Магнитный компаратор тока

 

< 1859936

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союэ Советских

Социалистичвских

Республик

{63) Дополнительное к авт. саид-ву—

{22) Заявлено 13„08. 79 {2l) 2807930/18-21 с присоединением эаяаки ¹â€”

{23) Приоритет

Опубликовано 30,08. 8), Бюллетень ¹ 32

Бата опубликования описания 30. 08. 8 1 (5l)M. Кл.

6 01 à 19/20

Государстееииый комитет

СССР

Il0 делам иаобретеиий и открытий (53) УДК 621. 317.. 7 (088. 8) {72) Авторы изобретении

В. П. Саванеев, В. N. Лачинов и А. Л, Шпа!

Объединенный институт ядерных исследований

{7I ) Заявитель

{54) МАГНИТНЫЙ КОМПАРАТОР ТОКА

Изобретение относится к злектроизмерительной технике, в частности к устройствам для измерения больших по стоянных токов.

Известен магнитный компаратор постоянного тока, выполненный на одном сердечнике из магнитомягкого материала и имеющий компенсирующую обмотку, подключенную к источнику регулируемого постоянного тока, обмотку перемен30 ного тока и выходную обмотку. Точка равновесия опреде.чяется по изменению угловой погрешности трансформаторного преобразователя (1 J.

Существенными недостатками его яв3S ляются сложность измерения больших по—

cTosIHHbtx токов, обусловленная необходимостью определения угловой погрешности и трудность его применения для непрерывных измерений тока.

Известен также магнитный компаратор постоянного тока, содержащий два магнитных усилителя, включенных дифференциально на гальванометр через выпрямители. Каждый магнитный усилит ель имеет два сердечника с обмотками heременного тока, включенными параллельно, но так, что создаваемые ими потоки награвлены встречно, Обмотки переменного тока обоих магнитных усилителей питаются от двух вторичных обмоток трансформатора, а получающиеся на выходе постоянные напряжения включены встречно через резисторы на гальванометр с шунтом. Имеются также обмотки обратной связи, питаемые частью выпрямленного выходного напряжения(2).

Недостатком известного устройства является наличие ложных положений равновесия, запаздывание в установлении момента равновесия, вследствие инерционности магнитных усилителей, необходимость уравновешивания в двух различных цейях.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является полуавтоматический компаратор постоянного тока, выполненный.на.

85 двух магнитных сердечниках и содержа- щий обмотку с измеряемым током, обмотки компенсации, источник эталонного тока, в цепь которого включен регистрирующий прибор, источник возбуждения и выходные обмотки, подключенные к нуль-индикатору (3).

Недостатком известного устройства является наличие ложных положений равновесия, вследствие чего усложняется процесс измерения (измерение необходимо проводить полуавтоматически,чтобы избежать ложного нуля) и повышаются требования к стабильности измеряемого и уравновешивающего токов. Это снижает быстродействие системы измерения и ее надежность, вызывает затруднения с автоматизацией выставки точки равновесия, Цель изобретения — повышение надежности и достоверности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в магнитный компаратор тока, выполненный на двух магнитных сердечниках и содержащий основную обмотку, две соединенные последовательно согласно обмотки компенсации, подключенные через регистрирующий прибор к выходу источника эталонного тока, источник возбуждения, подключенный к первой обмотке возбуждения, две выходные обмотки и нуль-индикатор, дополнительно введены вторая обмотка возбуждения, преобразователь напряжение-ток, две обмотки обратной связи, два интегратора и два детектора, причем вторая обмотка возбуждения включена последовательно встречно с первой обмоткой возбуждения, обмотки обратной связи соединены последователь-! но согласно и подключены к выходу преобразователя напряжение-код, выходные обмотки через интеграторы подключены ко входам детекторов, выходы которых соединены с нуль-индикатором и входами источника эталонного тока, преобразователя напряжение- токи источника возбуждения, выполненного в виде ге нератора однополярных импульсов тока, На фиг, 1 изображена принципиальная схема магнитного компаратора тока; на фиг. 2 — выходная характеритика устройства; на фиг, 3 — кривые перемагничивания магнитных сердечников 1 и 2.

МагнитнЫЙ компаратор тока состоит из двух магнитных сердечников 1 и 2, содержащих основную обмотку 3 с измеряемым током, обмотки 4 и 5 компен.

9936- 4

5

35 сации, источник 6 эталонного тока, в цепь кот орого в ключе н реги стри рующий прибор 7, источник 8 возбуждения и выходные обмотки 9 и 10, подключенные к нуль-индикатору 11, В качестве источника 8 возбуждения использовач однополярный генератор тока, подключенный к встречно соединенным обмоткам

l2 и !3 возбуждения, Выходные обмотки

9 и 10 включены встречно через интеграторы 14 и 15, детекторы 16 и 17 и потенциометр 18 — на управляющие входы источника 8 возбуждения, источника 6 эталонного тока, а также преобразователя 19 напряжение-ток, подключенного выходом к введенным обмоткам 20 и 21 обратной связи.

Устройство работает следующим образом.

При токе в основной обмотке 3

H jph

0 и эталонном токе 3 = 0 производитЗТ ся настройка устройства, при этом с помощью потенциометра 18 устанавливается ноль выходного сигнала (работает только источник 8 возбуждения генератора однополярных импульсов тока 3 ), тем самым компенсируется аддитивная составляющая погрешности устройства, возникающая вследствие неидентичности магнитных характеристик сердечников J u

2. Сердечники перемагничиваются током

3+ по частным циклам петли гистерезиса (фиг. 3). При подаче в основную обмотку 3 тока Зи 4 0 в обмотках !2 и

13 возбуждения устанавливается ток величина которого определяется исходя из условия где W =W — число витков обмоток 12

"Э .и 13 возбуждения;

W — число витков основной

3 обмотки 3;

3„ максимальная величина

ИЭМ 111аХ тока, подлежащая измерению устройством.

Выполнение этого равенства гарантирует, что ложных нулей не будет в выбранном диапазоне измерения. Выходная характеристика устройства при рассогласовании А измеряемых Э„>„ W> и компенсирующих ЗЗТ Ч4< ампервитков изображена на фиг. 2 (поз. 24).

Например, если разбаланс соответствует моменту 25 !фиг. 3), то ток вследствие встречного соединения обмоток 12 и 13 возбуждения будет перемагничивать магнитные сердечники дения, Формула изобретения

Магнитный компаратор тока, выполнен ный на двух магнитных сердечниках, содержащий основную обмотку, две соединенные последовательно согласно обмотки компенсации, подключенные через регистрирующий прибор к выходу источника эталонного тока, источник возбуждения, подключенный к первой обмотке возбуждения, две выходные обмотки и нуль-индикатор, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения надежности и достоверности измерения, а также автоматизации процесса измерения, в него дополнительно введены вторая обмотка возбуждения, преобразователь напряжение-ток, две обмотки, обратной связи, два интегратора, и два детектора, причем вторая обмотка возбуждения включена последовательно встречно с первой обмоткой возбуждения, обмотки обратной связи соедине йы последовательно согласно и подключены к выходу преобразователя напряжение-ток, выходные обмотки через интеграторы подключены ко входам детек.торов, выходы которых соединены с нульиндикатором и входами источника эталонного тока, преобразователя напряжение5 85993 и 2 уже по другим частным циклам петли гистерезиса (фиг. 3, поз, 2б и 27);: это приводит к изменению величин ЗДС на выходных обмотках 9 и 10. При этом на выходе устройства появляется напря- жение, фиксируемое нуль-индикатором

11, величина которого пропорциональна разбалансу эталонных компенсируюших ампервит ков и измеря емых ампе рви тков . (фиг. 2) .. Выходная характеристика маг-10 нитного компаратора без ложных нулей в диапазоне измеряемых токов позволяет упростить и автоматизировать процесс измерения тока, одновременно увеличив надежность и достоверность иэ- 15 мерения. Это достигается соединением выхода магнитного компаратора с управляющим входом источника эталонного тока б. При этом для того, чтобы избе Жать появления ложного нуля, ампервит-20 ки, создаваемые током 3, должны быть больше, чем максимальные ампервитки измеряемого тока Эи,, Большая величина 3 является оправданной при переходных режимах, когда измеряемый и 25 эталонный ток не установились и в точ\. ке равновесия соблюдается равенство их ампер витков 3э. W 4 () = 3 чту W> .

Вместе с тем величина тока Э должна выбираться из условия стабильности ну-30 ля устройства и она во много раз меньше максимального тока Эв „ „, Для обес- . печения оптимального КПД устройства и его максимальной стабильности (этому способствует, в частности, предотвра- M .щение перегрева обмоток) целесообразно поддерживать ток Зц на двух уровнях. Первый у ровень = Э оцх- в переходных, меняющихся режимах, что обеспечивает исключение появления ложного нуля (при этом 0Вь 1„ 4 т О) . Второй уровень тока 3 > соотв етст ву ет уст анови вшемуси режиму измерения (при этом О gb g уи .к.

0) . Эти условия обеспечиваются при 45 соединении выхода магии гного компаратора с управляющим входом источника

8 возбуждения (генератора однополярных импульсов тока) .

Выходная характеристика магнитного компаратора показана на,фиг, 2 (поз, 24). Крутизна характеристики ичувствительность устройства определяются при этом магнитными характеристи" ками сердечников 1 и 2. Для получения 5 регулируемой крутизны характеристики и большей чувствительности, неэависяmeA от магнитных характеристик сердечников, выход магнитного компаратора заведен через преобразователь напряжение-ток 19 на согласно включенные обмотки 20 и 21 обратной связи, При совпадении магнитных потоков обмоток

3 и 20, 21 обратная связь становится положительной и выходная характеристика устройства трансформируется иэ положения 24 в положение 18 (фиг. 2), обеспечивая повышенную крутизну преобразования и чувствительность. При встречном направлении потоков обмоток обратная связь становится отрицательной и характеристика преобразуется из положения 24 в положение 29 (фиг.2), При этом существенным образом увеличивается линейность преобразования.

Положение характеристики может изменяться с помощью преобразователя напряжение †т 19, исходя из конкретных требований к измерению, Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает высокую надежность и достоверность измерения, и позволяет обеспечить автоматизацию его провеФиг./

Фиг,2

Фиг.5

Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Заказ .7539/67 филиал IIIIII "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 85993 ток и источника возбуждения, выполненного в виде генератора однополярных импульсов тока.

Источники информации, 5 принятые во внимание при экспертизе

1. Спектор С. А. Измерение больших постоянных токов. Л., "Энергия", )978, с. 40.

6 8

2. Михайлова Е. К. Дроссельный делитель тока для измерения больших постоянных токов и малых сопротивлений.

"Электричество", ) 951, )1 8, с. 69-71.

3, Mac Martin М. P., Kusters N.

А Se) fbaiansing di rect current comparator for 20 000 amperes. 3EEE

Transt an Magnet ies, 1965, vol l, Ф 4, р. 396-402 {прототип) .