Преобразователь мгновенного значения тока в напряжение Советский патент 1986 года по МПК G01R19/20 

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано в приборах для измерения тока в системах автоматического регулирования.

Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов преобразователя мгновенного значения тока в напряжение.

На фиг. 1 приведена электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 временные диаграммы его работы.

Преобразователь мгновенного значения тока в напряжение содержит трансформатор 1 тока с насыщающимся сердечником, первичной и вторичной обмотками, источник 2 переменного напряжения, первый вывод которого соединен через вторичную обмотку трансформатора 1 тока с первым выводом нагрузочного резистора 3, второй вывод которого соединен с общей шиной 4. В качестве первичной обмотк трансформатора 1 тока может быть использована токонесущая шина. Второй вывод источника 2 переменного напряжения соединен с входом первого ограничителя 5 тока, выход которого подключен к«общей шине 4. Точка соединения вторичной обмотки трансформатора 1 тока с нагрузочным резистором 3 подключена к входу второго ограничителя 6 тока, выход которого соединен с выходной шиной, а через фильтрующий конденсатор 7 - с общей шиной 4. Положительный и отрицательный выводы управления ограничителей 5 и 6 тока соединены соответственно с положительной и отрицательной шинами питания.

Ограничители тока вьтолнены в вид диодных мостов 8 и 9. В каждом из ограничителей 5 и 6 тока между соединенными анодами диодов и положительньп№ выводами управления включены резисторы 10 н 11, между соединенными кадодамн диодов и отрицательными вьraoдa ш управления - резисторы 12 и 13, первая точка соединения разноименных выводов диодов соединена с входом соответствующего ограничителя тока а вторая точка соединения разноименных выводов диодов - с его выходом.

Преобразователь мгновеяного значения тока в напряжение работает следующим образом.

Через первичную обмотку с числом витков W, трансформатора 1 тока проткает преобразуемый ток i, (на 4я1г.2

представлен 1}остоянный ток). Поддействием напряжения прямоугольной формы и, (фиг.2б), поступающего с выхода источника 2 переменного напряжения на вторичную обмотку с числом витков Wj, происходит непрерывное перемагничивание магни- опровода трансформатора 1 тока. При этом величина вторичного тока (фиг.2в) определяется из условия равенства ампервитков, т.е. имеем (пренебрегая величиной тока намагничивания)

W,

(1)

tt 1. -.-.-

w

Ток 1, определяет падение напряжения и, на нагрузочном резисторе 3. В полупериод положительного напряжения Uf перемагничивание магнитопровода трансформатора 1 тока осуществляется под действием разности (U,- Uj), а в полупериод отрицательного напряжения Uj - под действием суммы (и, и) где и, - амплитудное значение переменного напряжения. Это определяет уменьшение времени перемагничивания магнитопровода в интервале действия отрицательного напряжения Ui, из-за чего возникает на

короткий промежуток времени режим насьлцения магнитопровода, в течение которого соотношение (1) нарушается.

без

При этом величина тока i

г нас

учета действия ограничителя 5 тока определяется величиной R нагрузочного резистора 3 (фиг.2в), т.е.

. и, ,

- Hrfc -R-(2)

с учетом действия ограничителя 5 тока ток i цдс в режиме насыщения магнитопровода (без учета падений напряжений на диодах моста 8) определяется вьфажением

и, ,

(3)

гкос

где Од - напряжение на шинах питания;

г, - величина резисторов 10 и 12, которая выбирается г, R.

Форма напряжения UR (фиг.2г) на нагрузочном резисторе 3 соответствует форме, тока i, В режимах перемагНичивания магнитопровода трансформатора 1 тока напряжение Up пропорционально току i, а с учетом выражения (1) - и измеряемому току i,. При насьпцении магнитопровода напряж ние и содержит -провалы ограниченно величины, соответствующие значению 7 иас ° выражению (3). Напряжение на выходе преобразова теля Ug,jj (на обклад-ax фильтрующег конденсаторэ 7) в режимах перемагни чивания магнитопровода соответствуе напряжению U, а следовательно, и измеряемому току i) (фиг. 2д). При насыщении магнитопровода (при прова ле напряжения U) вступает в действие ограничитель 6 тока, при этом нагрузочный резистор 3.отключается от выходной шины, которая при напра лении тока i, (фиг. 1) подключается к положительной шине питания через резистор П. Погрешность bUg,j вы ходного напряжения преобразователя определяется длительностью режима насьядения и постоянной времени : - величина резисторов 11 и С - величина фильтрующего конденсатора 7. Преобразователь может быть исполь зован для измерения как постоянного так и переменного токов. Поскольку частота питаняцего напряжения U (например, 20 кГц) намного превосхо- .j дит частоты измеряемых токов (например, О - 1 кГц), то диаграммы (фиг. 2) без большой погрешности могут служить пояснением функционирорания преобразователя и для переменного тока i(. Преобразование перемени) г о тока i, связано с необходимостью выбора величины фильтрующего конденсатора С по выражению С .YI, (5) 2г,- i. 27f W, где f - частота преобразуемого тока i, . Формула изобретения Преобразователь мгновенного значение тока в напряжение, содержащий трансформатор тока и источник переменного напряжения, первый вывод которого соединен через вторичную обмотку трансформатора с первым выводом нагрузочного резистора, положительную и отрицательную шины питания, фильтруюпцет конденсатор, первая обкладка которого соединена с общей шиной и BTOpbfM выводом нагрузочного резистора, а вторая обкладка - с вы- ходной шиной, отличающийс я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, в него дополнительно введены первый и второй ограничители тока, выполненные в виде диодных мостов, при этом вход первого ограничителя тока соединен с вторым выходшлм выводом источника переменного напряжения, его выход - с общей пщной, вход второго ограничителя тока соединен с первым выводом нагрузочного резистора, его выход с выходной шиной, а положительные и отрицательные выводы управления ограничителей тока подключены соответственно к положительной и отрицательной шинам питания.

фиг. 2

Изобретение относится к электроизмерителям и может быть использовано в приборах для измерения тока в системах автоматического регулирования. Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов преобразователя достигается введением первого и второго ограничителей тока, вьшолненных в виде диодных мостов 8 и 9. Преобразователь также содержит трансформатор 1 тока с насыщающимся сердечником, первичной и вторичной обмотками, источник 2 переменного напряжения, нагрузочный резистор 3, общую шину 4, первый и второй ограничители 5 и 6 , фильтрующий конденсатор 7. В каждом ограничителе тока между соединенными диодами и положительными выводами управления включены резисторы 10 и 11, между катодами диоi дов и отрицательными выводами управСО ления - резисторы.12 и 13. В качестве первичной обмотки трансформатора t тока может быть использована токонесущая шина. 2 ил. to О) ГчР О ю