Способ определения тока в разрядном контуре конденсатора Советский патент 1991 года по МПК G01R19/04 

3

-ШН

ЧиЁ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения тока, протекающего в разрядном контуре конденсатора. Цель изобретения - повышение достоверности определения тока в разрядном контуре конденсатора при упрощении. В разрядном контуре, состоящем из конденсатора 1, резистора 3, индуктивности 4, ключа 2, датчиком 5 воспринимают полезный сигнал, пропорциональный току в контуре, фиксируют его на экране осциллографа 6 в виде изменяющейся по гармоническому закону кривой с максимумами и минимумами, определяют ток расчетным путем по методике, обоснованной и изложенной в описании и основанной на анализе переходного процесса. 2 ил.

Ч

н

фиг.1

.и

О ГО

&

со

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения тока, протекающего в разрядном контуре конденсатора.

Цель изобретения - повышение достоверности определения тока и упрощение способа,

На фиг. 1 представлена схема реализации способа; на фиг. 2 - пример анализируемой осциллограммы тока.

Разрядная цепь конденсатора 1 емкостью С представлена одноконтурной эквивалентной схемой, содержащей последовательно включенные ключ 2, резистор 3 сопротивлением R и индуктивную катушку 4 индуктивностью L. Ток в контуре после замыкания ключа 2 определяется датчиком 5, например поясом Роговского, который связан с входом осциллографа 6.

Процесс разряда конденсатора & таком контуре описывается уравнением

dlL

dt2

-t-R

11+1-0 dt +

В случае, когда затухание в цепи меньше критического, решение уравнения (1) может быть представлено в виде Q

()slnfi)ti {2)

где

Ш(А-)

1/2

(3)

есть круговая частота разряда;40

Do - начальное напряжение на конденсаторе.

Согласно (2) для 1-го максимума li и первого следующего за ним минимума li +1 на осциллограмме тока разряда (фиг. 2) запи- 5 шем

-л- (-Ј)

(4)

(-я| +1)- га

где ti, ti +1 - время наступления 1-го максимума и первого за ним минимума соответственно.

Разделим уравнение (4) на уравнение (5) почисленно, при этом получим:

li

R

0

+ :(tl+i-t,). (6)

Из (6) получим

JL u 1

(7)

2Lfn

li оll+1

R ti + 1-ti

Обозначим

ti 4-1 - ti г, тогда получим

(8),

15

(9)

Подставим в выражение (3) с учетом (9) значение R согласно (7). При этом получим выражение для расчета индуктивности по осциллограмме тока

25

()

(10)

Подставив выражение (10) в (7), получим выражение для расчета сопротивления по осциллограмме тока

R

2rfn h/h +1

С (X - + 1 )

(11)

Расчетные выражения (10) и (11) позволяют определить среднее значение L и R за период ti + 1 - ti в случае, когда R R(t) и L Цт.). Это позволяет оценивать R и L s контурах, для которых паредставленная на фиг. 1 эквивалентная схема неверна, а выражение (2) не является решением уравнения (1). Это значительно расширяет область применения способа.

Подставляя выражения (11), (10) и (9) в выражение (2), получим

UoC(jr2+tn2r4ко--L ji±iix

лт

-fn

Н+1

Хе

. л

(12)

где li, li +1 - амплитуды i-ro максимума и следующего за ним минимума на осциллограмме тока соответственно;

т- длительность полупериода разряда в момент времени t, для которого определяют ток l(t);

t - момент времени в интервале между моментами наступления 1-го максимума и следующего на ним минимума (i+1).

Использование двух значений токов, соответствующих соседним максимума, между которыми должен находиться заданный момент времени, обусловливает выбор наименьшего интервала т за который осредня- ются рассматриваемые параметры R, L, I. Увеличение интервала т возможно, но при этом осреднение происходит за большой промежуток времени, где нелинейность оказывается существеннее. Это снижает точность определения тока для конкретного времени t. Кроме того, определение моментов максимума наиболее просто и точно можно произвести по нулям функции на записи первой производной тока. Определение любых других моментов времени и, соответствен но, токов связано с трудностями точного определения размеров на осциллограмме тока. Это обеспечивает максимальную точность измерений при предлагаемом подходе к выбору токов.

Достоверность измерений повышается за счет допустимого использования нетарированного датчика, например пояса Роговского, для которого после установки его на токонесущие элементы контура (фиг. 1) неизвестна чувствительность датчика, т. е. цена деления сетки экрана осциллографа (в кА/В). Таким датчиком фиксируют форму токовой кривой, а амплитуду тока определяют в условных единицах, например в миллиметрах. Поскольку по способу используют отношение двух амплитуд, т. е. величину безразмерную, то датчик можно не тарировать, т. е. не определять цену деления сетки, что и обеспечивает повышение достоверности измерений.

Указанная тарировка в полевых условиях ненадежна. Более того, поскольку чувствительность датчика сильно зависит от его местоположения относительно контура, то в условиях, когда датчик размещен свободно или подвержен вибрациям и т. п., на предварительную тарировку полагаться нельзя, поскольку чувствительность датчика может изменяться в несколько раз. При этом получаемую ошибку измерений обнаружить невозможно.

Способ позволяет заранее рассчитать возможную погрешность измерений за счет усреднения нелинейных параметров цепи и произвести измерение при любом положении,датчика относительно контура. При этом достигается повышение достоверности за счет использования нетарированного датчика для записи формы разрядного тока и расчетных выражений для определения

тока в нужный момент времени.

Формула изобретения

Способ определения тока в разрядном

контуре конденсатора, заключающийся в том, что перед разрядом измеряют начальное напряжение на конденсаторе, осуществляют разряд, в течение длительности которого измеряют информативный параметр, пропорциональный току в разрядном контуре, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения тока и упрощение способа, фиксируют значение информативного параметра при

достижении им максимума в заданный момент времени, фиксируют значение информативного параметра в момент достижения им последующего минимума, определяют длительность интервала времени между моментами фиксации двух значений информативного параметра, а зависимость тока в разрядном контуре определяют по формуле

UoC /я2+Гп2т- М

i(t){ || + 1 x

35

40

где Uo - начальное напряжение на конденсаторе;с - емкость конденсатора;

II, I; + 1 - значения информативного параметра в максимуме и следующего за ним минимума на осциллограмме тока соответственно;

т - длительность интервала времени между моментами фиксации информативного параметра;

t - текущее время.

фиг. 2