Преобразователь постоянного тока

 

Союз Советскнх

Социалистическнк

Респубпнк

ОИИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

0 864155 (6t) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 131179 (21) 2839742/18-21 с присоединением заявкм М (23) Приоритет

Опубликовано 15.09.81. Бюллетемь Н9 34

{5!)М. Кл.з .

G 01 R 19/00

ГосударственныЯ комн тет

СССР но делам нзобретеннЯ н открытн Я

{53) УДК 621. 317.7. (088.8) Дата опубликования опмсаммя 150981 (72) Авторы мзобретеммя

A,Ê.Ìàëèíà, В.И.Лачин и В.П.Холодков (71) Заявитель

Новочеркасский ордена Трудового Красного политехнический институт им. Сер"o Орджоц (54) ПРЕОБРАЭОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в различного рода устройствах автоматики при построении нуль-органов, высокочувствительных измерителей тока с гальванической развязкой по входу логичных устройств.

Известны устройства для измерения постоянного тока, обладающие гальванической развязкой по входу, которые содержат два дифференциально включенные датчики Холла, один из которых заключен внутри токоведущей шины, а второй расположен снаружи у ее поверхности таким образом, что его плоскость совпадает с направлением силовых линий магнитного поля, создаваемого измеряемым током. Этим достигается защита от воздействия внешних магнитных полей. ЭДС на выходе датчи- 20 ков Холла пропорциональна измеряемому току Г13.

Однако проходная характеристика (градуировочная криэая > датчика Хол/ ла обладает существенной нелннейностью, что значительно уменьшает динамический диапазон всего устройства. Основной причиной нелинейности градуировочной кривой преобразователя Холла является зависимость от 30 магнитной индукции постоянной Холла или подвижности носителей заряда.

Кроме того, существенным недостатком такого устройства является сильная зависимость его параметров от температуры, обусловленная большим температурным коэффициентом постоянной

Холла.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является преобразователь постоянного тока, которыЯ содержит магнитный усилитель на двух тороидальных ферромагнитных магнитопроводах, входные и выходные обмотки которого соединены согласно-последовательно, а. обмотки возбуждения - встречнопоследовательно, генератор затухающих колебаний, выход которого подключен к обмоткам возбуждения, интегратор, вход которого соединен с выходными обмотками j2) .

Однако недостатком известного устройства является нелинейность проходной характеристики и сравнительно небольшой динамический диапазон.

Цель изобретения — уменьшение нелинейности проходной характеристики и расширение динамического диапазона.

864155

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь постоянного тока, содержащий магнитный уси- . литель на двух тороидальных ферромагнитных магнитопроводах с двумя входными и двумя выходными обмотками, соединенными соответственно согласнопоследовательно, и двумя обмотками возбуждения, соединенными встречно последовательно, генератор затухающих колебаний, выход которого подключен к обмоткам возбуждения, интег,ратор, вход которого соединен с выходными обмотками, введены ключевой элемент и резистор обратной связи, а на каждый магнитопровод магнитного усилителя нанесена дополнительная обмотка, причем дополнительные обмотки соединены согласно-последовательно, а ключевой элемент установлен между выходами дополнительных обмоток и резистором обратНой связи, .управляющий вход ключевого элемента подключен к управляющему выходу генератора затухающих колебаний.

На Чертеже изображена функциональная схема преобразователя постоянного тока.

Схема преобразователя содержит генератор 1 затухающих колебаний, подключенный к магнитному усилителю

2, состоящему из двух магнитопроводов 3 и 4, на каждом иэ которых находятся обмотки возбуждения 5 и 6, входйые обмотки 7 и В, выходные обмотки 9 и 10 и дополнительные обмотки 11 и 12, интегратор 13, подключенный к выходным обмоткам, ключевой элемент 14 и резистор обратной связи 15, соединенные последовательно и подключенные к дополнительным обмоткам.

Преобразователь работает следующим.образом.

При одновременном воздействии на магнитопроводы 3 и 4 магнитного усилителя постоянного тока igy, подаваемого во входные обмотки 7 и В, и па- кеты затухающего переменного тока, подаваемого в обмотки возбуждения

5 и 6, магнитопроводы переходят в магнитное состояние, характеризующееся точками на беэгистерезисной кривой намагничивания, соответствующей 1 . Причем, следует отметить, что затухающий переменный ток испольэуется и для считывания магнитной индукции в магнитопроводах, соответствующей i<>, а затем по мере его уменьшения — для осуществления беэгистерезисного намагничивания сердечников.

Наличие дополнительных согласнопоследовательно соединенных обмоток

11 и 12, к которым с помощью ключеsoro элемента 14 подключен резистор обратной связи 15, ведет к существенному замедлению процесса установления индукции насыщения в магнитопрс одах при воздействии первого импульса пакета затухающих колебаний

Это, в свою очередь, приводит к увеличению длительности выходного импульса, площадь которого пропор,циональна t@„, а следовательно и к уменьшению выходного напряжения, пропорционального i на интеграторе 13.

Для устранения этого йа время считывания магнитной индукции, соответствующей i >, первым импульсом пакета затухающих колебаний ключевой эле мент 14 открывает резистор обратной связи 15 и вновь подключает его no окончанию первого импульса пакета затухающих колебаний тока. В результате этого сердечники усилителя перемагничиваются с максимальной скоростью, определяемой параметрами первого импульса пакета затухающих колебаний тока, что приводит к получению

2О на выходе интегратора максимальновозможного напряжения.

Пока амплитуда затухающего поля достаточна для насыщения магннтопроводов, среднее значение индукции в них равно нулю. Затем по мере уменьшения амплитуды переменного тока, точки, характеризующие магнитные состояния магнитопроводов, с предель« ной петли гистереэиса постепенно возвращаются в состояние B „, соответствующие lэ„ . Следовательно, за это время осуществляется безгистереэисное намагничивание магнитопроводов. В результате беэгистерезисного намагничивания среднее значение .

З> индукции в магнитопроводах изменяет ся от нуля до 2 ° 8, В результате такого изменения ийдукции на дополнительных обмотках 11 и 12 индукцируется ЭДС, пропорциональная этому

4О изменению индукции, и по дополни„тельным обмоткам начинает протекать размагничивающий ток, величина которого определяется величиной резистора обратной связи 15. Результирующий намагничивающий ток определяется разностью измеряемого и раэмагничивающего токов и поэтому индукция, устанавливаемая в магнитопроводах, меньше того значения, которое установилось бы при отсутствии дополнительных обмоток и резистора обратной связи. Причем, чем выше значение магнитной проницаемости на начальной беэгистереэисной кривой намагничивающая,О. „ при отсутствии дополнительных обмоток и резистора обратной связи, те . больше величина размагничивающего тока н, следовательно, меньше величина индукции, устанавливаемой в магнитопроводах в результате беэгистерезисного намагничивания. Таким образом, уменьшается нелинейность проходной характеристики и расширяется динамический диапазон, что существенно расширяет функциональные возможнос864155

Формула изобретения ти устройства и область его применения. Дополнительные обмотки 11 и 12 с подключенным к ним через ключевой элемент 14 резистором вносят в преобразователь отрицательную обратную связь, стабилизирующую параметры преобразователя, уменьшающую нелинейность проходной характеристики и расширяющую динамический диапа1эон преобразователя. Причем, чем . глубже обратная связь,,т.е. чем меньше величина сопротивления обратной связи, тем сильнее уменьшается нелинейность проходной характеристики.

Однако, следует отметить, что при этом, как и вообще при введении отрицательной обратной связи, уменьшает- 15 ся чувствительность преобразователя.

Однако и в этом случае эа счет ис" пользования в преобразователе безгистерезисного режима чувствительность преобразователя остается выше 2п чувствительности известных устройств.

Следует отметить, что прн построении преобразователей постоянного тока беэ отрицательной обратной связи для получения одинаковых проходных характеристик у разных преобразователей следует осуществлять тщательный подбор идентичных магнитных сердечников, что нетехнологично и исключает возможность применения таких преобразователей в условиях серийного производства. Введение же отрицательной обратной связи в преобразователь, как в предлагаемом устройстве,. значительно расширяет воэможность его применения в различных устройст- З5 вах автоматики и измерительной техники.

Использование изобретения позволяет исключить подбор магнитных сердечников при построении преобразовате- 4п лей тока, что открывает пути к серийному использованию таких устройств, позволяет строить измерительные устройства постоянного тока с линейной проходной характеристикой и расширенным динамическим диапазоном.

Преобразователь постоянного тока, содержащий магнитный усилитель на цвух тороидальных ферромагнитных магнитопроводах с двумя вход.цями и двумя выходными обмотками, соединеннымн соответственно согласно-последовательно, и двумя обмотками возбуждения, соединенными встречнопоследовательно, генератор затухающих колебаний, выход которого подключен к обмоткам возбуждения, интегратор, вход которого соединен с выходными обмотками, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью уменьшения нелинейности проходной характеристики и расширения динамического диапазона, в него введены ключевой элемент и резистор обратной связи, а на каждый магнитопровод магнитного усилителя нанесена дополнительная обмотка, причем дополнительные обмотки соедлнены согласно-последовательно, а ключевой элемент включен между выходами дополнительных обмоток и резистором обратной связи, управляющий вход ключевого элемента подключен к управляющему выходу гене. ратора затухающих колебаний.

Источники информации, 1 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9116053,,кл. 6 01 R 19/00, 1967 .

2. Авторское свидетельство СССР

9387495, кл. Н 03 Г 9/00, 1971 {прототип) .

ВНИИПИ Заказ 7775/65

Тираж 735 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4