Измеритель больших постоянных токов Советский патент 1986 года по МПК G01R19/00 

.1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения больших постоянных токов.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На чертеже изображена блок-схема измерителя больших постоянных токов.

К участку контролируемого токо- провода i с измеряемым током подключен формирователь 2 импульсов тока. Последовательно с выходной цепью формирователя 2 импульсов тока включена входная цепь измерительного шунта 3. К участку токо- провода 1 с помощью контактов, размещенных мезкду точками подключения формирователя 2 импульсов,, подключен вход масштабного преобразователя 4 с перестрайваемьм коэффициентом передачи. Выход масштабного преобразователя 4 подключён к регистрирующему прибору 5 и к одному из входов блока 6 сравнения. Второй вход блока 6 сравнения подключен к выходу измерительного шунта 3 Выход блока 6 сравнения подключен к , сигнальному входу фазочувствительно го выпрямителя 7, выход которого со единен со входом управления коэф- фициентом передачи масштабного Преоразователя 4. Опорный вход фазочув- ствительного выпрямителя 7 соединен с формирователем 2 импульсов тока.

Измеритель больших постоянных токов работает следующим образом.

За счет импульсов тока, вырабатываемых формирователем 2 импульсов тока, на измерительном шунте 3 создается импульсное напряжение

Уш Д1 Яш,

где 41- амплитуда импульсов тока,

RIU - сопротивление шунта 3

Импульсное напряжение с выхода измерительного шунта 3 подается на один из входов блока 6 сравнения.

На участке контролируемого токо- провода 1 формируется падение напряжения от импульсного и измеряемого токов,, равное

; Vj.()Rт,

где V - падение напряжения на участке токопровода, вызванное измеряемым током; I - измеряемый ток .

35

183341

ДУ - падение напряжения на участке токопровода, вызванное импульсами .тока Л I , t - сопротивление участка контро- 5 лируемого токопровода.

Это напряжение подается на вход масштабного преобразователя 4, на выходе которого формируется напряже- 10 иие

V5:м л I ()()

где К„ - коэффициент передачи мас- t5 : штабного преобразователя 4; У КДЯт- составляющая напряжения на ВЕлходе масштабного преобразователя 4, пропорциональная измеряемомутоку 1 и 20 сопротивлению RT участка

токопровода;

V-Км ЛЬ- составляющая напряжения на У выходе масштабного преобразователя 4, пропорциональ- 25 . ная импульсному току д1 и

сопротивлению RT участка токопровода.

Напряжение V подается на регистрирующий прибор 5, который регистри- 30 РУет эффективное значение этого напряжения, которое пропорционально измеряемому току I .

Составляющая KM-Rt ЛI не оказывает, существённото влияния на показания регистрирующего прибора 5, так как амплитуда импульсов тока д1 намного меньше уровня измеряемой величины тока I , а длительность t ,д импульсов тока лJ. составляет десятки-сотни микросекунд, время, как период их повторения ЕП - сотни миллисекунд, при этом эффективное значение д1 пренебрежимо мало, и возникающая дополнительная относительная методическая погрешность измерителя из- за неу;чета импульсов тока Г состав- ляет

О-г Т.

Л1

/у I.

К

м

t-n

.: 10 у..

Кроме того, влияние составляющей К -R -л можно свесги до нуля за .счет использования формирователя 2 55 двухполярных импульсов тока, постоян- . ная составляющая которых равна нулю.

Одновременно напряжениеVj vVv поступает на второй вход блока 6

3

сравнения. В блоке 6 сравнения составляющая V , несущая информацию о величине сопротивления R участка контролируемого токопровода, сравнивается с импульсным напряже- нием Vm , снимаемым с выхода измерительного шунта 3. При .равенства этих напряжений разностное напряжение VP , формируемое на выходе блока 6 сравнения

Vp-Kc4v -yu.)Kc(K й1-Я,-л1-К) Кс-Д1-(К„ Кт-Иш),

где Кс - коэффициент преобразова«ия блока 6 сравнения, равно нулю, чему соответствует равенство

. J -сопЗ, ;

где KM-RT- коэффициент преобразования измерителя.

При изменении Коэффициента преобразования К R т на выходе блока 6 сравнения появляется разностное напряжение VP , отличное от нуля. Полярность напряжения Vp зависит от значения К,/,-RT . Если Ки Кт оль- ше RUI , то напряжение VP 0. В противном случае полярность Vp обратная, т.е. VP 0.

Таким образом, выходное напряжение VP блока 6 сравнения прямо пропорционально отклонению коэффициента преобразования измерителя относительно коэффициента преобразования эталонной.цепи - измерительного шунта 3,

Выходное напряжение Yp блока 6 сравнения подается на сигнальный вход фазочувствительного выпрямителя 7, на опорный вход которого поступают импульсы тока с выхода формирователя 2 импульсов тока.

При этом на выходе фазочувствительного выпрямителя 7 формируется сигнал, полярность которого однозначно указывает направление отклонения стабилизируемой величины коэффициента преобразования измерител от коэффициента преобразования эталонной цепи, а величина - абсолют- ное значение этого отклонения. Этот сигнал в виде квазипостоянного напряжения используется в качестве сигнала управления коэффициентом передачи масштабного преобразователя 4, что обеспечивает компенсацию ухода значения коэффициента преобра18334

зованияК -Rt измерителя изменением коэффициента передачи масштабного преобразователя 2,

Таким образом, с помощью фазо- 5 чувствительного выпрямителя 7 и бло-. ка 6 сравнения выявляется изменение коэффициента преобразования Кn Rt измерителя, вызванное воздействием внешних факторов (например и to изменения температуры окружающей среды), и последующая стабилизация коэффициента преобразования К Кт измерителя за счет регулирования коэффици€ нта передачи К, мае-; 15 штабного преобразователя 4.

Погрешность предлагаемого измерителя .больших постоянных токов определяется погрешностью коэффициента преобразования измери- 20 теля.

При этом результирукмцая погрешность может быть описана выражением

GP-G-ui

25

&(KH RT)

-ц- э К

где GUI - погрешность сопротивления

измерительного шунта 34 О(К„ Ят)- относительная нестабильность коэффициента преобра- зования измерителя при ра- зомкнутой обратной связи; р-К- петлевой коэффициент передачи системы подстройки коэффициента передачи из- мерителя.

Относительная нестабильность сопротивления измерительного шунта, рассчитанного на малую мощность, как правило, не превышает . Петлевой коэффициент передачи, определяемый коэффициентами преобра-г зования фазочувствительного выпрямителя и масштабного преобразователя, с учетом квазипостоянного характера коэффициента преобразования предлагаемого измерителя, может быть установлен на уровне, превышающем Ю,

При этом с учетом возможного значения относительно нестабильности коэффициента преобразования измерителя, равиой 100%, результирующая погрешность измерителя составляет

.

В предлагаемом измерителе для змерения тока используется один змерительный тракт и контур самоастройки вместо четырех измерительых трактов, применяемых в извест

ном. Следовательно, погрешность измерения снижается и в связи с уменьшением числа составляющих погрешности.

С учетом того, что в практике использования больших постоянных токов в составе измеряемого тока содержатся переменные составляющие пульсации, то указанные расчетные данные следует скорректировать с учетом зтого обстоятельства, т.е. практически поТрешность измерения токов предлагаемым устройством находится на уровне порядка 0,05%,

Использование предлагаемого измерителя позволяет эффективнее регулировать технологический процесс (например в электролизерах при проиводстве алюминия), и также повысить точность учета расхода электрическо энергии.

Формула изобретения

Измеритель больших постоянных токов, содержащий участок кочтроли- руемого токопровода, формирователь импульсов тока, подключенный выходными зажимами к участку констролиo

0

5

руемого токопровода, измерительный шунт, включенный в выходную цепь формирователя импульсов тока, масштабный преобразователь, входные, зажимы которого подключены к участку контролируемого токопровода внутри точек подключения выходных зажимов формирователя импульсов тока, и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в качестве масштабного преобразователя использован масштабньй преобразователь с перестраиваемым коэффициентом передачи, и дополнительно введены блок сравнения и фазочувствительный выпрямитель, причем один вход блока сравнения подключен к выходным зажимам измерительного шунта, регистрирующий прибор и второй вход блок,а сравнения подсоединены к выходу масштабного преобразователя, выход блока сравнения присоединен к сигнальному входу фазочувствительного выпрямителя, опорный вход которого связан с выходами формирователя импульсов тока, а выход подключен к входу управления коэффициентом- передачи масштабного преобразователя.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и способ- , ствует повышению точности измерения.: Устройство содержит подключенные к участку токопровода 1 формирователь 2 импульсов тока, измерительный шунт 3 и масштабный преобразователь 4. Регистрирующий прибор 5, блок 6 сравнения и фазочувствитель- ный выпрямитель 7. В описании пр ед- ставлены выражения, характеризующие зависимость падения напряжения на участке контролируемого токопровода от величины импульсного и измеряемого токов и определяющие величину напряжения, формируемого на выходе масштабного преобразователя . 1 ил. (О 0 S JL 1чЭ 00 со со