Устройство для измерения тока Советский патент 1990 года по МПК G01R19/20 

1

:ML

Ur

Сд

х

Ч

СЛ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения токов в гальванически развязанных цепях. Целью изобретения является повышение динамической точности и снижение потребляемой мощности. Для этого в устройство введены преобразователь 11 формы импульса, двухуровневый компаратор 12 и формирователь 13 импульсов. Под воздействием тока возбуждения от генератора 7 переменного напряжения, протекающего в обмотках 5 и 6 возбуждения, происходит намагничивание сердечников 1 и 2, которое является суммой измеряемого тока в обмотках 3 и 4 и тока возбуждения. Блоки 11-13 формируют импульсы записи, управляющие работой ключа 9, который передает информацию из преобразователя 8 ток - напряжение в элемент 10 памяти. Один из сердечников 1 или 2 находится в насыщенном состоянии, но другой сердечник всегда не насыщен. В описании приведен пример реализации двухуровневого компаратора 12. 3 ил.

/50

mt

Изобретение относится К электроизмерительной техрике, в частности к устройствам для измерения тока в гальванически развязанных цепях.

Цель изобретения - повьшение динамической точности и снижение потребляемой мощности.

На фиг. 1 приведена функциональная схема дотройства; на фиг. 2 - пример реа:шзации двухуровневого компаратора; на фиг. 3 - диаграммы сигналрв.

Устройство для измерения тока (фиг. 1) содеркит ферромагнитные сердечники 1.и 2 магнитного преобразователя, входные обмотки 3 и 4,. соеди неннью последовательно и.размещенные соответственно на сердечниках 1 и 2, обмотки 5 и б возбуждения размещены соответственно на сердечниках 1 и 2 и соединены встречноi генератор 7 переменного напряжения соединен с началом обмотки 5 возбуждения, пре- обра.зователь 8 ток - напряжение сое- динен своим входом с началом обмот- ки 6 возбуждения, выход преобразователя 8 напряжение - ток через ключ 9 соединен с вхоДом элемента 10. памяти, общие вьшоды обмоток 5 и 6 воз- буждения соединены с входом преобразователя 11 формы импульса, выход которого через последовательно соединенные, двухуровневый компаратор 12 и формирователь 13 импульсов сое- динен с управляющим входом ключа 9, выводы входных обмоток 3 и 4 соединены с входными зажимами 14 и 15 соответственно, выход элемента 10 памяти соединен с выходным зажимом 16.

Двухуровневьй компаратор 12 (фиг. 2) содержит источники 17 и 18 тока, первые выводы которых заземлены, второй вывод источника 17 тока 45 соединен с катодом дирда 19, первым вьюодом резистора 20 и неинверти- руюпц м входом операционного усилителя 21, Инвертирукщит : вход которого соединён с.вторым выводом источника 18 50 тока, ано дом диода .22 и первым выводом резистора 23, вторые вьшоды резисторов 20 и 23 объединены и являются входом двухуровневого компаратора 12, анод диода 19. И катод диог , да 22 заземлены, выход операционного усилителя 21 является выходом двух- уровневого компаратора 12. В.качест- ве преобразователя 11 формы импульсов

.

в простейшем случае можно использовать интегри1рующую RC-цепь.

Устройство дпя измерения тока работает следующим образом.

Генератор 7 переменного напряжения формирует разнополярные импульсы прямоугольной формы (фиг. За), под воздействием которых в последовательной цепи из обмоток 5 и 6 возбуждения и преобразователя 8 ток - напряжение возникают импульсы тока , (фиг. Зв), амплитуда которых свйза- на с измеряемым током отношением:

1и

. IB -к;где Ig, 1| - мгновенные значения токов возбуждения и измеряемого соответственно; К - коэффициент трансформации.

Ограничение тока возбуждения на уровне, пропорциональном измеряемому току .(фиг. 36), происходит вследствие .того, что в любой из моментов времени один из сердечников находится в насыщении, а в другом идет процесс перемагничивания, которьпЧ характеризуется тем, что в сердечнике устанавливается равенство МДС от измеряемого тока и тока в обмотке возбуждения (I д 1(), а под воздействием напряжения, приложенного к обмотке возбуждения этого сердечника, индукция в сердечнике изменяется, например, от -Bj. до В ц , (фиг. Зг). Длительност процесса перемагничивания одного сердечника в одном из направлений составляет 1/4 от периода переменного напряжения генератора 7 переменного напряжения и является функцией от парамет- - ров материала сердечника, число витков в обмотке возб -ждения и приложенного напряжения. В момент t изменяется полярность напряжения, приложенного к обмотке 6 возбужде1-шя, и начинается процесс изменения индукции от -В,, который заканчивается в момент t и означает переход сердечника 2 в насыщенное состояние, и одновременно выход сердечника 1 из состояния насыщения (фиг. Зд). Следует процесс изменения индукции от В J. до -Вц, и далее процессы повторяются в сердечнике 2.

Диагра мма токов в обмотках 5 и 6 возбуждения показана на фиг. Зв, грамма напряжений Е в общей точке обмоток 5 и 6 возбуждения отнрсительно общей точки схемы - на фиг. Зе,

Из диаграмм следует, что импульсы

напряжения в общей точке обмоток 5 и 6 возбуждения всегда соответствуют моментам времени, когда амплитуда и полярность импульсов тока.возбуждения сГоответствуют значению и знаку (направлению) измеряемого тока, повышения динамической точности за счет увеличения в два раза частоты записи в элемент, Ю памяти достоверной инЛ ормапии об измеряемом токе, которая сурдествует в выходном сигнале преобразователя 8 ток - напряжение, импульсы напряжения (фиг. Зе) про- пускают через преобразователь 11 форм импульсов, двухуровневый компаратор 12 и формирователь 13 импульсов и получают на управляющем входе ключа 9 импульсы (фиг. Зж), которые дважды за период переменного напряжения генератора 7 определяют начало и окочание записи сигнала в элемент 10 памяти.

На фиг. Зз представлена информация , записанная в элементе 10 памяти Величиной В на диаграммах обозначена величина индукции насью;ения, Вц - величина индукции в сердечнике в момент начала перёмагничивания.

Па -выходе двухуровневого компаратора 12 присутствует логический нуль, если модуль входного тока меньше модулей токов источников 17 и 18 тока. Логическая единииа на выходе опера- иионного усилителя 21 будет в том случае, если направления входного тока и тока источника 17 или 18 тока не совпадают, а модуль входного тока превышает модуль тока источника 17 или 18 тока. Исходя из сказанного и.

елемы он1597754

согласно фиг, 2, входной сигнал положительной полярности вызывает переключение двухпорргового компаратора 12 по нейнвертирующему входу операционного усилителя ll, а отрицательной - по швертируюрхему; Диоды 19 и 22 являются ограничительными.

10

Ф о р м у л а

и 3 о б р е т е н и. я

Устройство для измерения тока, содержащее магнитный преобразователь на двух ферромагнитных сердечниках,

каждый из которых снабжен ;вхрпной1 обмоткой и обмоткой во збуящения, причем входные обмотки соединены согласно и последовательно, два вьгоода которых являются-входами устройства

обмотки возбуждения, соединены встречно и последовательно, генератор переменного напряжения, выход которого соединен с началом первой обмотки возбуждения, преобразователь ток - на5 пряжение, выход которого через ключ соединен с входом элемента памяти, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повьппения динамичес0 кой точности и снижения потребляемой мощности, в него введе ны последовательно соединенные преобразователь формы импульса, двухуровневый компаратор и формирователь импульсов, причем вход преобразователя формы им- пульса соединен с общими выводами первой и второй обмоток 13озбу сдения, выход формирователя импульсов соединен с управляющим входом ключа, вход - преобразователя ток - напряжение ,соединен с началом второй обмотки возбуждения,

20

17