Устройство для измерения постоянного тока (варианты) Советский патент 1983 года по МПК G01R19/20 

ел

Ф о

О5 00

2. Устройство для измерения посто- янного тока, содержащее магнитный преобразователь на двух тороидальных сердечниках, имеющих входные обмотки соединенные с входными выводами устройства, обмотки возбуждения, соединенные с выходом генератора затухающих колебаний, и выходные обмотки, соединенные с интегратором, о- т л и ч ающее ся тем, что, с целью повышения точности и стабильности, в него введены ключ, запоминающий элемент, элемент обратной связи, компенсационные обмотки и синхронизатор, при этом выходные обмотки через ключ соединены с интегратором, который через запоминающий элемент подключен к выходным выводам устройства и одновременно к входу элемента обратной связи, элемент обратной связи соедин: нен с кoмпeнcaциoннfcI ш обмотками, которые включены встречно по отношению к входным обмоткам, а синхронизатор соединен с упраьляюа ими входами хлю-; ча и генератора затухаю11р1х ко- лебаний.

1. Устройство для измерения по- . стоянного тока, содержащее магнитный преобразователь на двух тороидалыаах сердечниках, имеющих входные обмотки, соединенные с входными выводами устройства, обмотки возбуждения, сое«диненные с выходом генератора затухающих колебаний, и выходные обмотки, соединенные с интегратором, от л ичающееся тем, что, с делью повышения точности и стабильности, в него введены ключ, запомингиощий элемент, элемент обратной связи, компенсадионЕще обмотки и с кнхронизатор, при этом ключ и элй&Ъ91явтт Л элемент соединены последовательно и включены между выходом интегратора и выходными выводами устройства, выход aanoMHHaioiitero элемента через элемент обратной связи соединен с кокптенсационныкш обмотками, которые (Л включены встречно по отношении к |Вход1шм обмоткам, а синхронизатор соединен с управлякхцими входами клю- ; (ча и генератора затухающих ко- . лебаний.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в качестве высокочувствительного измерителя -постоянного то ка с гальванической развязкой между цепью измеряемого тока и входом устройства. Известен бесконтактный измерительный преобразователь постоянного тока, содержащий четногармонический магнитомодуляционный датчик, имеющий входную и компенсирующие обмотки Ц.-Недостатками этого устройства яв ляются малай стабильность, обусловленная гистерезисным уходом нуля, присущим магнитомодуляционйым датчикам с выходом на четной га1рмонике,и. невысокая точность, обусловленная низкой чувствительностью датчика. Известно также устройство для измерения постоянного тока, содержащее магнитный преобразователь на двух тороидальных сердечниках, имеющих входные обмотки, соединенные с входными выводами преобразователя/ обмотки возбуждения, соединенные с выходом генератора затухающих колебаний, и выходные обмотки, соединенные через интегратор с выходны1чи выводами.Г2. Недостатками известного устррйств являются низкая точность и стабильность измерения. Цель изобретения - повышение точности и стабильности. Поставленная цель достигается тем что в устройство для измерения посто янного тока, содержащее магнитный преобразователь на двух тороидальных сердечниках, имеющих входные обмотки соединенные с входными выводами уст ройства, обмотки возбуждения, соединенные с выходом генератора затухающих колебаний, и выходные обмотки, соединенные с интегратором введены ключ, запоминающий элемент, элемент обратной связи, компенсационные обмотки и синхронизатор, при этом ключ и запоминающий элемент соединены по--, следовательно и включены между выходом интегратора и выходными выводами устройства, выход запоминакмего элемента через элемент обратной связи соединен с компенсационными обмоткама которые включены встречно по отноше нию к входным обмоткам, а синхронизатор соединен с управляющими входами ключа и генератора затухающих колебаний. Кроме того, согласно второму вари анту, в устройство для измерения постоянного тока, содержащее магнитный преобразователь на двух тороидальных сердечниках, имеющих входные обмотки соединенные с входными выводами устройства, обмотки возбуждения, соединенные с выходом генератора затухающих колебаний, выходтле обмотки соединенные с интегратором. Кроме того, в устройство Введены ключ, запоминающий элемент, элемент обратной связи, компенсационные обмотки и синхронизатор, при этом выход ые обмотки через ключ соединены с интегратором, который через запоминающий элемент подключен к выходным выводам устройства и одновременно к входу элемента обратной связи, элемент обратной связи соединен с ком пенсационными обмотками, которые включены встречно по отношению к входным обмоткам, а синхронизатор соединен с управляющими входами ключа и генератора затухающих колебания На фиг. 1 представлена структурми ная электрическая- схема предлагаемого устройства (по первому варианту ) на фиг. 2 - то же по второму варианту на фиг. 3 - временные диаграммы для устройства по первому варианту; на фиг. 4 - то же, для ycTiройства по второму варианту. Устройство содержит магнитный преобразователь на тороидальных магнитных сердечниках 1 и 2 с обмот ками 3 и 4 возбуждения, входными обмотками 5 и б, выходными обмотка,ми 7 и 8; компенсационными обмотками 9 и 10, интегратор 11, ключ 12, запоминакпаий элемент 13, элемент 14 обратной связи, Нходиые выводы 15, выходные выводы 16, генератор 17 затухающих колебаний и синхронизатор 18. При этом согласно первому варианту входные обмотки 5 и б соединёны с входными выводами 15, обмотки 3 и 4 возбуждения соединены с генератором 17, выходные выводы 7 и 8 через последовательно соединенные интегратор 11, ключ 12 и эле мент 13 соединены с выходными выводами 16 и входом элемента 14, соединенного с компенсационными обмотками 9 и 10, а синхронизатор 18 сое динен с управляющими входами ключа 12 и генератора 17. Согласно второму варианту входные обмотки 5 и б соединены с входными выводами 15, обмотки 3 и 4 соединены с генератор 17, обмотки 7 и 8 через последовательно соединенные ,ключ 12, интегра тор 11 и элемент 13 соединены с выходннии выводами 16 и входом элемен та 14, соединенного с обмотками 9 и 10, а синхронизатор 18 соединен с управляющими входами ключа 12 и генератора 17. Устройство по первому варианту работает следукицим образом. Синхронизатор 18 периодически (фиг. 25) запускает генератор 17 затухающих колебаний, вырабатывающий пакеты затухающих колебаний ток (фиг. 2 г) , протекающего по обмоткам 3 и 4 возбуждения, и необходимого для ocsщecтвлeния безгистерезисного намагничивания сердечников 1 и 2. Сигналы с генератора 17 и измеряемы ток (фиг. 2а) осуществляют безгистерезисное намагничивание сердечник в которых устанавливается значение магнитной индукции, соответствукяцеё входному току. При воздействии следующего пакет затухающих колебаний тока первый им пульс этого пакета переводит оба се дечника в режим насыщения, т.е. осу ществляет считывание ранее записанн информации и на выходных обмотках 7 и 8 индуцируется импульс напряжения площадь которого пропорциональна входному току. Последующие импульсы пакета затухающих колебаний тока снова осуществляют безгистерезисное намагничивание сердечников 1 и 2. Интегратор 11 интегрирует напряжение, индуцируемое в обмотках 7 и 8 . 2 Э) и, так как площадь первого HMnyTibca напряжения на выходных обмотках пропорциональна входному току, максимальное напряжение на вы ходе интегратора также пропорционально входному току. Ключ 12, управляемый синхронизатором 1В, открывается и максимальное напряжение интегратора запоминаетбя элементом 13, что ведет к появлению напряжения на его выходе (фиг. 2ж). В течение времени, когда ключ 12 закрыт (не проводит), элемент 13 сохраняет неизменным запомненное напряжение. Появление напряжения на входе устройства ведет к тому, что по компенсационным обмоткам 9 и 10 начинает п|: отекать компенсирующий ток (фиг. 2е), величина которого определяется параметрами элемента 14 обратной связи и пропорциональна выходному напряжению. В связи с тем, что магнитодвижущая сила, создаваемая компенсиоующим током, направлена встречно магнитодвижущей силе, создаваемой входным током, происходит уменьшение магнитодвижущей силы, действующей в сердечниках. При осуществлении безгистерезисного намагничивания сердечники переходят в состояние, соответствующее разности между входным и компенсирующим токами. Поэтому при считывании первым импульсом очередного пакета затухающих колебаний тока площадь первого импульса напряжения на выходных обмотках, соотвествующая разности между входным и компенсирующим токами, меньше, что ведет к уменьшению амплитуды напряжения на выходе интегратора (фиг. 2d). При отпирании ключа 12 этр напряжение воздействует на элемент 13,, что вызывает приращение напряжения на выходе элемента 13 (фиг. 2), т.е. напряжение на выходе устройства возрастает. Это ведет к увеличению компенсирующего тока (фиг. 2е). а следовательно, - к уменьшению резуль тирующего намагничивающего тока, воздействующего на сердечники 1 и 2. Поэтому при воздействии очередного пакета затухающих колебаний тока площадь первого импульса напряжения, индуктируемого.в выходных рбмотках уменьшается, что в свою очередь ведет к уменьшению приращения напряжения на выходе устройства (фиг. 2ж), и следовательно, к уменьшению приращения компенсируницего тока. Динамическое равновесие устанавливается при равенстве компенсирующего и измеряемого токов. Причем если компенсирующий ток становится больше измеряемого, например при уменьшении измеряемого,, на выходных обмотках индуктируется импульс напряжения противоположной, чем ранее полярности, площадь которого пропорциональна разности между компенсирующим и измеряе.чим токами, это ведет к понижению напряжения на выходе устройства и, следовательно, к уменьшению компенсирующего тока. Напряжение на выходе устройства уста навливается пропорциональным входному измеряемому току. Устройство по второму варианту ра ботает следующим образом. Синхронизатор 18 периодически (фиг, 45) запускает генератор 17 затухающих колебаний тока, вырабатывающий пакеты затухающих колебаний тока (фиг, 42), протёкакяцего по обмоткам 3 и 4 возбуждения и необходимого для осуществления безгистерезисного намагничивания сердечников, Сигналы с генератора 17 и измеряе мый ток i р. (фиг. 4 о) осуществляют безгистерезисное намагничивание сердечников 1 и 2 и в них устанавливается значение магнитной индукции, соответствующее входному току. При воздействии следующего пакета затухающих колебаний тока первый импульс этого пакета переводит оба сердечника S режим насыщения, т.е. осушесвляет считывание ранее записанной информации и на выходных обмотказ{ 7 и 8 индуктируется импульс напряжения, площадь которого пропорциональн входному току. Последующие имйульсы пакета затухающих колебаний тока осуществляют безгистерезисное вамаг ничивание сердечников 1 и 2, Ключ 1 управляемый синхронизатором 18 (фиР. 4в), открывается на время дей ствия в выходных обмотках 7 и 8 и пульса Напряжения, площадь которого пропорциональна igj. Этот импульс напряжения поступает на интегратор и с выхода интегратора 11 напряжение амплитуда кбТорого пропорциональна ig , поступает на элемент 13, что ведет к появлению напряжения на его выходе (фиг. 4). В течение времени когда ключ 12 закрыт (не проводит), элемент 13 сохраняет неизменным за помненное напряжение. Появление напряжения на выходе устройства веде к тому, что по компенсационным обМоткам 9 и 10 начинает протекать ком пенсирующий Ток (фиг. 4е), величина которого определяется параметрами элемента 14 обратной связи и пропорциональна выходному напряжению. В связи с тем, что магнитодвижущая сила, создаваемая компенсирующим током, направлена встречно магнитодвижущей силе, создаваемой входным ГОКОМ, происходит уменьшение магнитодвижущей силы, действующей в сердечниках. При осуществлении безгитерезисного намагничивания в сердечниках устанавливается состояние, со.ответствуйлцее разности мезаду вхо.дным и компенсйрукяцим токами.- Поэтоr-iy при считывании первым импульсом очередного пакета колебаний тока площадь первого импульса напряжения на выходных обмотках, соответствующая разности между входным и компенсирующим токами будет меньше. При. отпирании ключа импульс поступает на интегратор и затем на элемент 13, что вызывает приращения напряжения на выходе устройства. Это ведет к увеличению компенсирукнцего гока (фиг. 4е) а следовательно, - к уменьшению результирующего намагничивакйцего тока, воздействующего на сердечники, поэтому при воздействии очередного пакета затуханвдих колебаний тока площадь импульса напряжения, индуцируемая в выходных обмотках 7 и 8 уменьшается, что, в свою очередь ведет к уменьшению приращения напряжения на выходе устройства и, следовательно, к уменьшению компенсируйщего тока. Динамическое равновесие устанавливается при равенстве ком пенсирующего и измеряемого токов. Напряжение на выходе устройства при этом устанавливается пропорциональным входному измеряемому току. Предлагаемое устройство благодаря расширенному диапазону обеспечивает большую точность измерения, чем известное. Кроме того, устройство име- ет аналоговый выход, а не импульсный. Теоретические исследования показывают, что система устойчива и переходной процесс в ней апериодический. Таким образом, введение в устройство ключа, запоминающего элемента, элемента обратной связи, компенсационных обмоток и синхронизатора позволяет повысить точность и стабильность устройства.