Устройство для измерения тока Советский патент 1983 года по МПК G01R19/00 

оо

ОIND

00 Изобретение относится к электро;иэмерительной технике и может быть использовано в приборах и системах для измерения электрических сигналов Известно устройство для измерения тока, содержащее трансформатор тока, первичная обмотка которого включена в цепь контролируемого тока, и преоб разователь voKa в напряжение, выполненный в виде усилителя с параллель,ной отрицательной обратной связью по напряжению, вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора тока, а выход связан с выходом уст: ройства 1. Однако данное устройство имеет не достаточную точность измерения, связанную с увеличением тока намагничи|вания трансформатора при больших кратностях измеряемого тока. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения тока, содержа.щее трансформатор тока, имеюдий первичную обмотку, включенную в цепь контролируемого тока, выходную и ком пенсационную обмотки, преобразователь тока в напряжение, выполненный в виде усилителя, вход которого соеди:;ен с выходной обмоткой трансформа тора тока, а выход связан с выходом устройства и через масштабный резистор присоединен к компенсационной об мотке трансформатора тока 2. Недостатками известного устройства являются относительно низкая точность измерения в широком диапазоне частот, обусловленная ограниченность предельно допустимого по условиям устойчивости результирующего козффициента усиления усилителя в замкнутом контуре, а также сложность выпол нения устройства, связанная со значи тельными габаритами и большим числом витков обмоток трансформатора тока. Цель изобретения - повьшение точ,ности устройства и его упрощение. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для измерения тока, содержащем трансформатор тока, имеющий первичную обмотку, включенную во .входную цепь, выходную и компенсационную обмотки, преобразователь тока, вход которого соединен с выходной об моткой трансформатора тока, а выход через масштабный резистор связан с компенсационной обмоткой, преобразователь 7ока вьшолнен в виде последбвахельно соединенных аналого-цифрового преобразователя, параллельно входу которого включен шунт, блока управ ления и цифроаналогового преобразова теля, промежуточные выходные цепи ко торого соединены с дополнительными выводами компенсационной обмотки, шунт имасштабный резистор соединены последовательно и своими противоположными вывoд uv{и раздельно связаны с выходными зажимами устройства, а выходы аналого-цифрового преобразователя и блока управления раздельно подключены к его дополнительным выходным зажимам. На чертеже изображена блок-схема устройства. Устройство содержит трансформатор 1 тока с первичной обмоткой 2, выходной обмоткой 3 и компенсационной обмоткой 4, аналого-цифровой преобразователь 5, вход которого соединен с выходной обмоткой 3 трансформатора 1 тока, последовательно соединенные блок 6 управления и цифроаналоговый преобразователь 7, шунт 8, включенный параллельно входу аналогЪ-цифрового преобразователя 5, и масштабный резистор 9. В качестве цифроаналогового преобразователя 7 использован цифроаналоговый преобразователь с токовым выходом, имеющий ряд истачников 10 тока, кахздый из которых свя|зан с выходными зажимами цифроаналогового преобразователя 7 с помощью ключей 11, управляклдие входы которых связаны с соответствующими выходными зажимами блока 6 управления. Выходной зажим цифроаналогового преобразователя 7, образованный объе диненными выводами источников 10 тока, через масштабный резистор 9 соединен с одним из выводов компенсационной обмотки 3 трансформатора 1,ока, а к другим ее вьгоодам присоединены выводы ключей 11. Первичная обмотка 2 трансформатору 1 тока включена в цепь контролируемого тока, шунт 8 и масштабный резистор 9 соединеныпоследовательно, а их противоположные выводы присоединены к выходным зажимам устройства. Устройство имеет также дополнительный выход, образованный выходом аналого-цифрового 0$ еобразователя 5 и блока 6 управления. Устройство работает следуквдим обг разом,, ; . Входной переменмый/ток 1,2. / прбтекаквдий по первичной обмотке 2 трансформатора 1 тока, намагничивает сердечник трансформатора 1 тока и шунтирует ток Ij в его выходной обмотке 3, который протекает через резистивный шунт 8. . Падение напряжения Ug на сопротивление шунта 8 преобразуется аналогоцифровым преобразователем 5 в код, который в .виде Электрических сигналов поступает на вход блока 6 управления,- Блок б управления в соответствии с поступающим кодом управляет состоянием цифроаналогового преобра-зователя 7 путем отпирания и запирания соответствующих ключей 11. При ; этом на выходе цифроаналогового преобразователя 7 возникает ток , поступаквдий от источников 10 тока через ключи 11 в секции компенсационной обмотки 4 трансформат 5ра i тока. Этот ток 1 направлен встречно току 1 в первичной обмотке 2 трансформа тора 1 тока и размагничивает его сер дечник, снижая ток намагничивания трансформатора 1 тока. При синусоидальном токе | в первичной i обмотке 2 в интервале его нарастания от нуля до максимального значения I ji j jpapacтает и ток | в выходной обмотке 3 трансформатора 1 тока. При превышеНИИ падения напряжения Ug на шунте 8 от тока 1з заданного значения Ug код, формируемый на выходе аналогоцифрового преобразователя 5 с помощью блока 6 управления, изменяет сое тояние ключей 11 в цифроаналоговом преобразователе 7 таким образом, что ток / , протекающий по секциям ком пенсационной обмотки 4, увеличивается, на одну ступень Al4, уменьшив соответственно ток намагничивания тран форматора 1 тока и падение напряжения Ug на шунте 8 до значения менвшеро ио. При дальнейшем увеличении тока l,j te первичной обмотке 2 трансформатора 1 тока вновь возрастает ток Ц в выходной обмотке 3. трансформатора 1 то ка, а падение напряжения Ug на .шунте 8 снова достигает значения U. При этом ток Ц в компенсационной обмотке 4 возрастает еще на одну ступень &,, а ток Ц в выходной обмотке 3 соответ ственно уменьшается. Указанный процесс продолжается вплоть до достижения током первичной обмотке 2 максимального значения 1(1макс При уменьшении тока .j процесс вдет в обратном направлении, при этом Toifc Ц в компенсационной обмотке 4 снижается ступенями, равными 14 Так как . . . . . где Ug, UQ - падения напряжения на шунте 8 и масштабном ре зисторе 9, то при Я g - R 9 R полу.:им . . : . . Таким образом, в любой момент вре мени обеспечивается линейная зависимость между контролируемым током l. и суммой падений напряжений Ug и U на шунте 8 и масштабном резисторе 9, образующей выходной .сигнал устройст- . ва. Дополнительный выходной сигнал устройства в цифровой форме в виде кода формируется на выходе аналогоцифрового преобразователя 5 и. выхода бл0ка 6 управления. В качеств е аналого-цифрового преобразователя 5 можно использовать пороговые устройства, а в качестве блока 6 управления. реверсивный счетчик. При достаточно большом;, числе разрядов аналого-цифрового преобразователя 5 и блока б управления дополнительный вьлходной сигнал устройства можно формировать таким образом, что код на выходе аналого-цифрового преобразователя 5 и код на выходе блока б-управления будут образовывать соответственно код младших и старших разрядов, численное значение которых пропорционально контролируемому току Ij . При скачкообразном изменении контролируемого тока , например под ; ействием импульсных помех, падение напряжения Ug на шунте 8 от тока |д может превысить значение Ug и достичь более высокого значения. В этом случде ток 1 на выходе цифроаналогового преобразователя 7 изменяется ступенями, большими ut. Использование в устройстве,в качестве преобразователя выходного то-. , . ка трансформатора тока пбследовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя 5, блока управления б и цифроаналоговрго преобразователя 7 позволяет обеспечить большее значение коэффициента передачи преобразователя, а следовательно, и более высокую степень, компенсации тока намаГничивания (трансформатора тока. Это, в- свою очередь, повьллает точность трансформатора тока и обес)Е1ечиЗает болёе высокую точность измерений s- большем диапазоне частот. ПЗРИ этом также снижаются raбapJriы трансформатора тока, сущеётвенно уменьшается число витков его обмоток, и тем самым упрощается выполнение трансформатора тока и всего устройства в целом. Наличие в устройстве аналогоциф-.. рового выхода и дополнительного выхода в цифровой форме позволяет использовать устройство для измерения тока как в аналоговых, так и аналого-цифровых измерительных приборах и системах.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА, йодержащее трансформатор тока, имеющий первичную обмотку, включенную во входную цепь, выходную и компенсационную обмотки,, преобразователь Toka, вход которого соединен с выходной обмоткой трансформатора тока, а .выход через масштабный резистор связан с компенсационной обмоткой, от л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения устройства, преобразователь тока выполнен в виде последовательно соединенных аналог.о-цифрового преобразовате.ля, параллельно входу которого включен шунт, блока управления и цифроаналогового преобразователя, промежуточные выходные цепи которого соединены с дополнительными выводами компенсационной обмотки, шунт и масштабный резистор соединены последовательно и своими противоположными выводами раздельно связаны с выходными зажимами устройства, а выходы анало- § . го-цифрового преобразователя и блока сл с управления раздельно подключены к его дополнительным выходным зажимам.