Цифровой амперметр действующего значения электрического тока
Союз Соеетскнк
Соцналнстнческнк
Республик
<щ789784 (61) Дополнительное к авт. свид-ву,— (22) Заявлено 191174 (g)) 2076420/18-21 (5))pA K ç
G 01 R 19/02 с присоединением заявки ¹
ГосударствениыЯ комитет
СССР яо делам изобретеинЯ и открытиЯ (23) Приоритет
Опубликовано 231280. Бюллетень ¹ 47
Дата опубликования описания 231280 (53) УДК 621. 317..725(088.8) (72) Авторы изобрвтвиия
М.И. Белый, A.Ë. Шпади и С.Л. Шнаци
P! ). Заявитель
Ульяновский политехнический институт (54) ЦИФРОВОЙ АИПЕРИЕТР ДЕЙСТВУКМцЕГО ЗНАЧЕНИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано в информационно-измерительных системах автоматического управления и регулирования, Известны устройства для измерения действующего значения электрического тока, содержащие нуль-орган, управляемый генератор импульсов, корнеизвлекающее устройство с входным числоимпульсным кодом, преобразователь кода в напряжение, генератор тактовых импульсов и арифметическое устройство, производящее операции деления и извлечения корня (1).
Недостатком известного устройства является то, что оно содержит сложные, низконадежные узлы и требует при измерении электрического тока дополнительных элементов связи с измерительной цепью, что снижает точность измерений.
Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение надежности цифрового амперметра действующего значения электрического тока.
Поставленная цель достигается тем, что цифровой амперметр действующего значения электрического тока, содержащий генератор тактовых импульсов, связанный через делитель импульсов с шиной сброса корнеизвлекающего счетчика импульсов, снабжен двумя трансформаторная преобра3 зователями мгновенных значений электрического тока в число импульсов, выполненными на торокдальных сердечниках, входные обмотки которых соединены последовательно-согласно, т0 а выходные обмотки, витки которых охватывают соседние по диаметру ферромагнитные кольца тороидальных сердечников в разных направлениях, подключены параллельно к счетному входу
15 корнеизвлекающего счетчика импульсов, при этом выход генератора тактовых импульсов связан с соединенныии последовательно-встречно обмотками подмагничивания двух упомянутых
;ф трансформаторных преобразователей.
Каждая из двух частей тороидального сердечника трансформаторного преобразователя состоит нз отдельных коаксиально расположенных ферромагнитных
25 колец из материала с прямоугольной петлей гистерезнса, с периметрами, изменяющимися пропорционально корню квадратному по мере их увеличения в каждом из этих преобразова30 телей. 789784
На фиг. 1 представлена принципиальная схема амперметра действую.щего значения электрического тока; на фиг. 2 — квадратичный трансформаторный преобразователь мгновенных значений электрического тока в числе импульсов.
Цифровой амперметр действующего значения электрического тока содержит генератор 1 тактовых импульсов, связанный через делитель 2 частоты импульсов с шиной сброса корнейзвлекающего счетчика 3 импульсов, счетный вход которого связан с включенными в параллель выходными обмотками 4 и 5 квадратичных трансформаторных преобразователей 6 и 7 мгновенных значений электрического тока в число импульсов. Входные обмотки
8 и 9 квадратичных трансформаторных преобразователей 6 и 7 соединены последовательно-согласно и включены в цепь измеряемого тока, а обмотки
10 и 11 подмагничивания соединены последовательно-встречно и подключены к выходу генератора 1 тактовых импульсов.
Тороидальный сердечник каждого квадратичного трансформаторного преобразователя состоит из двух элементов, которые изготовлены в виде отделЬных коаксиально расположенных ферромагнитных колец из материала с прямоугольной петлей гистерезиса
12 и 13, причем периметры ферромагнитных колец 12 в одной части тороидального сердечника равны периметрам изоляционных промежутков во второй части тороидального сердечника, и, наоборот, периметры ферромагнитных колец 13 во второй части тороидального сердечника равны периметрам изоляционных промежутков в первой части тороидального сердечника. Изменение размеров периметров ферромагнитных колец 12 и 13 происходит пропорционально корню квадратному по мере их увеличения. Входная обмотка 8 квадратичного трансформаторного преобразователя и обмотка 10 подмагничивания намотаны на обеих частях тороидального сердечника, а выходная обмотка 4 разделена на две секции, включенные встречно и размещенные на отдельных частях тороидального сердечника так, что ее витки охватывают соседние по диаметру ферромагнитные кольца тороидального сердечника в разных направлениях.
При измерениях действующих значений электрического тока возникает необходимость возведения в квадрат отдельных мгновенных значений.
Интеграл в выражении для действующего значения заменяется суммой
Т вЂ” период измеряемого тока; и — число измерений за период;
J; — мгновенное значение измеряемого тока.
Цифровой амперметр действующего значения электрического тока работает следующим образом.
С приходом каждого импульса тока пилообразной формы от генератора 1 где,тактовых импульсов, работающего с заданной частотой опроса в обмотки
10 и 11 подмагничивания трансформаторных преобразователей 6 и 7 мгновенных значений электрического тока в число импульсов, по входным обмоткам 8 и 9 которых протекает измеряемый злектриl5 ческий ток произвольной формы в тороидальных сердечниках каждого квадратичного трансформаторного преобразователя 6 и 7 током и подмагничивания и измеряемым током создается
Щ переменное магнитное поле, которое, в отсутствии измеряемого тока, не изменяет магнитного состояния ферромагнитных колец в обеих половинах тороидальных сердечников каждого квадратичного трансформаторного преобразователя 6 и 7, так как уже первый пилообразный импульс тока в обмотках 10 и 11 подмагничивания перемагничивает все ферромагнитные кольца каждого тороидального сердечника квадратичных трансформаторных преобразователей 6 и 7 из начального магнитного состояния в насыщенное магнитное состояние, которое, в отсутствие измеряемого тока, не изменяется по мере поступления новых импульсов тока от генератора
1 тактовых импульсов. При протекании измеряемого тока по входным обмоткам 8 и 9 квадратичных трансформаЩ торных преобразователей 6 и 7, на каждом. периоде спада амплитуды тока в обмотках подмагничивания, магнитное поле в обеих частях тороидального сердечника каждого квадратичного трансформаторного преобразователя
6 и 7 изменяется до величины, соответствующей максимальной амплитуде тока в выходных обмотках 8 и 9.
Так как магнитное поле в тороидальном сердечнике каждого квадратичного трансформаторного преобразователя
6 и 7 убывает по гиперболе от центра к краям, то в обеих частях того тороидального сердечника трансформаторного преобразователя, в котором магнитное поле, создаваемое измеряемым током, и магнитное поле, создаваемое пилообразным током подмагничивания в данном цикле измерения противоположны, происходит перемагgg ничивание из одного магнитного состояния в другое ферромагиитных колец поочередно в каждой части тороидального сердечника этого трансформаторного преобразователя, а в сердечнике другого преобразователя
789784 перемагничивания ферромагнитных колец в этот момент не происходит.
В те моменты времени, когда происходит перемагничивание ферромагнитных колец тороидального сердечни ка из одного магнитного состояния в другое, в выходной обмотке квадратичного трансформаторного преобразователя наводятся раэнополярные импульсы напряжения вследствие дифференциального включения секций выходных обмоток каждого квадратичного трансформаторного преобразователя.
Такое включение секций выходных обмоток 4 и 5 квадратичных трансформаторных преобразователей б и 7 позволяет исключить из выходного сигнала помехи, наводимые в выходных обмотках трансформаторных преобразова- телей за счет индуктивной и емкостной связей выходных обмоток 4 и 5 с обмотками 10 и 11 подмагничивания 2О и входными 8 и 9.
При изменении направления электрического тока во входных обмотках
8 и 9 квадратичных трансформаторных преобразователей б и 7 перемагничиваются ферромагнитные кольца другого квадратичного трансформаторного преобразователя. Поэтому, при любой полярности измеряемого тока, на счетный вход корнеизвлекающего счетчика
3 импульсов поступают импульсы напряжения, количество которых пропорционально удвоенному значению суммы квадратов мгновенных значений измеряемого тока, так как измерение периметров ферромагнитных колец в
35 сердечниках квадратичных трансформаторных преобразователей пропорционально корню квадратному по мере их увеличения, и перемагничивания ферромагнитных колец в сердечниках 40 преобразователей происходит дважды за каждый цикл измерения мгновенного значения электрического тока.
Корнеизвлекающий счетчик 3 импульсов, в качестве которого можно, например, использовать обычный счетчик . импульсов с выводом на индикаторное устройство только чисел, равных корню квадратному из половины общего количества импульсов, поступающих на
его счетный вход, происходит деление на два и извлекает квадратный корень из числа импульсов непрерывно по мере поступления импульсов на вход схемы. Полученное число иа шкале корнеизвлекающего счетчика 3 импуль- 55 сов пропорционально действующему значению измеряемого электрического тока в промежуток времени, в течение которого производится измерение. Этот промежуток времени задается коэффициентом деления делителя 2 частоты импульсов, на вход которого поступают импульсы с выхода генератора 1 тактовых импульсов, а импульсы с его выхода поступают на шину сброса корнеизвлекающего счетчика 3 импульсов.
ЦифРовой амперметр действующего значения электрического тока обладает хорошими измерительными показателями, а по конструктивному выполнению он значительно проще известных приборов для измерения действующего значения напряжения и имеет более высокую надежность.
Формула изобретения
1. Цифровой амперметр действующего значения электрического тока, содер.жащий генератор тактовых импульсов, связанный через делитель импульсов с шиной сброса корнеизвлекающего счетчика импульсов, о т л и ч а ю- . шийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, он снабжен двумя трансформаторными преобразователями мгновенных значений электрического тока в число импульсов, выполненными на тороидальных сердечниках, входные обмотки которых соединены последовательносогласно, а выходные обмотки, витки которых охватывают соседние по диаметру ферромагнитные кольца тороидальных сердечников в разных направлениях, подключены параллельно к счетному входу корнеизвлекающего счетчика импульсов, при этом выход генератора тактовых импульсов связан с соединенными последовательно-встречНо обмотками подмагничивания двух упомянутых трачсформаторных преобразователей.
2. Цифровой амперметр действующего значения электрического тока по п.1, отличающийся тем, что каждая из двух частей тороидального сердечника трансформаторного преобра зователя выполнена из отдельных коаксиально расположенных ферромагнитных колец из материала с прямоугольной гетлей гистерезиса, с периметрами, изменяющимися пропорционально корню квадратному по мере их увеличения в каждом из этих преобразователей.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9 241535, кл. G 01 R 19/02, 11,07.б7.
789784 (И
ГБ ею <
Составитель A. Филатова
Редактор Г. Волкова Техред.Я,Граб Корректор О. ПБ .
Заказ 9027/40 Тираж 1019 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, X-35, Раушская наб,, д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
