Измерительный преобразователь постоянного тока

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения постоянных токов большой силы в электрофизических установках. Цель изобретения - повышение динамической точности Измерительный преобразователь постоянного тока содержит эталонный резистор 6, усилитель 5 постоянного тока,демодулятор 4, трансформатор 3 тока с двумя вторичными обмотками , генератор 2 возбуждения и магнитомодуляционный узел 1. включающий рабочий магнитопровод с обмоткой 8 возбуждения и дополнительный магнитопровод 9, а также измерительную 10 и компенсационную 11 обмотки, которые нанесены на сборку магнитопроводов. Динамическая точность в устройстве повышена за счет того, что в схеме параметры цепи компенсационной обмотки 11 не оказывают влияния на процесс детектирования разбаланса постоянных токов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕГГ1УБЛИК (я)5 G 01 К 19/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4718754/21 (22) 29.05.89 (46) 07,05.91. Бюл. ¹ 17 (71) Объединенный институт ядерных иссле- . дований (72) В.В.Калиниченко (53) 621.317,7 (088.8) (56) Патент Великобритании

¹ 1488262, кл. G 01 R 17/06, 1977.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1182422, кл. G 01 R 19/20, 1984. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения постоянных токов большой силы в электрофизических

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено преимущественно для измерения постоянных токов большой величины.

Целью изобретения является повышение динамической точности.

На чертеже приведена структурная схема измерительного преобразователя постоянного тока.

Предлагаемый измеритель содержит магнитомодуляционный узел 1, генератор 2 возбуждения, трансформатор 3 тока, демодулятор 4, усилитель постоянного тока (УПТ)

5 и эталонный резистор 6.

Магнитомодуляционный узел 1 включает магнитопровод 7 с обмоткой 8 возбуждения, дополнительный магнитопровод 9, а также обмотки измерительную 10 и компен„„ЯХ„„1647439 А1 установках. Цель изобретения — повышение динамической точнос1и. Измерительный преобразователь постоянного тока содержит эталонный резистор 6, усилитель

5 постоянного тока, демодулятор 4, трансформатор 3 тока с двумя вторичными обмотками, генератор 2 возбуждения и магнитомодуляционный узел 1, включающий рабочий магнитопровод с обмоткой 8 возбуждения и дополнительный магнитопровод 9, а также измерительную 10 и ком пенсациояную

11 обмотки, которые нанесены на сборку магнитопроводов, Динамическая точность в устройстве повышена за счет того, что в схеме параметры цепи компенсационной обмотки

11 не оказывают влияния на процесс детектирования-разбаланса постоянных токов.

1 ил. сационную 11, которые намотаны на сборку магнитопроводов 7 и 9.

Генератор 2 возбуждения включает бесконтактный коммутатор 12 напряжения, источник 13 питания, блок 14 управления и конденсатор 15. Выходные выводы бесконтактного коммутатора 12 напряжения подключены к соответствующим выводам источника 13 питания, а его выходные выводы один непосредственно, а другой через конденсатор 15 — к выходным выводам генератора возбуждения 2. управляющий вход бесконтактного коммутатора 12 напряжения подключен к выходу блока 14 управления.

Трансформатор 3 тока содержит сердечник 16, первичную 17 и две вторичные 18 и

19 обмотки. Обмотка 8 возбуждения через

1647439 первичную обмотку 17 подключена к выходу генератора 2 возбуждения. Вторичные обмотки 18 и 19 соединены последовательно-согласно, их свободные и объединенные выводы подключены к соответствующим входным выводам демодулятора 4, Выход последнего подключен к входу усилителя 5 постоянного тока, К выходу усилителя 5 постоянного тока через эталонный резистор 6 подключена компенсационная обмотка 11, Выводы измерительной обмотки 10 подключены к входным зажимам 20 и 21 измерительного преобразователя постоянного тока.

Демодулятор 4, пример выполнения которого представлен на чертеже, содержит два однополупериодных пиковых детектора

22, 23 и сумматор 24 напряжений. Пиковые детекторы 22, 23 соединены последовательно-встречно, их входные свободные и объединенные выводы подключены к соответствующим входным выводам демодулятора

4, а выходные — к входным выводам сумматора 24 напряжений. Выход последнего подключен к выходу демодулятора 4. Бесконтактные коммутаторы напряжения могут быть выполнены на основе транзисторных или тиристорных ключей. Например, в книге

Дзюбина И.И. Тиристары в электрических схемах (М.; Энергия, 1972) приведены подходящие схемы коммутаторов. Здесь же представлены варианты блоков управления. Другие блоки предлагаемого технического решения в дополнительных пояснениях и сведениях не нуждаются.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

Он представляет из себя замкнутую систему авторегулирования следящего типа.

Выходная величина (ток компенсации Iк и соответственно падение напряжения 0п нэ эталонном резисторе 6, через который этот

l ток протекает) воспроизводит в определенном масштабе входную величину {измеряемый ток 4). Значение выходной величины 1к (или U<) отображается соответствущими средствами.

Измеряемый ток 4 через зажимы 20, 21 подводится к измерительной обмотке 10 с числом витков W и, протекая по ней, создает в магнитопроводах 7, 9 намагничивающую силу (н.с.) 1иФ/и. В компенсационной обмотке 11 с числом витков Я» протекает ток 1к от УПТ 5 и, протекая по ней. создает н.с. I<94, направленную навстречу н.с.

1и1/Чи

Действие контура авторегулирования направлено на поддержание баланса н.с, в мэгнитопроводах 7, 9, S стационарном ре1и1/ /и — 1к1/ /к = ЛИ/ст

5 где Л IW<> — действующее рассогласование следящей системы. приведенное к намагни10

IK.=1è Wè/ WK, 20

55 жиме баланс н.с. (по постоянному току) описывается соотношением чивающей силе, При большом усилении разомкнутого контура следящей системы AIW<> О, т,е. пренебрежимо мало, следовательно откуда следует, что ток 1» является мерой тока Iи.

При отсутствии подмагничивэния магнитопроводов 7 и 9 полем постоянного тока (т.е, в режиме полной компенсации, когда

Л1В/=0) индуктивности обмотки 8 возбуждения и компенсационной обмотки 11 велики.

Ток в цепи обмотки 8 возбуждения определяется нелинейной индуктивностью этой обмотки и приложенным к ней импульсным напряжением. Последнее формируется в процессе перезэряда конденсатора 15 и является знакопеременным. Ток в цепи обмотки 8 возбуждения является практически таком намагничивания магнитопровода 7 под действием приложенного к ней знакопеременного импульсного напряжения. так как ввиду большой индуктивности компенсационной обмотки 11 трансформируемый в ее цепь ток незначителен. Вследствие симметрии кривой намагничивания положительная и отрицательная полуволны тока в обмотке возбуждения 8 имеют одинаковую форму и равны по амплитуде. Через трансформатор 3 тока этот ток пос пает в демодулятор 4. Ввиду практически полной симметрии отрицательной и положительной полуволн тока выходное напряжение демодулятора 4 равно нулю, управляющее воздействие на входе УПТ 5 отсутствует и режим компенсации сохраняется неизменным.

При нарушении режима компенсации, т.е, при Ь IW A О, магнитопроводы 7 и 9 насыщаются. индуктивность обмоток 8, 11 мала, Так как н,с. возбуждения знакопеременна, то в один из периодов ее направление совпадает с н.с. разбаланса Л !ЧЧ, создавая еще более глубокое насыщение магнитопровода 7. В этот полупериод амплитуда импульса тока I» в обмотке возбуждения возрастает практически до максимального значения; равного току перезаряда конденсатора 15 с учетом активных сопротивлений цепи обмотки 8.

1647439

10

20

30

I» = igWp/W», 35

I»+i »=(IH+iM)WH/W».

50

В другой полупериод н.с. возбуждения направлена навстречу н.с. разбаланса Л IW и при величине тока I>», удовлетворяющей условию Л! И/ — I WB =-0 (где W — количество витков обмотки 8 возбуждения), магнитопровод 7 выходит из насыщения.

Индуктивность обмотки 8 возбуждения становится большой и ток в ее цепи, достигнув значения l », перестает изменяться.

Таким образом, при нарушении баланса н.с„т.е. при Л IW О, полуволны тока возбуждения имеют разную форму и различны по амплитуде (IBT и IBK). Через трансформатор тока 3 этот несимметричный ток поступает в демодулятор 4, в результате на выходе его появляется постоянное напряжение Од, знак которого определяется знаком разбаланса н,с. Л IW. Величина Од при малых значениях Л IW пропорциональна

Л IW, а при больших значениях Л IW ограничивается на некотором уровне, определяемом параметрами и режимами работы соответствующих узлов.

Появление напряжения Од на выходе демодулятора 4 означает появление на входе УПТ 5 управляющего воздействия, которое вызывает изменение величины тока!».

Ток I» изменяется до тех пор. пока напряжение Од не уменьшается до величины действующего рассогласования следящей системы Л Одет(ЛОдет= Л IWcz), что соответствует стационарному режиму компенсации.

Остановимся кратко на работе генератора 2 возбуждения. Начнем рассмотрение с момента времени, когда предыдущий полупериод (перезаряда конденсатора 15) завершился и на его левой обкладке положительный потенцивл. Очередной импульс управления, поступающий от блока 14 управления на управляющий вход бесконтактного коммутатора 12 напряжения, приводит последний в состояние, при котором к правой обкладке конденсатора 15 подключается положительный полюс (плюс) источника 13 питания. Конденсатор 15. переэаряжается от источника 13 через обмотку 8 возбуждения и первичную обмотку 17 .трансформатора тока 3. На его правой обкладке теперь положительный потенциал.

Очередной импульс управления. поступающий от блока 3 управления на управляющий вход бесконтактного коммутатора 12 напряжения, приводит последний в состояние, при котором к правой обкладке конденсатора 15 подключается отрицательный полюс источника 13 питания. Конденсатор

15 переэаряжается через указанные вышеэлементы. Теперь на его левой обкладке положительный потенциал. как в начале рас-- смотрения. Далее при поступлении очередных управляющих импульсов процесс повторяется.

Из рассмотрения работы устройства следует, что параметры цепи компенсационной обмотки 11 не оказывают существенного влияния на процесс детектирования разбаланса постоянных токов. В устройстве представляется возможность параметры цепи компенсационной обмотки выбирать из условия достижения требуемых динамических характеристик. Главным условием является получение большой постоянной времени цепи компенсационной обмотки (единицы — десятки секунд), что при заданном числе витков И4 достигается увеличением сечения дополнительного магнитопровода, При большой йостоянной времени т, достигается перекрытие частотных характеристик контура авторегулирования и трансформатора переменного тока, В этом случае переменные составляющие измеряемого тока ."воспроизводятся" с минимальными искажениями, достигается улучшение динамической точности измерительного преобразователя, Переменная составляющая тока i» в цепи компенсационной обмотки связана с переменной сос авляющей измеряемого тока соотношением а с учетом постоянной составляющей, каторая воспроизводится контуром авторегулирования

Соответственно падение напряжения на эталонном резисторе будет являться мерой постоянной и переменной составляющих измеряемого тока.

Формула изобретения

Измерительный преобразователь постоянного тока. содержащий эталонный резистор, усилитель постоянного тока, демодулятор, генератор возбуждения и магнитамодуляционный узел, в состав которого входят рабочий магнитопровод с обмоткой возбуждения и дополнительный магнитопровод, причем магнитопроводы выполнены в виде сборки, на которую нанесены измерительная и компенсационная обмотки, выводы измерительной обмотки соединены с входными зажимами устройства, кампенса1647439

Составитель B.Ñòeïàíêèí

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор M,Äåì÷èê

Редактор T.Çóáêîâà

Заказ 1648 Тираж 426 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул 3 ýãàðèíý, 101 ционная обмотка через эталонный резистор соединена с выходом усилителя постоянного тока, вход которого соединен с выходом демодулятора, отличающийся тем, что, с целью повышения динамической точности, в него введены трансформатор тока, выполненный с двумя вторичными обмотками, соединенными последовательно и согласно, свободные и объединенные выводы вторичных обмоток трансформатора тока соединены с соответствующими входными выводами демодулятора, обмотка возбуждения магнитомодуляционного узла через первичную обмотку трансформатора тока соединена с выходом генератора возбуждения, который выполнен содержащим бесконтактный коммутатор напряжения, источник питания, блок управления и конденсатор, 5 причем входные выводы бесконтактного коммутатора напряжения соединены с соответствующими выводами источника питания, выходные выводы бесконтэктного коммутатора напряжения — первый непосредствен10 но, а второй через конденсатор соединены с выходными выводами генератора возбуждения, управляющий вход бесконтактного коммутатора напряжения соединен с выходом блока управления.