Измерительный преобразователь тока Советский патент 1983 года по МПК H01F38/40 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах контроля, измерения, а также системах автоматического регулирования тока двигателя и индуктивных нагрузок.

Известен преобразователь постоянного тока в переменный, выполненный в виде транзисторного автогенератог ра, в котором сердечник насыщенного Ш -образного трансформатора подмагничивается посредством разомкнутого магнитопровода обмотки управленияСя

Известен также датчик постоянног тока, содержащий автогенератор на транзисторах и выходной трансформатор, в окно .сердечника которого проходит провод контролируемого тока. Сердечник выполнентородоидальным и имеет зазор 2.

Однако известные устройства имеют недостаточный диапазон измерения контролируемого тока.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является транзисторный инвертор, содержащий двухтактный транзисторный автогенератор прямоугольных импульсов(преобразователь Роера), первый замкнутый магнитопровод, подмагничиваемый с помощью состыкованного с ним второго магнитопровода, в окно которого проходит силовой провод измеряемого постоянного тока. Оба магнитопровода выполнены в виде ленточных О -образных сердечников, причем оди керн первого магнитопровода вста,влен в зазор между ярмом и остальной частью второго магнитопровода, а обмотки автогенератора охватывают другой керн первого магнитопровода и ярмо второго магнитопровода. В устройстве сердечник магнитопровода транзисторного автогенератора выполнен в виде сегмента, площади сечения дуги S и хорды 82 которого имеют различное значение. Так как то магнитное сопротивление участка хорды с сечением 82 больше магнитного сопротивления дуги. Таким образом основная часть подмагнчивающего магнитного потока,создаваемого контролируемым током, замыкается по магнитопроводу дуги сердечника автогенератора, а частота переключений последнего определяется индукцией насыщения участка хордыГЗ

Недостатком известного устройств является невысокий диапазон измерения контролируемого тока, что особенно важно при применении датчика тока в системах авторегулирования.

Цель изобретения - расширение диапазона измерения контролируемого тока.

Указанная цель достигается тем, что измерительный преобразователь тока, содержащий магнитотранзисторный автогенератор - преобразователь Роерар обмотки которого расположены на замкнутом магнитопроводе, и состыкованный с ним подмагничивающий дополнительный тороидальный магнитопровод с зазором, в окно которого проходит силовой провод измеряемого тока, сердечники обоих магнитопроводов расположены во взаимнопараллельных плоскостях и зазор дополнительного магнитопровода расположен в проекции окна замкнутого магнитопровода.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - то. же, вид сбоку; на фиг. 3 - схема замещения магнитной системы устройства; на фиг. 4 - зкспериментальные герц-амперные характеристики.

Измерительный преобразователь тока содержит (фиг. 1) замкнутый магнитопровод 1 и состыкованный с ним дополнительный тороидальный магнитопровод 2 с зазором сГ, Сердечник указанных магнитоПроводов расположены во взаимно параллельных плоскостях с зазором 2г величина которого соизмерима величине с(. Рабочие омотки 3 преобразователя Роера 4 расположены ка сердечнике замкнутого магнитопровода 1, а управляющая 5 (провод контролируемого тока) - на дополнительном магнитопроводе 2. Зазор о, магнитопровода 2 расположен в проекции окна замкнутого магнитопровода 1.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии контролируемого тка (фиг. 1) в управляющей 5 обмотки магнитный поток (фиг.2), создавае JЫй переменной магнитодвижущей силой F , протекает по магнитопроводу 1 ( магнитное сопротивление R/m, ) , так как магнитное сопротивление КЛвоздушных зазоров (значительно больше этом случае начальная частота переключения преобразователя Роера 4 определяется величиной напряжения питания, количеством витков рабочих обмоток и сечением магнитопровода 1.

При появлении тока в обмотке 3 наводимая магнитодвижущая сила F (фиг. 2) создает магнитный поток.. Ф, который протекает по магнитопроводу 1 (магнитное сопротивление R ) и разветвляется по трем участкам ad,, abRдд,Cd,

Следовательно, магнитопровод 1 подмагничивается потоком, Ф Ф - Ф , а частоту переключений преобразователя Роера 4 определяют следующим выражением

(1)

f М(Фп-Фо) где и - напряжение питания преобразователя Роера; W - число витков рабочей обмотки;Фр - поток подмагничивания сердечника преобразователя Роера;Фр - поток, создаваемый магнитодвижущей силой управляющей обмотки. Введение воздушных зазоров сГ и cf в магнитную систему преобразователя (фиг. 1), обусловленное расположением сердечников магнитопровода 1 и 2 во взаимно параллельных плоскос тях и, следовательно, включение маг нитных сопротивлений Rcfg (фиг. линеаризует вебер-амперную характеристику магнитопроводов, что приводит к более медленному насыщению Магнитной системы. В результате это го обеспечивается расширение диапаз на измерения контролируемого тока. Сравнение экспериментальных зависимостей частоты переключения пре образователя от контролируемого тока (фиг. 3) прототипа (кривая 6) и предлагаемого устройства при различных значениях воздушного зазора с((кривая 7 при , кривая 8 при ,5 мм, б, в обоих случаях равно 1 мм) подтверждает правильность указанного заключения. При частоте переключения преобразователя, равной 36 кГц диапазон измерения тока увеличивается примерно в 3 раза. Кроме того, изготовление устройства более технологично по сравнению с прототипом, так как исключается формирование ленточного сердечника, имеющего форму сегмента, а также . появляется возможность автоматической намотки обмоток преобразователя. Наиболее эффективно использование измерительного преобразователя тока в системах автоматического регулирования тока двигателей электроподвижного состава в качестве звена обратной связи.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА, содержащий магнитотранэисторный автогенератор-преобразователь Роера, обмотки которого расположены на замкнутом магнитопроводе, и состыкованный с ним подмагничивающий дополнительный тороидальный магнитопровод с зазором, через окно которого проходит силовой провод, о тличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения контролируемого тока, сердечники обоих магнитопроводов расположены во взаимно параллельных плоскостях, зазор дополнительного магнитопровода расположен в проекции окна замкну-с того магнитопровода.

-4

2i фиг.г