Датчик постоянного тока Советский патент 1975 года по МПК H03K17/80 G01R19/16 

1

Изобретение относится к датчикам постоянного тока для релейной защиты.

Известные датчики, содержащие дроссель с подмагничением с измерительной обмоткой, обмоткой смещения и рабочей обмоткой, шунт, фазочувствительный детектор и генератор периодических колебаний, имеют малый линейный диапазон и точность измерения.

В предлагаемом датчике с целью расширения линейного диапазона и повышения точности измерения обмотка смещения дросселя подсоединена к источнику постоянного напряжения через коллекторный переход одного транзистора, база которого подключена к эмиттеру второго транзистора, эмиттерный переход последнего через дополнительный фильтр-пробку подключен к выходу фазочувствительного детектора, а коллектор к обмотке смещения дросселя.

На чертеже изображена схема датчика.

Датчик состоит из дросселя 1 с подмагничением с измерительной обмоткой 2, обмоткой смещения 3 и рабочей обмоткой 4. Измерительная обмотка 2 подключена к шунту 5. Обмотка смещения 3 через коллекторный переход транзистора 6 подключена к источнику постоянного напряжения 7. В цепи управления транзистора 8 имеются резисторы 9, 10, Генератор периодических колебаний И, конденсатор 12 и резистор 13 подключены к рабочей обмотке 4, параллельно которой включен конденсатор 14, образуя резонансный контур, который включен на вход фазочувствительного детектора 15, состоящего из диодов 16-19, трансформатора 20, резистора 21. База транзистора 8 через фильтр-пробку из конденсаторов 22-24 и резисторов 25-27 подключена на вход фазочувствительного детектора 15. Параллельно диодам 16-19 включен переход эмиттер-коллектор транзистора 28 с резистором 29 в цепи эмиттера, его база через трансформатор 30 подключена к рабочей обмотке дросселя i.

Работает датчик следующим образом.

Через обмотку смещения 3 сердечник подмагничивается постоянным током /о до состояния, когда изменение тока подмагничивания в любом направлении в выбранных пределах вызывает линейное изменение индуктивности сердечника в зависимости от величины этого тока. Величина тока /о устанавливается выбором рабочей точки на характеристике транзистора 8, который регулирует величину коллекторного тока транзистора 6. Рабочая обмотка 4 совместно с параллельно включенным с ней конденсатором 14 образуют резонансный контур с частотой йр, равной частоте генератора периодических колебаний И. Контур настроен в резонанс, когда ток в

измерительной обмотке 2 отсутствует, а по обмотке смещения 3 протекает ток, равный /о.

Напряжение с контура 1, 2, 3 поступает на вход фазочувствительного детектора 15, начальная фаза опорного напряжения которого сдвинута посредством RC-цепочки 12, 13 на 90° относительно начальной фазы напряжения на контуре, когда он настроен в резонанс с частотой генератора периодических колебаний 11. Следовательно, когда ток в измерительной обмотке 2 равен нулю на выходном резисторе фазочувствительного детектора напряжение равно также нулю, так как фазочувствительный детектор 15 не пропускает квадратурную составляющую напряжения сигнала.

Измеряемый ток, протекая по обмотке 2, будет изменять величину индуктивности резонансного контура L, что вызовет изменение амплитуды и начальной фазы напряжения на контуре. Если измеряемый ток совпадает по направлению с током подмагничивания /о, величина индуктивности катушки будет уменьщаться, и контур будет обладать емкостным сопротивлением, т. е. фаза напряжения на контуре будет опережать фазу напряжения генератора 11. При этом на резисторе 21 появится напряжение. Это напряжение поступает через фильтр-пробку 22-27 на вход транзистора 8. При определенной полярности оно уменьшит коллекторный ток транзистора 8, т. е. увеличит сопротивление коллекторэмиттерного перехода этого транзистора. Такое действие вызовет уменьшение коллекторного тока транзистора 6. Тогда падение напряжения на резисторе 10 уменьшится пропорционально величине тока, протекаемого в измерительной обмотке 2.

Если ток в обмотке 2 не совпадает с направлением тока подмагничивания, то напряжение на резисторе 21 будет иметь обратную

полярность и, следовательно, падение напряжения на резисторе 10 увеличится пропорционально току, протекаемому в измерительной обмотке 2. Соответственно при отсутствии тока в обмотке 2 напряжение на резисторе 10 равно

- oRiuФильтр-пробка 21-26 служит для развязки резонансного контура на его резонансной частоте от обмотки смещения 3, так как последняя нагружена низкоомной нагрузкой, что может понизить добротность резонансного контура. Кроме того, фильтр 21-26 повышает помехоустойчивость датчика, поскольку для всех частот, кроме резонансной, резонансный контур шунтирован низкоомной нагрузкой обмотки смещения 3.

Предмет изобретения

Датчик постоянного тока, содержащий дроссель с подмагпичиванием, у которого рабочая обмотка перпендикулярна обмотке смещения и измерительной обмотке, подключенной к шунту в контролируемой цепи, и фазочувствительный детектор, на вход которого через резонансный контур подключен генератор периодических колебаний и источник постоянного напряжения, отличающийся

тем, что, с целью расщирения линейного диапазона и повышения точности измерения, обмотка смещения дросселя подсоединена к источнику постоянного напряжения через коллекторный переход одного транзистора, база

которого подключена к эмиттеру другого транзистора, эмиттерный переход последнего через дополнительный фильтр-пробку подключен к выходу упомянутого фазочувствительног детектора, а коллектор - к обмотке смещения дросселя.