ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА Российский патент 1997 года по МПК G01R17/04 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения тока, а так же в измерителях мощности количества электрической энергии.

Широко известны такие измерительные масштабные преобразователи тока как трансформаторы тока. К недостаткам этих преобразователей относят погрешность преобразования, возрастающую с понижением частоты измеряемого тока. Другими недостатками измерительного трансформатора тока являются значительный вес и габариты, также растущие с понижением частоты измеряемого тока и невозможность работы на постоянном токе.

Известен измерительный преобразователь тока [1] прототип изобретения, содержащий измерительный трансформатор, включенный первичной обмоткой в цепь измеряемого тока, второй измерительный трансформатор тока, два дифференциальных усилителя, двухполюсники в виде резистора и конденсатора. Прототип имеет то преимущество перед измерительным трансформатором, что его погрешность не увеличивается с понижением частоты измеряемого тока и он может работать на постоянном токе. Однако его погрешность, обусловленная использованием в измерительном тракте дифференциальных усилителей и двухполюсников, дополнительного измерительного трансформатора достаточно велика. То же можно сказать и о его весе и габаритах.

Целью изобретения является устранение перечисленных недостатков прототипа.

Поставленная цель достигается тем, что измерительный преобразователь тока, содержащий трансформатор тока, первичная обмотка которого включена в цепь измеряемого тока, содержит дополнительно генератор периодически линейно изменяющегося тока, детектор положительных, детектор отрицательных импульсов, RS-триггер, причем генератор периодически линейного изменяющегося тока нагружен на вторичную обмотку трансформатора, соединенную с объединенными входами детекторов положительных и отрицательных импульсов, выходы которых порознь соединены с R- и S-входами триггера, выход которого служит выходом измерительного сигнала фаза импульсов преобразователя.

На фиг.1 представлена блок-схема измерительного преобразователя тока согласно изобретению;
на фиг.2 приведены временные диаграммы работы преобразователя на фиг.1.

Измерительный преобразователь тока, представленный на фиг.1, содержит трансформатор тока 1, первичная обмотка которого включена в цепь измеряемого тока и отличается от прототипа тем, что дополнительно содержит генератор 2 периодически линейно изменяющегося тока, детектор 3 положительных, детектор 4 отрицательных импульсов, RS-триггер 5, причем генератор 2 периодически линейного изменяющегося тока нагружен на вторичную обмотку трансформатора 2, соединенную с объединенными входами детекторов 3 и 4 положительных и отрицательных импульсов, выходы которых порознь соединены с R- и S-входами триггера 5, выход которого служит выходом измерительного сигнала фаза импульсов преобразователя.

Работа измерительного преобразователя поясняется временными диаграммами на фиг.2.

Генератор 2 обеспечивает протекание во вторичной обмотке трансформатора 1 тока I_оп периодически линейно изменяющегося в пределах от -I_max до +I_max за время T. Для трансформатора 1 соблюдается условие: H_m•1<2I_max•W₂, где H_m-магнитное поле в сердечнике трансформатора 1, соответствующее состоянию насыщения, l- длина средней силовой линии сердечника, W₂- количество витков вторичной обмотки трансформатора 1.

При таком условии трансформатор 1 под воздействием тока генератора 2 большую часть периода Т будет находиться в состоянии насыщения лишь дважды выходя из него и перемагничиваясь при условии: I_изм•W₁=I_оп•W₂.

Перемагничивание сердечника трансформатора 1 вызывает появление импульсов на его вторичной обмотке, полярность которых зависит от направления перемагничивания. Преобразованные детекторами 3 и 4 импульсов в нормированные логические сигналы эти импульсы запускают RS-триггер, который формирует выходной сигнал преобразователя фазу импульсов, которая пропорциональна измеряемому току:
Φ=(1+I_изм x W₁/I_oпx W₂).
Использование предлагаемого измерительного преобразователя позволит повысить точность измерения тока, особенно на низкой частоте и постоянном токе, уменьшить габариты и вес измерительных приборов.

Использование: изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения тока, в измерителях мощности. Сущность изобретения: устройство содержит: трансформатор тока, генератор линейно изменяющегося напряжения, детекторы положительных и отрицательных импульсов и триггер. 2 ил.

Измерительный преобразователь тока, содержащий измерительный трансформатор тока, включенный первичной обмоткой в цепь измеряемого тока, отличающийся тем, что генератор периодически линейно изменяющегося тока соединен выходом с выводами вторичной обмотки измерительного трансформатора тока и с входами детекторов положительных и отрицательных импульсов напряжения, выходы которых соединены соответственно с R- и S-входами RS-триггера, выход которого является информационным выходом измерительного преобразователя.