Устройство для формирования сигнала тока в электроприводе Советский патент 1988 года по МПК H02P7/42 

СО

о

СП

СО

со й

t13

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в различных электроприводах, например в электроприводах с частотно-токовьм управлением.

Целью изобретения является расширение области применения за счет расширения диапазона измеряемых токов.

На фиг. приведена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - диаграм

ры 18 и 19 смещения соединены соответственно с положительным 11 и отрицательным 12 выводами источника 3 постоянного напряжения 13. Конец демпфирующей обмотки 21, конец первой 15 и начало второй 20 обмоток обратной связи и другой вывод источника 17 переменного напряжения соединены с общей шиной устройства 6. На фиг.1 и 2 обозначено: В - ин

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с частотно-токовым управлением. Целью изобретения является расширение области применения за счет расширения диапазона- измеряемых токовТ Устройство содержит трансформатор, выполненный на двух сердечниках 1 и 2 с измерительной 3, выходной 4 обмотками и двумя обмотками 15 и 20 обратной связи, блок 8 управления, выполненный на операционном усилителе 25. Устройство позволяет . трансформировать как переменный, так и постоянный ток за счет компенсации постоянной составлякяцей потока маг- нитопровода. 2 ил.

мы, поясняющие его работу.

Устройство для формирования сигнала тока в электроприводе содержит

напряжение источника переменного напряжения 17; и оу - выходное напряжение операционного усилителя 25; Uoc и ос ос напряжения обратной связи;

20

и

- Выходное напряжение устройтрансформатор, выполненный на первом 15 индукции, I Q измеряемый ток; U - 1 и втором 2 сердечниках с расположенными на обоих сердечниках 1 и 3 измерительной 3 и выходной 4 обмотками. Конец обмотки 4 через нагрузочный резистор 5 подключен к общей шине 6 устройства, а ее начало - к выходу 7 блока 8 управления, клеммы 9 и 10 питания которого соединены с положительным 11 и отрицательным 12 выводами источника 13 постоянного напряжения, имеющего, среднюю точку 14, подключенную к общей шине 6 устройства. На первом сердечнике 1 трансформатора расположена первая

5ИХ

ства.Устройство работает следующим образом.

При подключении измерительной об- 25 мотки 3 устройства в цепь контролируемого тока ток обмотки 3 трансформируется в выходную обмотку 4. Напряжение на резисторе 5, пропорциональное току обмотки 4, является

обмотка 15 обратной связи, начало ко-ЗО выходным сигналом устройства U

торой соединено с первым входом 16 блока 8 управления. В устройство введены источник 17 переменного напряжения и два резистора 18 и 19 смещения. Трансформатор снабжен второй обмоткой 20 обратной связи, расположенной на втором сердечнике 2, и демпфирующей обмоткой 21 , расположенной на обоих сердечниках 1 и 2. Блок 8 управления снабжен вторым 22, третьим 23 и четвертым 24 входами, соединенными соответственно с концом второй обмотки 20 обратной связи, с началом демпфирующей обмотки 21 и одним из

выводов источника 17 переменного нап- 45 отрицательное значение их рабочей ряжения, и вьшолнен в виде операцион- индукции В, и -В р по величине не ного. усилителя 25, выход которого яв- превосходили индукции насыщения „f. ляется выходом 7 блока 8 управления, а вход через последовательно включен(фиг.2к).

Постоянная составляющая напряженые суммирующие резисторы 26 и 27 и QQ диоды 28 и 29 соединен с первым 16 и вторым 22 и через суммирующее резисторы 30 и 31 - с третьим 23 и четвертым 24 входами блока 8 управления. Цепь обратной связи операционного 55 обеспечивается обратной связью усилителя 25 составлена из параллель- по потоку магнитопровода трансформа- но включенных резистора 32 и конден- тора, которая стремится поддержать сатора 33. Первый 16 и второй 22 вхо- постоянную составляющую.эквивалентно- ды блока 8 управления через резисто- го потока магнитопровода равной нулю.

ния на вьрсодной обмотке 4 компенсируется за счет равенства постоянных составляющих выходного напряжения операционного усилителя 25 и напряжения на нагрузочном резисторе 5.

дукция; Н - напряженность; В В

рт

BplTl

pin

- максимальные положительные и отрицательные рабочие значения

напряжение источника переменного напряжения 17; и оу - выходное напряжение операционного усилителя 25; Uoc и ос ос напряжения обратной связи;

индукции, I Q измеряемый ток; U -

и

- Выходное напряжение устройиндукции, I Q измеряемый ток; U -

5ИХ

ства.Устройство работает следующим образом.

При подключении измерительной об- мотки 3 устройства в цепь контролируемого тока ток обмотки 3 трансформируется в выходную обмотку 4. Напряжение на резисторе 5, пропорциональное току обмотки 4, является

ВЫК

пропорциональным также измеряемому току Ij через обмотку 3.

Трансформация как переменного, так и постоянного тока достигается

в устройстве за счет поддержания

ненасыщенным состояния магнитопровода составленного из сердечников 1 и 2 трансформатора путем компенсации постоянной составляющей напряже- ния на выходной обмотке 4.

Переменная составляющая этого напряжения выбирается такой, чтобы при перемагничивании сердечников максимальное положительное и максимальное

отрицательное значение их рабочей индукции В, и -В р по величине не превосходили индукции насыщения „f.

(фиг.2к).

Постоянная составляющая напряже обеспечивается обратной связью по потоку магнитопровода трансформа- тора, которая стремится поддержать постоянную составляющую.эквивалентно го потока магнитопровода равной нулю

ния на вьрсодной обмотке 4 компенсируется за счет равенства постоянных составляющих выходного напряжения операционного усилителя 25 и напряжения на нагрузочном резисторе 5.

Для обеспечения действия обратной связи характеристика перемагничива- ния магнитопровода на сердечниках 1 и 2 формируется в виде, показанном на фиг.2к, путем смещения характерис тик перемагничивания каждого сердечника в разные стороны по оси Н. Для этого от источника 13 постоянного напряжения в первую 15 и вторую 20 обмотки обратной связи задается ток смещения через резисторы 18 и 19 смещения .

Характеристика перемагничивания |(фиг.2к) при этом содержит два участ |ка, первый из которых I образован кривой перемагничивания первого сердечника 1, а.второй II - .кривой пере магнкчивания второго сердечника 2, Кроме этого, для обеспечения действия . обратной связи от источника 17 переменного напряжения на вход операцион ного усилителя 25 через суммирующий резистор 31 подается переменное напряжение и (фиг.26). Форма переменного напряжения может быть синусоидальной, прямоугольной или другой любой. Определяемая напряжением источника 17 переменная составляющая выходного напряжения U. операционного усилителя 25, прикладывается к выходной обмотке 4. При этом обеспечивается циклическое перемагничивание трансформатора, т.е. изменение рабочей индукции магнитопровода между максимальным положительным В р и максимальным отрицательньм -В р значениями. Напряжение выходной обмотки 4 тансформируется на все другие обмотки трансформатора, примем на каждую из обмоток I5 и 20 обратной связи только в те моменты времени, когда рабочая точка по индукции находится, соответственно, на участке I или на участке II характеристики перемагничивания (фиг.2к). За счет этого формируется электрический сигнал, пропорциональный постоянной составляющей потока трансформатора, т.е. сигнал, пропорциональный уходу рабочей зоны по индукции от симметричного относительно начала координат положения. Этот сигнал получается как разность постоянных составляющих выпрямленных напряжений первой 15 и второй 20 обмоток обратной связи. Диаграммы напряжений этих обмоток и Uj, приведены на фиг.2д,е. После выпрямления диодами 28 и 19 эти напряжения в качестве сигналов обратной связи UPJ. и и. (фиг.2ж,з) поступают на вход операционного усилителя 25. Разность этих сигналов усиливается, сглаживается с помощью фильтра (резистор 32 конденсатор 33) и образует постоянную составляющую вых.одного

10 напряжения операционного усилителя 25, которая в качестве напряжения отрицательной обратной связи обеспечивает равенство нулю постоянной составляющей напряжения выходной обмот15 ки 4, и, тем самым, равенство нулю постоянной составляющей потока трансформатора. Для устойчивости замкнутого контура используется напряжение демпфирующей обмотки 21 U, пропор20 циональное производной потока трансформатора.

В устройстве обеспечивается измерение как постоянного, так и переменного тока. В выходном сигнале устрой25 ства Ugbix , кроме полезной составляю- щей, пропорциональной измеряемому току, будет содержаться в качестве помехи, составляющая, обусловленная током намагничивания выходной обмотки

30 4 (фиг.2и), которая соответствующим выбором параметров может быть уменьшена до требуемого в каждом конкретном случае переменения уровня.

Из принципа действия устройства следует, что величину рабочей зоны по индукции в трансформаторе можно варьировать в широких пределах вне связи с величиной индукции насыщения

материала сердечника. Это дает можность расширить диапазон коэффициентов трансформации между измерительной 3 и выходной 4 обмотками и за счет этого расширить диапазон измеряемых токов.

Формула изобретения

Устройство для формирования сиг- нала тока в электроприводе, содержащее трансформатор, выполненный на первом и втором сердечниках с расположенными на обоих сердечниках измерительной и выходной обмотками, конец оследней через нагрузочный резистор одключен к общей шине устройства, а начало - к выходу блока управления, клеммы питаиия которого соединены с оложительным и отрицательным выводами источника постоянного напряжения, имеющего среднюю точку, подключенную к общей шине устройства, при- чем на первом сердечнике трансформа тора расположена первая обмотка обратной связи, начало которой соединено с первым входом блока управления, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, в него введены источник переменного напряжения и два резистора смещения, трансформатор снабжен второй обмоткой обратной связи, расположенной на втором сердечнике, и демпфирующей обмоткой, расположенной на обоих сердечниках, блок управления снабжен вторым, третьим и четвертым входами, соединенными соответственно с концом второй обмотки обратной связи, с началом демпфирующей обмотки и с одним из выводов источника переменного напряжения, и выполнен в виде операционного усилителя, выход которого является выходом блока управления, .вход через последовательно включенные суммирующие резисторы и Диоды соединен с первым и вторым и через суммирующие резисторы - с третьим и четвертым входами блока

управления, а цепь обратной связи составлена из параллельно включенных резистора и конденсатора, причем первый и второй входы блока управления через резисторы смещения соединены

соответственно с положительным и отрицательным выводами источника постоянного напряжения, а конец демпфирующей обмотки, конец первой и начало второй обмоток обратной связи и

ДРУГОЙ вывод источника переменного напряжения сЬединены с общей шиной устройства.

к

V

-1

tmt

В/ая Bftef