Устройство для измерения постоянного тока Советский патент 1990 года по МПК G01R19/00 

Фиг.1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения постоянного тока.

Цель изобретения - упрощение устройства и повышение точности измерения за счет сокращения количества обмоток, активных и пассивных элеком Т .- При этом наличие положительной обратной связи между первичной 4 и вторичной 6 обмотками обеспечивает неизменность выходного напряжения усилителя 1 до тех пор, пока суммарный магнитный поток $,+ Ф5не достигнет величины потока насыщения магнитопровода 2. После того, ка

ментав и использования для формирова- JQ суммарный магнитный поток Ф достиг- ния обоих полупериодов колебаний автогенератора общих первичной и вторичной обмоток и активного элемента.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные ди- |j аграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для измерения постоянного тока (фиг,1) представляет собой симметричный двухтактный автогенератор с трансформаторной обратной

20

нет величины fs, напряжение на втори ной обмотке 6 изменит свою полярност что приведет к изменению полярности напряжения на входе усилителя 1 , При этом благодаря наличию той же положительной обратной связи напряжение U на выходе усилителя также практиче ки мгновенно изменит свою полярность и достигнет максимального отрицател ного значения. Указанный процесс пе риодически повторяется, в результате чего на выходе усилителя формируется переменное напряжение U прямоугольно формы (фиг о 2 а),

связью, выполненный на дифференциальном усилителе 1. Обмотки автогенератора размещены на магнитопроводе 2, охватывающем проводник 3 с контролируемым током IK. Первичная обмоткв 4 автогенератора подключена первым выводом к общей шине устройства, а вторым выводом через регистрирующий прибор 5 магнитоэлектрической системы соединена с выходом усилителя 1, Вторичная обмотка 6 автогенератора, служащая для создания положительной обратной связи, первым выводом соединена с общей шиной устройства, а вторым выводом - с входом усилителя 1.

Устройство работает следующим образом.

При подаче в момент напряжения питания на выходе усилителя 1 появляется напряжение одной из полярностей. Благодаря наличию положительной обратной связи это напряжение U на выходе усилителя 1 практически мгновенно достигает максимального значения (фиг.2 а).

Под воздействием этого (положительного) напряжения U в первичной обмотке 4 автогенератора возникает нарастающий ток i(, который создает в магнитопроводе 2 нарастающий магi W нитный поток Ф, -г;-1 где Rw №

магнитное сопротивление магнитопровода 2; Wn - число витков первичной обмотки 4, Этот поток в магнитопроводе 2 суммируется с магнитным потоком Фи, создаваемым контролируемым током Т .- При этом наличие положительной обратной связи между первичной 4 и вторичной 6 обмотками обеспечивает неизменность выходного напряжения усилителя 1 до тех пор, пока суммарный магнитный поток $,+ Ф5не достигнет величины потока насыщения магнитопровода 2. После того, как

Q суммарный магнитный поток Ф достиг-

j

0

5

нет величины fs, напряжение на вторичной обмотке 6 изменит свою полярность, что приведет к изменению полярности напряжения на входе усилителя 1 , При этом благодаря наличию той же положительной обратной связи напряжение U на выходе усилителя также практически мгновенно изменит свою полярность и достигнет максимального отрицательного значения. Указанный процесс пе- - риодически повторяется, в результате чего на выходе усилителя формируется переменное напряжение U прямоугольной формы (фиг о 2 а),

Магнитный поток , создаваемый током первичной обмотки 4 в магнито- проводе 2, имеет приблизительно треугольную, форму и при отсутствии магнитного потока 4. , создаваемого контролируемым током (), симметричен относительно оси времени и изменяется от - до « Ф5(фиг,2 б), В этом случае постоянная составляющая в токе первичной обмотки 4 отсутсвует. При наличии контролируемого тока I в магнитопроводе 2 создается магнитный поток Фп, отличный от нуля, поэтому в одном направлении магнито- провод 2 насыщается при значении Ф5- 40 н а в ДРУГОМ направлении при значении Таким образом, магнитный поток фт смещается на величину, равную фи, т.е„ становится несимметричным относительно оси времени, в нем появляется постоянная составляю0

35

45

щая ф,

- фи(фиг.2 в).

При этом в

0

5

токе, протекающем через первичную обмотку 4 автогенератора, появится постоянная составляющая, пропорциональная потоку Фц , т.е. 1, (фиг.2 г), которая измеряется регистрирующим прибором 5 магнитоэлектрической системы.

В устройстве значительно уменьшено число обмоток, размещенных на магнитопроводе, за счет исключения транзисторов и усилителя ограничителя максимально уменьшено число активных и пассивных элементов, что позволяет достичь существенного упрощения предлагаемого устройства по сравнению с известным. В известном устройстве длительность Т, и Гг (фиг.2а) полу- периодов колебаний автогенератора зависит как от величины контролируемого тока, так и от сопротивления в цепи питания автогенератора, включающего сопротивление балластного резистора , сопротивления коллекторных обмоток и самих транзисторов автогенератора, которые изменяются с изменением тем пературы, В устройстве за счет использования в автогенераторе одного общего активного элемента дифферен- циальиого усилителя, одной первичной и одной вторичной обмотки для формироФормула изобретения Устройство для измерения постоянного тока, содержащее магнитопровод, охватывающий проводник с контролируемым током, две обмотки, размещенные на магнитопроводе, регистрирующий прибор и дифференциальный усилитель, вход которого соединен с началом одной обмотки, конец которой подключен к общей шине устройства, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения точности измеревания обоих полупериодов колебаний автогенератора при исключении балласт-2о ния выход дифференциального усилите- ного резистора выходной сигнал уст- ля через регистрирующий прибор сое- ройства, представляющий собой среднее значение тока на выходе усилителя, практически не зависит от измединен с началом другой обмотки, конец которой подключен к общей шине устройства.

нений активных сопротивлений в .цепях автогенератора, что повышает точность измерения контролируемого постоянного тока по сравнению с известным устройством.

Формула изобретения Устройство для измерения постоянного тока, содержащее магнитопровод, охватывающий проводник с контролируемым током, две обмотки, размещенные на магнитопроводе, регистрирующий прибор и дифференциальный усилитель, вход которого соединен с началом одной обмотки, конец которой подключен к общей шине устройства, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения точности измерения выход дифференциального усилите- ля через регистрирующий прибор сое-

ния выход дифференциального усилите- ля через регистрирующий прибор сое-

динен с началом другой обмотки, конец которой подключен к общей шине устройства.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения постоянного тока. Цель изобретения - упрощение устройства и повышение точности измерений. Устройство содержит операционный усилитель 1, магнитопровод 2, охватывающий проводник 3 с контролируемым током, обмотки 4, 6, размещенные на магнитопроводе 2, образующие совместно с операционным усилителем 1 автогенератор, и регистрирующий прибор 5. В результате уменьшения числа обмоток, размещенных на магнитопроводе, сокращения количества используемых активных и пассивных элементов и введения новых функциональных связей обеспечивается существенное упрощение устройства и повышается точность измерений. 2 ил.