СПОСОБ РАБОТЫ ДАТЧИКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ОДНОПОЛЯРНОГО ТОКА Российский патент 2003 года по МПК G01R19/04 

Изобретение относится к способам работы датчиков тока с гальванической развязкой без дополнительного питания и может использоваться как способ работы датчика для измерения импульсного однополярного тока.

Известен оптоэлектронный датчик тока высокопотенциальных цепей, описанный в авт. свид. СССР 1566294 (публ. 23.05.90 г.), в котором в качестве измерительного элемента используют шунт, включая его в цепь тока. Параллельно шунту подключают световой излучатель, интенсивность свечения которого изменяется при изменении тока, проходящего через шунт. Сигнал светового излучателя подают через оптический канал на фотоприемник. Недостатком датчика являются использование шунта, имеющего большие габариты, уменьшение которых ведет к повышению тепловых потерь, а также большая чувствительность к помехам. Кроме того, в рассматриваемом датчике фотоприемник должен содержать дополнительный стабильный источник питания для формирования сигнала измерения.

Устранение недостатков шунта приводит к конструктивному усложнению датчика. Например, в авт. свид. СССР 641350 (публ. 05.01.79 г.) использован коаксиальный шунт с принудительным охлаждением.

Наиболее близким по технической сущности является способ работы датчика тока, описанный в [1], где в качестве измерительного элемента использован трансформатор тока. Первичную обмотку трансформатора включают в импульсную силовую цепь, а со вторичной обмотки снимают сигнал о величине тока в силовой цепи. При этом ампервитки первичного тока равны сумме ампервитков вторичного тока и ампервитков тока намагничивания. Недостаток известного датчика вытекает из свойства трансформатора не пропускать постоянную составляющую напряжения. При импульсном однополярном токе напряжение на выводах вторичной обмотки трансформатора не соответствует реальному значению тока в первичной обмотке.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей датчика тока, в котором в качестве чувствительного элемента используется трансформатор тока, путем обеспечения его работы в режиме замера импульсного однополярного тока.

Указанная задача решается способом работы датчика для измерения импульсного однополярного тока с чувствительным элементом в виде трансформатора тока, первичную обмотку которого включают в импульсную силовую цепь, а со вторичной обмотки снимают сигнал о величине тока в первичной обмотке, ампервитки первичного тока равны сумме ампервитков вторичного тока и ампервитков тока намагничивания, при котором к выводам вторичной обмотки подключают высокоомное сопротивление, которое включают в работу во время паузы тока в первичной цепи, и полностью размагничивают сердечник.

Высокоомное сопротивление выбирают, как правило, из условия полного затухания колебания за один полупериод, по времени меньший времени минимальной паузы тока в первичной цепи.

Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию "новизна". В то же время, совокупность отличительных признаков, приводящая к решению поставленной задачи, явным образом не следует из уровня техники, поэтому заявляемое техническое решение соответствует условию "изобретательский уровень".

На фиг.1 показана электрическая схема датчика для измерения импульсного однополярного тока, на фиг.2 изображен график, поясняющий работу датчика.

Датчик содержит трансформатор 1 тока, первичная обмотка которого включена в импульсную силовую цепь, по которой протекает импульсный однополярный ток I₁. Ко вторичной обмотке параллельно ее выводам подключены сопротивление 2 и высокоомное сопротивление 3. Между выводами сопротивлений 2, 3 включен диод 4. Кроме того, параллельно высокоомному сопротивлению 3 подключен конденсатор 5.

При протекании тока I₁ в первичной цепи трансформатора 1 тока напряжение U₂ во вторичной обмотке определяется сопротивлением 2, величина которого намного меньше высокоомного сопротивления 3, трансформатор 1 тока работает в обычном режиме. После выключения первичного тока I₁ напряжение U₂ меняет знак, при этом запирается диод 4 и за счет высокоомного сопротивления 3 во вторичной обмотке индуцируется высокая противоЭДС. Для получения затухающего синусоидального сигнала U₂ во время паузы первичного тока I₁ параллельно вторичной обмотке подключают конденсатор 5. При этом высокоомное сопротивление 3 выбирается из условия полного затухания колебания за один полупериод, по времени меньший времени минимальной паузы тока в первичной цепи. Таким образом, за время паузы сердечник полностью размагничивается и площади отрицательного и положительного импульсов U₂ равны, что соответствует отсутствию постоянной составляющей напряжения. Диод 4 отсекает отрицательный импульс U₂ и таким образом получаем сигнал обратной связи (информационный сигнал) U_oc, эквивалентный по форме импульсному однополярному току в первичной цепи.

Литература
1. Афанасьев В. В. Трансформаторы тока, Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1989, с. 13-17, 36.

Использование: для измерения импульсного однополярного тока. Технический результат: расширение функциональных возможностей датчика путем обеспечения его работы в режиме замера импульсного однополярного тока. По способу работы датчика для измерения импульсного однополярного тока с чувствительным элементом в виде трансформатора тока, первичную обмотку которого включают в импульсную силовую цепь, а со вторичной обмотки снимают сигнал о величине тока в первичной обмотке, при этом к выводам вторичной обмотки подключают сопротивление, которое включают в работу во время паузы тока в первичной цепи, а ампервитки первичного тока равны сумме ампервитков вторичного тока и ампервитков тока намагничивания, параллельно сопротивлению подключают конденсатор, сопротивление выбирают высокоомным из условия полного затухания колебания за один полупериод, по времени меньший времени минимальной паузы тока в первичной цепи, и во время паузы тока в первичной цепи полностью размагничивают сердечник. 2 ил.

Способ работы датчика импульсного однополярного тока с чувствительным элементом в виде трансформатора тока, первичную обмотку которого включают в импульсную силовую цепь, а со вторичной обмотки снимают сигнал о величине тока в первичной обмотке, при этом к выводам вторичной обмотки подключают сопротивление, которое включают в работу во время паузы тока в первичной цепи, а ампервитки первичного тока равны сумме ампервитков вторичного тока и ампервитков тока намагничивания, отличающийся тем, что параллельно сопротивлению подключают конденсатор, сопротивление выбирают высокоомным из условия полного затухания колебания за один полупериод, по времени меньший времени минимальной паузы тока в первичной цепи, и во время паузы тока в первичной цепи полностью размагничивают сердечник.