Измерительный преобразователь постоянного тока Советский патент 1985 года по МПК G01R19/20 

1 Изобретение относится к электрот измерительной технике и предназначено для использования при измерени ях постоянных токов большой величины Цель изобретения - повышение точ ности путем обеспечения высокой ста бильности нуля. На чертеже представлена функциональная схема предложенного измерительного преобразователя постоянног тока. Устройство содержит магнитопрово ды 1 и 2, обмотку 3 возбуждения, ко пенсационную обмотку 4 и измеритель ную обмотку 5, генератор 6 возбужде ния, усилитель 7 переменного тока, усилитель 8 постоянного тока, индикатор 9, разрядный резистор 10, фазорасщепитель 11, однополупериод-j .ные пиковые детекторы 12 и 13 и сум матор 14. Позициями 15 и 16 на схеме обозначены входные клеммы устройства. Обмотка 3 возбуждения нанесена на магнитопровод 1, а коменсационнал 4 и измерительная .5 обмотки - на сборку из магнитопроводоБ 1 и 2. Измерительная обмот ка 5 соединена с входными клеммами 15 и 16 устройства. Выход генератор 6 возбуждения подключен к обмотке 3 возбуждения. И икатор 9 включен через компенсационную обмотку 4 в выходную цепь усилителя 8 постоянно го тока. Разрядный резистор 10 вклю чен меяэду одним из выводов компенсационной обмотки 4 и несвязанным с ней выводом индикатора 9. Вход усилителя 7 переменного тока соединен с выводами разрядного резистора 10, а выход - с входом фазорасщепителя 11. Входы однополупериодных пиковых детекторов 12 и 13 подключе ны к :выходом1 фазорасщепителя 1,1, а их выходы через сумматор 14 - ко вх ду усилителя 8 постоянного тока. Устройство работает следующим образом Предлагаемый измерительный преоб разователь представляет собой замкнутую систему автоматического регу лирования следящего типа. Выходная величина (ток компенсации I к) воспроизводит в определенном масштабе входную величину (измеряемый ток Iq Значение выходной величины 1ц индищфустся индикатором 9. В стационарном режиме состояние магнитопровода 1 описывается соотношением:422 lu W, - I,W ul W,,, где IWj - действующее рассогласование следящей системы, приведенное к намагничивающей силе. При большом усилении разомкнутого . контура следящей системы & IW я О, т.е. пренебрежимо мало. Следовательно, 1 1цУ„ /WK . При отсутствии подмагничивания магнитопроводов 1 и 2 полем постоянного тока (т.е.. в режиме полной компенсации, когда ЛШ 0) индуктивности обмоток возбуждения 3 и компенсационной 4 велики. Поэтому ток в цепи обмотки 3 возбуждения мал и к ней приложено напряжение прямоугольной формы, вырабатываемое генератором 6 возбувдения. Так как между обмотками возбуждения 3 и компенсационной 4 имеется трансформаторная связь через магнитопровод 1, в последней индицируется напряжение, вызывающее появление тока в цепи, образованной последовательно соединенными индикатором 9 и разрядным резистором 10. Б результате наличия в объеме компенсационной обмотки 4 массивного магнитопровода 2, этот ток имеет относительно малую величину и является током намагничивания магнитопровода 2. Вследствие симметрии кривой намагничивания по- . ложительная и отрицательная полуволны тока имеют одинаковую форму и равные амплитуды. Соответственно этими же свойствами обладают и полу волны напряжения на разрядном ре-зисторе 10. Напряжение, снимаемое с разрядного резистора 10, после усиления усилителем 7 переменного тока .поступает на вход фазорасщепителя 11, с выходов которого противофазные напряжения подводятся к входам однополупериодных пиковых детекторов 12 и 13. Каждый из детекторов12 и 13 детектирует свою полуволну напряжения, снимаемого с разрядного резистора 10. Если, например выходное напряжение детектора 12 пропорционально амплитуде положительной полуволны напряжения на разрядном резисторе 10, то выходное напряжение детектора 13 пропорционально амплитуде отрицательной полуволны.

С учетом сказанного о свойствах полуволн напдяжения на разрядном резисторе 10 можно сделать вывод, что алгебраическая сумма выходных напряжений детекторов 12 и13,вьщеленная сумматором 14, равна нулю. Таким образом, регулирующее воздействие на входе усилителя 8 постоянного ток равно нулю и режим компенсации ( &IW 0) сохраняется неизменным.

При нарушении режима компенсации т.е. при uIW О магнитопроводы 1 и 2 насыщаются и индуктивность обмоток возбуждения 3 и компенсационной 4 резко уменьшается. Так как МДС возбуждения знакопеременна, то в один из полупериодов ее направлени совпадает с МДС разбаланса uIW, создавая еще более глубокое насыщение магнитопровода 1. Вследствие этого магнитная связь между обмотками возбуждения 3 и компенсационной 4 нарушается, напряжение.на разрядном резиторе 10 в этот полупериод равно нулю

В другой полупериод МДС возбудодеиия направлена навстречу МДС разбаланса &IW и при величине тока возбуждения Ig ,удовлетворяющей условию (Ш - ф О (где VJg - количество витков обмотки 3 возбуждения), магнитопровод 1 выходит из насыщения, индукция в нем начинает изменяться. Трансформаторная связь между обмотками возбуждения 3 и компенсационной 4 восстанавливается и в компенсационной обмотке 4 индицируется импульсное напряжение, которое будучи приложенным к последовательно включенным индикатору 9 и разрядному резистору 10, вызывает в этой цепи импульсный ток. Полярность импульсов тока в указанной цепи зависит от знака разбаланса ЛIW. Соответственно, однополярные импульсы напряжения с разрядного резистора 10 после усиления их усилителем 7 переменного тока поступают через фазорасщепитель 11 на входы детекторов 12 и 13.В этих условиях выходное напряжение только одного из указанных детекторов отлично от нуля. Отличным от нуля становится и напряжение на выходе сумматора 14. На выходе усилителя 8 постоянного тока появляется регулирующее воздействие под действием которого ток 1 изменяется до тех пор, пока разбаланс не будет устранен ( с точностью до .il Wcr ).

В данном случае гарантируется вь1сокая стабильность тфи :ПреобразоваНИИ разбаланса Al WE регулирующее воздействие. С помощью вновь введенных элементов и блоков сравниваются амплитуды сигналов, полученных при периодическом намагничивании магнитопровода 1 в положительном и отрицательном направлениях. В результате высокой степени идентичности параметров магнитопровода при намагничивании его в одном и другом направлениях при сравнении обеспечивается высокая стабильность нуля, что, в свою очередь, обеспечивает повьппение точности измерительного преобразователя.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий ;магнитопровод с нанесенной на него обмоткой возбуждения, компенсацион.кую и измерительную обмотки, последняя из которых соединена с входньшои клеммами устройства, генератор возбуждения, выход которого подключен к обмотке возбуждения, усилители переменного и постоянного тока и индий катор, включенный через компенсационную обмотку в выходную цепь усилителя постоянного тока, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены дополнительньй магнитопровод, разрядный резистор,фазорасщепитель, два однополупериодных пиковых детектора и сумматор, причем компенсационная и измерительная обмотки нанесены на сборку из двух магнитопроводов, разрядный резистор включен между одним из выводов компенсационной обмотки и несвязанным с ней выводом индикаi тора, вход усилителя переменного тока соединен с выходами разрядного (/) резистора, а выход-с входом фазорасс щепителя, входы однополупериодных пиковых детекторов подключены к вы- . ходам фазорасщепителя, а их выходы через сумматор - к входу усилителя постоянного тока. 00 N9 Jliii NP to