки 11 направлена навстречу QIW амплитуда импуль1 сон тока 1 и цепи обмотки 11 приближенно определяется соотношением:

1 W = gIW (У вЂ” число витков об-а Ь Ь мотки возбуждения 11).

Соответственно будет Отличным оТ нуля и напряжение на ныходе демодулятора

1З. 55

Магнитный экран 14 выполняет две основные функции: ослабляет передачу переменных состав (яющих тока из обмоток 7, 8 и 11 н об мотки 1 и 2, обес11t"1и(нет»рямую передачу (через маг»ит»;ю связь) переменной составляющей измеряемого тока н цепь »»дикатора

19, улучшая тем самым динамические характеристики устройства °

Нелинейный делитель 22 тока (фиг.2) работает следующим образом.

При малой н еличи не тока I подводимого к его входным выводам (что имеет место при отсутствии разбаланса ампер-витков измерительной и компенса ционной цепей?, этот ток протекает через Резистор 34 и транзистор 31, не ответвляясь н выходную цепь (так как падение напряжения на укаэанном участке цепи меньше нагряжения стабилизации стабилитрона ih). Если величина входного тока 1 станет превышать значение 1 (1 / К(, падение е(на1(ряжения на промежутке коллектор— эмиттер транзистора 31 станет резко увеличиваться. Если при этом общее падение напряжения »а входе нелинейного делителя 22 превысит напряжение стабилизации стабилитро»,1 ЗЬ, на выходе делителя 22 появится ток I максимальное значение которого

1 макс 1 с (/ К (здесь и выше: Ut- Зз напряжени» стабилиз 111НН стабилитрона ЗЗ, К и К вЂ” номинальные значения соотнетствен»О резисTopoR 34 и 35). Значение 1 м „ устанавливается

»а уровне (не более) номинального входного тока в1лючения используемой тиристорной оптопары 25.

Рассмотренный нелинейный делитель

22 тока обеспечивает (кроме прочего) ограничение тока возбуждения (на уровне " си Rqt(.+ "с1З Ryq?, что устраня ет перегрузки генератора 15 возбужде-. ния при возникновении больших разбалансов ампернитков, благодаря чему после таких возмущений за минимальное время восстанавливаются высокие мет рологические характеристики первого преобразователя 3 неравновесия ампервитков (и устройства в целом).

Как следует из описания работы устройства, после его включения и автоматическогo ввода н рабочий режим второй преобразователь неравновесия ампер-витков выключается. 11Ри его выключении источником модуляционных помех является лишь первый преобразователь 3 неравновесия ампер-витков.

1 7(". 7 5 1

Ф о р м у Jl à и з о á р е т е н и я

Кзмеритель постоянного тока, содержащий измерительную и компенсационную обмотки, генератор возбуждения

5 с выходами основной и удвоенной частоти, блок формирования двуполярных импульсов, индикатор, усилитель посто янного тока, первый выход которого

| через индикатор соединен с первым выводом компенсационной обмотки, второй вывод которой соединен с вторым выходом усилителя постоянного тока, суммирующий усилитель, выход которого соединен с входом усилителя постоянного тока, магнитный экран и дна преобразователя неравновесия ампер-витков измерительной и компенсационной обмоток, первый из которых выполнен в виде двух магнитоприводов с обмотками возбуждения, которые соединены своими вторыми выводами последовательно-встречно, сигнальный вход синхронного демодулятора соединен с объединенными выводами обмоток воэ- 25 буждения, управляющий вход синхронного демодулятора соединен с выходом удвоенной частоты генератора возбуждения, первый выход основной частоты генератора ноэбуящения соединен с первым выводом первой обмотки возбуждения, второй преобразователь неравновесия ампер-витков выполнен в виде магнитопровода с третьей обмоткой. возбуждения, первый вывод которой соединен с первым выходом блока ôîðмирования двуполярных импульсов, демодулятора и резистора, через который обмотка возбуждения своим вторым ньводом соединена с вторым выходом 40 блока формирования двуполярных импульсов, два выводы резистора соедивены с входами дем:>дулягс ра, вы... ц которого соединен с первым г<ход и суммирующего усилителя, вто,"сй вход которого соединен с вых.-дом синхронного демодулятора, магнитов оводы первого и второго преобразоватезей неравновесия ампер-витков помещены в магнитный экран, поверх которого размещены компенсационная и измерительная обмотки, выводы последней соединены с входными заяымами и-мер .— теля, отличающийся тем, что, с целью повышения динамической точности измерения, в него введены два мсстовых выпрямителя, нелинейный делитель тока, нагрузочная RC-цепочка, состоящая из параллельно гоединенньгх второго резистора и конденсатора, и тиристорная оптопара, управляющие входы которой через нелинейный делитель тока соединены с выходами мостового выпрямителя, а первый силовой вход через нагрузачную К(. цепочку соединен с первым выходом второго мостового выпрямителя, второй выход которого соединен с вторым силовым входом тиристорной оптопары. первый и второй выводы переменного тока первого мостового выпрямителя соединены соответственно с первым выводом второй обмотки воэоуядения и вторым выходом основной частоты генератора возбуждения, первый вывод переменного тока второго мостового выпрямителя соединен с первым входом блока формирования двуполярных импульсов, второй вход которого соединен с первым входом источника переменного напряжения, второй вывод которого соединен с вторым выводом переменного тока второго мостового выпрямителя.

1 7(>575 3

Фиг. 2 (:оставитель В.Смирнов

Техред М.Иоргеитал Корректор Т.Палий

Редактор Н.Горват

Заказ 19(1 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государстве. ного комитета по изобретениям,и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101