Измерительный преобразователь с гальваническим разделением цепей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалнстическик

Республик (iii 924588 (61) Дополнительное к авт. свиа-ву (22) Заявлено 08.10.80 (21) 2991267/18-21 с присоеаинением заявки М (2;3) Приоритет

Опубликовано 300482. Вюллетень,рй 16

Лата опубликования описания 3004.82 (5! )М. К,е.

6 01 R 19/00

Государственный квинтет (53) УД5(621. 317., 72 (088. 8) по делан нэооретеннй н открытий (72) Авторы изобретения

8.Ë.Êîãàí, Г.В.Кузнецов и В.В.Ручкин (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ГАЛЬВАНИЧЕСКИМ

РАЗДЕЛЕНИЕМ ЦЕПЕЙ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может ислользоваться при контроле электрических параметров цепей, находящихся под высоким потенциалом.

Известен измерительный преобразователь с гальваническим разделением цепей, выполненный на основе разделительного трансформатора, включенного между датчиком и нагрузкой (I) .

Недостаток известного устройства связан с существенными изоляционными расстояниями и, как следствие, со значительными габаритами и весом.

Кроме того, непосредственное использование разделительного трансформатора обусловливает низкое входное сопротивление устройства и вызывает нежелательные фаэовые сдвиги.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является измерительный преобразователь с гальваническим разделением цепей, содержащий канал прямого преобразования с последовательно включенными первым разделительным трансформатором, демодулятором и усилителем, канал обратной связи с установленными друг эа другом модулятором и вторым разделительным трансформатором, блок сравнения входного сигнала с огибающей сигнала обратной связи, выполненный в виде элемента алгебраического суммирования, один вход которого соединен со входом устройства, другой вход через дополнительный демодулятор - со вторичной обмоткой второго разделительного трансформатора, а выход через дополнительный модуля15 тор — с первичной обмоткой первого разделительного трансформатора (2).

Устройство за счет наличия канала обратной связи обладает высокими

10 метрологическими показателями. Однако его конструкция характеризуется значительной сложностью. В частности модуляторы должны быть реализованы с возможностью коммутации знакопе924588 ременных сигналов, а демодулягорыфазочувствительными. Наиболее сложным является блок сравнения входного сигнала с огибающей сигнала обратной связи. Размещение в канале обратной связи демодулятора, содер.жащего фильтр низких частот, ограничивает полосу пропускания со стороны высоких частот и затрудняет обеспечение устойчивости замкнутого контура ° При использовании известного устройства для измерения токов и напряжений в установках высокого

1 напряжения большое количество достаточно сложных элементов оказывает ся под высоким потенциалом, что отрицательно сказывается на общей эксплуатационной надежности преобразователя.

Цель изобретения — повышение надежности работы измерительного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительный преобразователь с гальваническим разделением цепей, содержащий канал прямого преобразования с последовательно включенными первым разделительным трансформатором, демодулятором и усилителем, канал обратной связи с установленными один за другим модуляторами и вторым разделительным трансформатором, блок сравнения входного сигнала с огибающей сигнала обратной связи, введены сумматор, расположенный в канале обратной связи между выходом усилителя и входом модулятора, и источник смещения, под ключенный к соответствующему входу сумматора, а. блок сравнения входного сигнала с огибающей сигнала обратной ,связи выполнен в виде диодного моста, у которого в диагонали переменного тока включены последовательно первичная обмотка первого и вторич,ная обмотка второго разделительных трансформаторов, à в диагонали постоянного тока размещен резистор, связанный выводами с входными клеммами устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого измерительного преобразователя с гальваническим разделением цепей, на фиг. 2 — временные диаграммы, иллюст рирующие его принцип действия.

8 состав устройства входят блок

1 сравнения входного сигнала с огибающей сигнала обратной связи, состоящий из резистора 2 и диодного моста 3, разделительные трансформаторы 4 и 5, демодулятор 6, усилитель

7, сумматор 8, источник 9 смещения, модулятор 10. На схеме выделен также самостоятельным блоком генератор

l1, обеспечивающий управление модулятором 10.

10 На временных диаграммах фиг.2 обозначены: Uzq z- напряжение на выходе преобразователя, Ug — напряжение на выходе сумматора 8, Uo напряжение на выходе разделительного

1Б трансформатора g в канале обратной связи, Ugx - напряжение на входе пре обраэователя, DU - напряжение на входе разделительного трансформатора 4 в канале прямого преобразования.

20 Устройство работает следующим образом.

Выходной сигнал Uù,„çà счет смещения в сумматоре 8, создаваемого источником 9, становится однополярным независимо от амплитуды колебаний. Это обеспечивается тем, что напряжение источника 9 смещения выбрано заведомо превышающим максимальную амплитуду сигнала обратной связи. Суммарный сигнал U> модулируется модулятором 10 и поступает на разделительный трансформатор 5.

После трансформатора 5 сигнал обратной связи UD, принимает вид огибающей несущей частоты. Входной сигнал Uz„„

35 поступающий на резистор 2, т.е. в диагональ постоянного тока диодного моста 3, вызывает равные ему изменения амплитуды несущей частоты на

40 первичной обмотке разделительного трансформатора 4. Это обстоятельство позволяет на первичной обмотке трансформатора 4 в цепи прямого преобразования получить колебания несущей частоты bU с огибающей, являю4$ щейся разностью входного сигнала

U и огибающей сигнала обратной связи U o . Напряжение Цос в устройстве всегда больше, чем Ьв„, поэтому Uz,„ не отпирает и не запирает диоды моста 3, а лишь смещает колебания

Upq, вверх и вниз. После трансформатора 4 с помощью демодулятора б осуществляется выделение огибающей, т.е. разностного сигнала, который затем усиливается усилителем 7 и поступает на выход устройства.

В связи с тем, что в канале обрат ной связи коммутируется однополяр924588 ный сигнал несущая частота не может изменять фазу. Следовательно, задача демодуляции упрощается и может быть решена простым детектированием без фазочувствительного демодулятора. Отсутствие в канале обратной ,связи демодулятора, а стало быть и фильтра позволяет сместить диапазон рабочих частот устройства в область высоких частот.

Блок сравнения входного сигнала с огибающей сигнала обратной связи может быть реализован и в виде двухполупериодной схемы выпрямления.

В этом случае резистор 2 включается между средними выводами разделительных трансформаторов 4 и 5.

Предлагаемое устройство характеризуется высокой надежностью работы, поскольку не имеет активных элементов, находящихся под высоким потенциалом. В то же время устройство полностью охвачено отрицательной обратной связью, что обеспечивает

его высокие метрологические характеристики., Формула изобретения

Измерительный. преобразователь с гальваническим разделением цепей, содержащий канал прямого преобразования с последовательно включенными первым разделительным трансформатором, демодулятором и усилителем, канал обратной связи с установленными один за другим модуляторами и вторым разделительным трансформатором, блок сравнения входного сигнала с огибающей сигнала обратной связи, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности работы, в

1О него введены сумматор, расположенный в канале обратной связи между выходом усилителя и входом модулятора, и источник смещения, подключенный к соответствующему входу сумматора, а блок сравнения входного сигнала с огибающей сигнала обратной связи выполнен в виде диодного моста, у которого в диагонали переменного тока включены последовательно первичная обмотка первого и вторичная обмотка второго разделительных трансформаторов, а в диагонали постоянного тока размещен резистор, связанный выводами с входными клеммами устрой25

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кончаловский В.Ю. и др. Элект- . рические измерительные преобразователи. М.-Л., "Энергия", 1967, с. 188.

2. Кончаловский В.Ю. и др. Электрические измерительные преобразователи. М."Л., "Энергия", 1967, с. 192, 924588

V8btx

Составитель Л.Морозов

Текред .А.Ач . Корректор С.Шекмар

Редактор С. Юско

Заказ 2808/61 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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