Автокомпенсационный датчикпостоянного toka

 

ОПHCAHHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 310879 (21) 2813427/18-21 (5!)М. КП.

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений н открытий с присоединением заявки Но

G 01 R 19/00 (23) Приоритет

Опубликовано 300681 . Бюллетень No 24

Дата опубликования описания 300681 (53) УДК 621. 316. .925(088.8) (72) Авторы изобретения

Е.В. Гродзинский и П.И. Мелихов (71) Заявитель (54) АВТОКОМПЕНСАЦИОННЫЙ ДАТЧИК

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при реализации бесконтактного измерения постоянного (пульсирующего) тока в электрофизических и электротехнических установках различного назначения.

Известен датчик постоянного тока, содержащий магнитопровод с рабочей и дополнительной обмотками, расположенными во взаимно ортогональных плоскостях, вспомогательный источник постоянного тока, подключенный к дополнительной обмотке, конденсатор, установленный между выводами рабочей обмотки и связанный с генератором периодических колебаний, фазочувствительный детектор (1 .

Недостаток этого датчика — значительная сложность его наотройки.

Кроме того, -наличие в, устройстве колебательного контура с высокой добротностью отрицательно сказывается на быстродействии устройства во время переходных процессов в контролируемой цепи.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является актокомпенсационный датчик постоянного тока, содержащий замкнутый магнитопровод, охватывающий проводник с измеряемым током, мост с измерительной и эталонной обмотками, усилитель и генератор переменного нап-. ряжения, включенные в диагонали моста, фазочувствительный вольтметр, вход которого соединен с выходом усилителя переменного напряжения, обмотки компенсации и смещения, нагрузочный резистор, установленный в цепи обмотки компенсации Г27.

Однако это устройство характеризуется низкой эксплуатационной надежностью, поскольку при,быстрых

15 изменениях измеряемого тока, а также в условиях. импульсных наводок имеет место срыв режима измерений, выражающийся в быстром необратимом переходе датчика в состояние экстре20 мального тока компенсации. Кроме того, известное устройство имеет низкую точность измерений. Отмеченные недостатки обусЛовлены отсутствием в устройстве функционального

25 узла, обеспечивающего. в аварийной ситуации автоматическое возобновление измерительного режима (ABHP), а также несовершенным расположением обмоток, предопределяющим, в част30 ности, индуктивную связь между из842597 мерйтельной обмоткой и обмоткой ком- пенсации.

Цель изобретения — повышение надежности работы и точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что ц автокомпенсационный дат5 чик постоянного тоКа, содержащий замкнутый магнитопровод, охватываю. щий проводник с измеряемым током, мост с измерительной и эталонной обмотками, усилитель и генератор переменного напряжения, включенные в диагонали моста, фазочувствительный выпрямитель, вход которого соединен с выходом усилителя переменного напряжения, обмотки компенсации и смещения, 5 нагрузочный резистор, установленный в цепи обмотки компенсации, введены амплитудный дискриминатор, реле времени, генератор пилообразного напряжения и усилитель постоянного тока, Щ причем вход амплитудного дискриминатора подключен к выводам нагрузочного резистора, а выход через реле времени — ко входу генератора пилообразного напряжения, выходы генератора пилообразного напряжения и фазочувствительного вЫпрямителя соединены со входом усилителя постоянного тока, выход которого через нагрузочный резистор связан с обмоткой компенсации, а измерительная обмотка, расположенная ортогонально к обмотке компенсации, и эталонная обмотка, расположенная ортогонально и к измерительной обмотке, и к обмотке компенсации, раз-мещены на общем сердечнике магнитопровода и включены в соседние плечи моста.

На фиг. 1 представлена функциональ-. ная.схема предлагаемого автокомпенсационного датчика постоянного тока с 40 упрощенным изображением измерительной и эталонной обмоток магнитопровода, на фиг. 2 — один из возможных вариантов конструктивного выполнения ука-, занных обмоток.

Датчик содержит измерительную обмотку 1, сердечник 2, замкнутый маг.нитопровод 3, токопровод 4, короткозамкнутые витки 5, эталонную обмотку

6, поверхности 7 и 8 соприкосновения сердечника 2 и магнитопровода 3, клеммы 9 и 10 диагонали моста, резисторы

11 и 12 моста, генератор 13 переменного напряжения, усилитель 14 переменного напряжения, фазочувствительный выпрямитель 15, усилитель 16 постоян ного тока (УПТ) . нагрузочный резистор

17, амплитудный дискриминатор 18, реле 19 времени, генератор 20 пилообразного напряжения, обмотку 21 компенсации, обмотку 22 смещения. Блоки gQ

18-20 составляют в целом функциональный узел ABHP.

Используемый в датчике мост балансируется по первой гармонике частоты питания при измеряемом токе в токо- 65 проводе 4, равном нулю, путем изменения тока смещения в обмотке 22 смещения.

Устройство работает следующим образом.

При появлении измеряемого тока в токопроводе 4 происходит разбаланс моста. Сигнал разбаланса с клемм 9 и 10, фаза которого зависит от знака измеряемого тока, поступает на вход усилителя 14 переменного напряжения. Усиленный сигнал направляется далее к фазочувствительному выпрямителю 15, на который подается также опорный сигнал от генератора переменного напряжения 13. Выпрямленный сигнал с выхода фазочувствительного выпрямителя подводится к одному из входов УПТ 16, выходной ток которого поступает в обмотку 21 компенсации с такой полярностью, что создаваемое им магнитное поле оказывается направленным встречно к полю измеряемого тока.

Напряжение Ug6 „, снимаемое с нагрузочного резистора 17, пропорционально измеряемому току и является выходным сигналом датчика.

Одной и той же величине начальной индуктивности измерительной обмотки

1 соответствуют два значения магнитной индукции магнитопровода 3. Положение начальной рабочей точки задается током смещения в обмотке 22 смещения, при этом фаза полного коэффициента передачи устройства выбирается отрицательной. Если во время быстрых изменений измеряемого тока индукция в магнитопроводе 3 меняет свой знак и значительно меняется по абсолютной величине, то обратная связь в устройстве становится положительной и датчик скачком переходит в нерабочее состояние экстремального тока компенсации, т.е. происходит срыв слежения.

Состояние срыва слежения обнаруживается амплитудным дискриминатором 18, который запускает реле 19 времени.

Если экстремальное состояние тока компенсации длится более интервала, задаваемого с помощью реле 19 времени, запускается генератор 20 пилообразного напряжения, подключенный к одному из входов УПТ 16. При этом магнитопровод насыщается током компенсации в направлении, совпадающем с его намагниченностью в начальной рабочей точке. По мере уменьшения сигнала генератора 20 пилообразного напряжения насыщение магнитопровода

3 снижается до уровня возобновления режима измерений.

Таким образом, при каждом срабатывании узла АВИР происходит возврат рабочей точки магнитопровода 3 в фиксированное положение, не завися842597 щее от степени предшествующей намагниченности.

Измерительная обмотка 1 выполнена ортогональной к обмотке 21 компенсации, т.е. таким образом, что электродвижущая сила, возникающая в измерительной обмотке 1 при изменениях потока в магнитопроводе 3 в отсутствие его постоянной намагниченности, соответствует нулю. Такая конструкция исключает явление взаимо индукции между измерительной обмоткой 1 и любой обмоткой на магнитопроводе 3. Измерительную обмотку 1 целесообразно составлять из нескольких последовательно включенных и равноотстоящих друг от друга на магнитопроводе 3 секций.

В этом случае повышается помехозащищенность датчика от внешиих магнитных полей и, кроме того, обеспечивается возможность применения разь- 20 емного магнитопровода.

Измерительная обмотка 1 и эталонная обмотка 6 ортогональны друг с другом, причем последняя ортогональна еще и к обмотке 21 компенсации. д

Расположение обмоток 1 и 6 на общем сердечнике 2 обеспечивает практическое равенство их температур, а включение данных обмоток в соседние плечи моста не создает дополнительных фазовых сдвигов между входным и опорным напряжениями фазочувствительного выпрямителя 15 при возможных изменениях частоты генератора 13 переменного напряжения.

Формула изобретения

Автокомпенсационный датчик постоянного тока, содержащий замкнутый маг- 40 нитопровод, охватывающий .проводник с измеряемым током, мост с измерительной и эталонной обмотками, усилитель и генератор переменного напряжения, включенные в диагонали моста, фазочувствительный выпрямитель, вход которого соединен с выходом усилителя переменного напряжения, обмотки компенсации и смещения, нагрузочный резистор, установленный в цепи обмотки компенсации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью. повышения на-дежности работы и точности измерения, в него введены амплитудный дискриминатор, реле времени, генератор пилообразного напряжения и усилитель постоянного тока, причем вход амплитудного дискриминатора подключен к выводам нагрузочного резистора, а выход через реле времени ко входу генератора пилообразного напряжения, выходы генератора пилообразного напряжения и фазочувствительного выпрямителя соединены со входом усилителя постоянного тока, выход которого через нагрузочный резистор связан с обмоткой компенсации, а измерительная обмотка, расположенная ортогонально к обмотке компенсации, и эталонная обмотка, расположенная ортогонально и к измерительной обмотке, и к обмотке компенсации, размещены на общем сердечнике магнитопровода и включены в соседние плечи. моста.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 512533, кл. H 02 Н 9/02, 1974.

2. Патент Японии 9 39-15497, кл. 110 В 6, 1964.