Трансформатор постоянного тока

ОП И САНИ

ИЗОБРЕТЕН И

Союз Советскнх

Соцналнстнческнх

Реслублнк

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬС (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 040477 (21) 2472565/ (51)М. Кл.2 с присоединением заявки 89

G 01 R 19/20

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3005.8R Бюллетень

Дата опубликования описания 3005. (53) УДК6». 317. 7 (088.8) (72) Автор изобретения

В.Ф. Веремеенко (71) Заявитель

Институт ядерной физики Сибирского отделения AH СССР (54) ТРАНСФОРМАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА

Трансформатор постоянного тока относится к области измерительных устройств, в, частности к бесконтактным измерителям постоянного тока, и предназначен для прецизионного измеренйя токов, имеющих постоянную составляющую, Известны трансформаторы постоянного тока, содержащие магнитный компаратор второй гармоники, генератор переменного напряжения, к которому подключены обмотки модуляции компаратора и демодулятор (1) .

Диапазон измеряемых токов в таких устройствах ограничен насыщением 15 сердечников компаратора второй гармоники.

Известен также трансформатор постоянного тока, содержащий магнитные сердечники с обмотками модуляции 20 и измеряемого тока, магнитный экран, обмотку обратной связи, генератор переменного напряжения, демодулятор, усилитель постоянного тока, две RC-цепи и шунт, выход усилителя через обмотку обратной связи и шунт и через две RC-цепи, соединенные последовательно, соединен с.общей шиной устройства, прякк1й вход усилителя подключс н межд : НС вЂ” цепями, вы- 30

2 ходы генератора напряжения через обмотки модуляции и демодулятор подключены к инверсному входу усилителя (2) .

Недостатком устройства является наличие в выходном сигнале значительного уровня пульсаций ча стоты модуляции. Потоки модуляции в сердечниках компаратора направлены встречно, Однако иэ-за неидентичности сердечников (в результате неизбежного раз броса т ехноло гиче ских параметров) существует некоторый разностный поток частоты модуляции, крторый наводит во вторичных обмотках ток частоты модуляции. Этот ток, прохбдя по измерительному шунту, создает в нем падение напряжения частоты модуляции. Часто величина этого напряжения является неприемлемо большой, мешает тэчному измерению тока и приходится ставить фильтр нижних частот, что сужает полосу пропускания частот трансформатора постоянного тока.

Цель изобретения — увеличение точности измерения тока при сохранении широкополосности устройства.

Поставленная цель дости гает ся тем, что в трансформатор постоянного

737850 йока, содержащий магнитные сердечники с обмотками модуляции N измеряемого. тока, магнитный экран, обмотку обратной связи, генератор переменного напряжения, демодулятор, усилитель постоянного тока, две RC-цепй ! и-Мунт, выход усилителя постоянного тока через обмотку обратной связи и шунт H через две последовательно соединенные RC-цепи соединен с общей шиной устройства, прямой вход усили теля подключен между RC-цепями, выходы генератора напряжения через об-, " ьютки модуляции и демодулятор подключены к инверсному входу усилителя, между сердечниками с обмотками модуляции и экраном введены дополнительный сердечник и короткоэамкнутая обмотка охватывающая дополнительный

I сердечник и сердечники с обмотками ьюдуляции.

На фиг. 1 приведена функциональная схема трансформатора; на фиг.2— конструкция магнитного компаратора.

Основу магнитногЬ компаратора 1 составляют сердечники 2, на которые намотаны обмотки модуляции 3. Обмотки

3 включенные последовательно, соер дийяются с генератором напряжения 4.

Дополнительный сердечник 5 расположен поверх сердечников 2. Сердечники

2 и 5 охвачены короткозамкнутой обмоткой 6. Сердечники 2, 5 и обмотки

3 6 помещаются в магнитный экран 7.

Обмотка 8 обратной связи и обмотка

9 измеряемого тока располагаются поверх экрана.

Средняя точка обмоток 3 подключена к входу демодулятора 10, Выход демодулятора соединен с инвертирую щим входом усилителя 11 постоянного тока. Неинвертирующий вход усилителя, через конденсатор 12 и резистор 13, соединенные последовательно, соединен с выходом усилителя, а через резистор 14 и конденсатор 15, соединенные Параллельно, подключен к общей шине устройства.

К выходу усилителя ll подключены последовательно соединенные обмотка

8 обратной связи и измерительный шунт 16 °

Трансформатор работает следующим . образом.

Благодаря наличию обмбтки 6 в сердечнике 5 появляется магнитный поток частоты модуляции, направленный встречйо разностному потоку сердечников 2. В результате суммарный магнитный поток частоты модуляции уменьшается и пропорционально уменьшаются пульсации в.напряжение на шунте 16.

Сердечник 5 и обмотка 6 представляют фйльтр йизших частот, хаРактеризующийся постоянной времени lÜiô . g

4=R где Ьф — индуктивность обмотки фильтра 6;

Вф — омйческое сопротивление обмотки 6.

Степень ослабления разностного потока модуляции определяется отношением постоянной времени фильтра к

;периоду напряжения модуляции

ЯЖ Г, . () н

Усилитель 11 в предлагаемом трансформаторе постоянного тока рассчитан на полный ток компенсации. С выхода ( силителя 11 ток компенсации подаетя в обмотку обратной связи, осуществляя компенсацию потока измеряемого тока в .сердечниках компаратора.

Режим трансформатора, переменного тока в компараторе образуется благодаря тому, что обмотка 3 практически короткозамкнута (через малое выход20 ное сопротивление усилителя 11 и сопротивление Мунта 12).

Так как усилитель 11 имеет малое . выходное сопротивление и рассчитан на полный ток кбмпенсации, на его вы25 ходе не могут быть большие напряжения, способные вывести его из строя.

С целью дополнительной защиты усилителя от перенапряжений введены диоды

17, 18, включенные между выходом

З0 усилителя 11 и источниками питания.

В предлагаемом трансформаторе существуют два режима: рабочий режим и режим поиска. Режим поиска необходим для введения компаратора в об35 ласть рабочей точки. Для этого в усилитель 11 введена положительная резонансная обратная связь на частоте 1-2 Гц, состоящая из резисторов

13, 14 и конденсаторов 15, 16. Если сердечники 2 магнитного компаратора

"0 насыщены, коэффициент передачи компаратора близок к нулю, отрицательная обратная связь цепи компенсации разомкнута и выполняется условие самовозбуждения. усилителя 11 через поф5 ложительную обратную связь (элементы

13, 14, 15, 16). В обмотке 3 протекает переменный ток — осуществляется режим поиска рабочей точки компаратора. В момент равенства (1)

Ы

3„,„=%Ь .насйщение сердечников компаратора исчезает .и замыкается петля отрицательной обратной связи. Возбуждение усилителя 11 срывается и устройство оказывается в рабочем режиме. В рабочем режиме условие возбуждения усилителя 11 не выполняется, так как он охвачен глубокой отрицательной .

46 обратной связью цепи компенсации через компаратор.

Таким образом, предлагаемый трансформатор постьянного тока имеет следующие преимущества: уменьшены пульфЯ сации частоты модуляции в выходном

73?850 напряжении, что способствует увели чению точности измерения при сохранении широкополосности; автоматизйРованы процесс введения устройства в рабочий режим и процесс измерения тока и отпала необходимость в операторе. формула изобретения

Трансформатор постоянного тока, содержащий магнитные сердечники с обмотками модуляции и измеряемого тока, магнитный экран, обмотку обратнбй связи, генератор переменного напряжения, демодулятор, усилитель постоянного тока, две RC-цепи и шунт, выход усилителя постоянного тока че рез обмотку обратной связи и через две последовательно соединенные

RC-цепи соединен с общей шиной уст- ройства, прямой вход усилителя под„ключен между RC-.öåïÿìè, выходы генератора напряжения через обмотки мо дуляции и демодулятор подключены к инверсному входу усилителя, о тл и ч а ю шийся тем, что с целью увеличения точностй измерения при сохранении ш«ирокополосности уст-. ройства, между сердечниками с обмотками модуляции и экраном введены дополнительный сердечник и короткозамкнутая обмотка, охватывающая до« 1«олнительный .сердечник и сердечники с обмотками модуляции. источники информаций

t5 принятые во внимание при эксйертизе

1. Патент Японии Р 48-17807, опублик. 01.03,67.

«2. 3EEE transactions on magnetics, 1965, v mag. 1, Р 4, р. 399, fig 5,6.

737850

s г

Заказ 2654/25

Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

У Ф ° 9

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

Составитель Ф, Цареградский

Редактор Е, Караулова Техред Н.Ковалева . Корректор И. Мусиа