Устройство для измерения тока Советский патент 1987 года по МПК G01R19/00 

1322

обмотки 5 и 6, соленоид 7 подмагничи- вающего поля, источник 8 постоянного тока, преобразователи 9 и 10 магнитной индукции в частоту с датчиками 11 и 12, которые размещены в зазорах 13 магнитопровода 1, измерительные блоки 14 и 15, блок 16 вычитания частот отсчетный блок 17, об.мотки 18 и 19 магнитопровода, управляемые ключи 20- 24, 29 и 30, логический элемент ИЛИ

Изобретение относится к области электрических измерений и может быть использовано для измерения тока в цепях, требующих гальванической развязки с измерительными цепями.

Цель изобретения - повьшгение надежности функционирования путем обеспечения возможности измерений при от- одного из преобразователей магнитной индукции в частоту, а также повышение точности путем исключения влияния гистерезиса магнитопровода.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство для измерения тока со- держит дифференциальньш магнитопровод С двумя парами разделенных воздушными промежутками 2 внешних 3 и внутренних 4 ветвей, первую 5 и вторую 6 измерительные обмотки, расположенные на внешних ветвях 3 магнитопровода 1, .источник постоянного подмагничивающего поля, вьшолненньш в виде соленоида 7 подмагничивания, подключенного к выходу источника В постоянного тока первый 9 и второй 10 преобразователи магнитной.индукции в частоту, датчики 11 и 12 которых размещены между полюсными наконечниками в зазорах 13 магнитопровода 1, измерительные бло- ки 14 и 15 преобразователей 9 и 10, подключенные соответственно к датчикам 11 и 12, блок 16 вычитания частот и отсчетный блок 17. Соленоид 7 подмагничивания расположен между внут- ренними ветвями 4 магнитопровода 1 перпендикулярно их осям и снабжен двумя одинаковыми обмотками 18 и 19. Источник 8 постоянного тока выполнен управляемым с двумя коммутируемымивы-

59

25, релейные элементы 26 и 27, блок 28 индикации, блок 31 синхронизации генератора 32, дополнительные обмотки 33 и 34 подмагничивания магнитопровода. Изобретение повьшает надежность функционирования устройства при отказе одного из преобразователей 9 или 10 и повышает точность измерений путем исключения влияния гистерезиса магнитопровода« 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

ходами, каждый из которых подключен к одной из обмоток 18 и 19 соленоида 7.

Устройство содержит также первый 20, второй 21, тр€;тий 22 и четвёр- тьм 23 управляемые ключи с одним управляющим входом, пятый управляемый ключ 24 с двумя управляюш 1ми входами, логический элемент ИЛИ 25, первый 26 и второй 27 релейные элементы. Сигнальный выход первого измерительного блока 14 соединен через первьш ключ 2 с первым входом блока 16 вычитания частот. Сигнальный выход второго измерительного блока 15 соединен через второй ключ 21 с вторым входом -блока 16 вьгаитания частот, первьш вход которого соединен через третий ключ 22 с первым входом отсчетного блока 17. Второй вход блока 16 вычитания частот соединен через четвертьш ключ 23 с вторым входом отсчетного блока 17, а выход - через пятый ключ 24 с третьим входом отсчетного блока. Дополнитель- ньм сигнальный выход каждого из измерительных блоков 14 и 15 подключен к входу соответствующего релейного элемента 26 и 27. Выход первого релейного элемента 26 соединен с управляющими входами первого 21 и четвертого 23 ключей, а также с первым уп- равляюш;им входом пятого ключа 24 и с первым входом логического элемента ИЛИ 25. Выход второго релейного элемента 27 соединен с управляющими входами второго 22 и третьего 23 ключей, с вторым упр авляющим входом пятого ключа 24, а также с вторым входом логического элемента ИЛИ 25, выход которого подключен к управляющему входу

3 13

постоянного тока. В устисточника

ройство также может быть введен

блок 28 индикации неисправного преобразователя, первый вход которого подключен к выходу первого релейного элемента 26, а второй вход - к вы:Ходу второго релейного элемента 27,

Устройство может дополнительно содержать шестой управляемый ключ 29,

включенньй между датчиком 11 и измери-Ш этого сигнала ключи 20 и 24 запираются, а ключ 23 отпирается. В этом

тельным блоком 14, седьмой управляемый ключ 30, включенный между датчиком 12 и измерительным блоком 15, блок 31 синхронизации и генератор 32 подмагничивания, а магнитопровод 1 может быть снабжен обмотками 33 и 34 перемагничивания, расположенными на внешних ветвях 3, Один выход блока 31

случае сигнал работоспособного преоб разователя 10 поступает через ключи 21 и 23 непосредственно на отсчетный J5 блок 17. Аналогично при отказе преоб разователя 10 сигнал поступает с вых да преобразователя 9 на отсчет.ный блок 17 через ключи 20 и 22. При изменении сигналов на выходе любого из

случае сигнал работоспособного преобразователя 10 поступает через ключи 21 и 23 непосредственно на отсчетный J5 блок 17. Аналогично при отказе преобразователя 10 сигнал поступает с выхо да преобразователя 9 на отсчет.ный блок 17 через ключи 20 и 22. При изменении сигналов на выходе любого из

синхронизации подключен к управляющим входам ключей 2.9 и 30, а второй вы- 20 релейных элементов 26 и 27 логический ход - к -входу генератора 32 подмагни- элемент ИЛ1-1 25 формирует сигнал, под чивания, к выходу которого подключе- воздействием которого отключается ны обмотки 33 и 34 подмагничивания. один из коммутируемых выходов источ- Датчики 11 и 12 выполнены на основе ника 8 постоянного тока, причем обес- эффекта ядерного магнитного резонан- 25 точивается одна из обмоток 18, 19 са. В каче,стве управляемых ключей могут быть использованы, например, логические элементы И, И-НЕ, а в качестве релейных элементов - блоки до30

пускового контроля.сигнала.. Отсчетный блок 17 может быть выполнен цифровым.

Устройство для измерения тока работает следую1цим образом.

При протекании измеряемого тока , через измерительные обмотки 5 и 6 в магнитопроводе 1 возникает магнитное поле, магнитный поток которого, вследсоленоида 7 и магнитный поток соленоида 7 уменьшается вдвое, за счет чего уменьшается погрешность измерения, возникающая из-за отсутствия операции вычитания частот. Устройство остается работоспособным, несмотря на некоторое гхудшение точности измерения. С выходов релейных элементов 26 и 27 сигналы поступают на блок 28 индика35 ции, который указывает исправность устройства или индицирует неисправ: ный преобразователь. Для исключения влияния гистерезиса магнитопровод 1 периодически перемагничивается за счет подачи в обмотки 33 и 34 перемагничивания переменного тока от генератора 32 подмагничивания. Генератор 32 включается блоком 31 синхрониза,- ции, который на время перемагничивания

: ный преобразователь. Для исключения влияния гистерезиса магнитопровод 1 периодически перемагничивается за счет подачи в обмотки 33 и 34 перемагничивания переменного тока от ген ратора 32 подмагничивания. Генератор 32 включается блоком 31 синхрониза,- ции, который на время перемагничивания

40

ствие соответствующего распределения магнитног о сопротивления между внутренними 4 и внешними 3 ветвями, замыкается через внешние ветви 3 и зазоры 13 магнитопровода 1. Магнитный поток соленоида 7 замыкается через внут- . - - п л

. - отключает преобразователи 9 и 10 при

.ренние ветви 4 и зазоры 13 магнито- „„„:„„ ,,„„„,-. оо „ ол

помощи ключей 29 и 30. Формула изобретения

провода 1. В зависимости от направления магнитных потоков в одном зазоре они скЛадьгоаются, а в другом - вычитаются. Измерительные блоки 14 и 15 под воздействием датчиков 11 и 12, реагирующих на величину магнитных индукций в зазорах 13, генерируют колебания, . частоты которых пропорциональны указанным величинам магнитных индукций. Блок .16 определяет разностную частоту, которая пропорциональна величине входного тока. Релейные эле- .менты 26 и 27 отпирают ключи 20, 24

и логический элемент ИЛИ 25, запирают ключи 22 и 23. Поэтому сигналы поступают с блоков 14 и 15 на блок 16, на выходе которого разностная частота определяется отсчетным блоком 17.

При отказе одного из преобразователей, например преобразователя 9, сигнал на выходе релейного элемента 26 изменяется. Под воздействием

случае сигнал работоспособного преобразователя 10 поступает через ключи 21 и 23 непосредственно на отсчетный блок 17. Аналогично при отказе преобразователя 10 сигнал поступает с выхода преобразователя 9 на отсчет.ный блок 17 через ключи 20 и 22. При изменении сигналов на выходе любого из

релейных элементов 26 и 27 логический элемент ИЛ1-1 25 формирует сигнал, под воздействием которого отключается один из коммутируемых выходов источ- ника 8 постоянного тока, причем обес- точивается одна из обмоток 18, 19

релейных элементов 26 и 27 логический элемент ИЛ1-1 25 формирует сигнал, под воздействием которого отключается один из коммутируемых выходов источ- ника 8 постоянного тока, причем обес- точивается одна из обмоток 18, 19

соленоида 7 и магнитный поток соленоида 7 уменьшается вдвое, за счет чего уменьшается погрешность измерения, возникающая из-за отсутствия операции вычитания частот. Устройство остается работоспособным, несмотря на некоторое гхудшение точности измерения. С выходов релейных элементов 26 и 27 сигналы поступают на блок 28 индикации, который указывает исправность устройства или индицирует неисправный преобразователь. Для исключения влияния гистерезиса магнитопровод 1 периодически перемагничивается за счет подачи в обмотки 33 и 34 перемагничивания переменного тока от генератора 32 подмагничивания. Генератор 32 включается блоком 31 синхрониза,- ции, который на время перемагничивания

- - п л

„„„:„„ ,,„„„,-. оо „ ол

0

5

помощи ключей 29 и 30. Формула изобретения

1. Устройство для. измерения тока, содержащее дифференциальный магнитопровод с двумя парами разделенных воздушными промежутками внешних и внутренних ветвей, две измерительные обмотки, расположенные на внешних ветвях и соединенные последовательно, источник постоянного подмагничивающе- го поля, установленный между внутренними ветвями перпендикулярно их осям

и вьтолненный в виде -соленоида под- магничивания, подключенного к выходу источника постоянного тока, два преобразователя магнитной индукции в частоту, датчики которых размещены между полюсными наконечниками в зазорах магнитопровода, измерительные блоки указанных преобразователей подключены к датчикам, блок вычитания частот и отсчетньй блок, о. т л и ч а ю щ е- е с я тем, что, с целью повышения надежности функционирования путем обеспечения возможности измерения при отказе одного из преобразователей магнитной индукции в частоту, в него дополнительно введены первый, вто- ,рой, третий и четвертый управляемые .ключи с одним управляющим входом, пятый управляемый ключ с двумя управляющими входами, логический элемент ИЛИ и два релейных элемента, .источник постоянного тока выполнен управляемым с двумя коммутируемыми выходами, а соленоид подмагничивания выполнен с двумя одинаковыми обмотками, каждая из которых подключена к одному из выходов источника пЪстоянного тока, кроме того, сигнальный выход пер3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем исключения влияния гистерезиса магнитопровода.

вого измерительного блока соединен

через первый ключ с первым входом бло-30в него введены дополнительно шестой

ка вычитания частот, сигнальный выходи седьмой управляемые ключи, каждый

второго измерительного блока через,из которого включен между датчиком

второй ключ соединен с вторым входомпреобразователя и измерительным блоблока вычитания частот, первый вход

Ллока вычитания частот соединен через 35 которого соединен с управляющими третий ключ с первым входом отсчетно- входами шестого и седьмого ключей, го блока, второй вход блока вычитания частот через четвертый ключ - с вторым входом отсчетного блока, выход блока вычитания частот через пнтый 40 ключ - с третьим входом отсчетного

а второй выход - с входом генератора подмагничивания, выход которого соединен с обмотками перемаг- ничивания, размещенными на внешних ветвях магнитопровода.

Редактор И.Николайчук

Составитель А.Пучковский

Техред А.Кравчук Корректор Л.Патай

Заказ 2857/39Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобрете шй и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

блока, дополнительные сигнальные выходы первого и второго измерительных блоков соединены с входами соответственно первого и второго релейных элементов, выход первого релейного элемента соединен с управляющими входами первого и четвертого ключей и с первым управляющим входом пятого ключа, а также с первым входом логического элемента ИЛИ, выход второго релейного элемента соединен с управляющими входами второго и третьего ключей, с вторым управляющим входом пятого ключа, а также с вторым входом логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом источника тока.

2.Устройство по п. 1, о т л и-. чающееся тем, что в него дополнительно введен блок индикации неисправного преобразователя, первый вход которого подключен к выходу первого релейного элемента, а второй к выходу второго релейного элемента.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем исключения влияния гистерезиса магнитопровода.

ком, блок синхронизации, первый которого соединен с управляющим входами шестого и седьмого ключей,

а второй выход - с входом генератора подмагничивания, выход которого соединен с обмотками перемаг- ничивания, размещенными на внешних ветвях магнитопровода.

Изобретение может быть использовано для измерения тока в цепях, требующих гальванической развязки с. измерительными цепями. Устройство со- держит дифференциальный магнитопро- вод 1 с двумя парами разделенных воздушными промежутками 2 внешних 3 и внутренних 4 ветвей, измерительные i сл с