Устройство для измерения мгновенного значения тока Советский патент 1978 года по МПК G01R19/04 

I

Изобретение относится к области измерительных устройств электрического тока.

Известно устройство для измерения мгновенного значения тока, содержащее фильтр, грубый датчик тока со входами для измеряемого тока и управления, выход грубого датчика тока соединен со входом фильтра, источник питания .

Однако в силовой цепи необходимо устанавливать дроссель, который .оказывает влияние на цеПь измеряемогго тока, что не всегда допустимо и ; снижает точность работы устройства.

Для повьЕнения точности измерения в предлагаемое устройство для измерения мгновенного значения тока введены второй грубый датчик тока и два пороговых элемента входы каждого из которых соединены с выходами грубых датчи-ков тока, при этом выход первого порогового элемента подключен ко входу управления первого грубого датчика -тока, а выход второго порогового элемента соединен с входом управления второго грубого датчика тока, выходом первого порогового элемента и с плюсовой клалмой источника питания, минусовая клемма которого связана с соответствующими к.пеь мами обоих пороговых элементов, обоих грубых Датчиков тока и фильтра.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства для измерения мгновенного значения тока.

, Устройство содержит два пороговых элемента 1 и 2 с входными клеммами 3, 4 и 5, б и выходными клеммами 7 и 8, грубый датчик тока 9, состоящий из ключей 10 и И (например,: тра|Гзис 6рно-диодный) , резистора 12, измерительного трансформатора 13 на сердечнике с прямоугольной летлей

гистерезиса с двумя обмоткалш 14 и 15, при этом клемма 16 является выходом датчика 9. Устройство содержит также второй датчик 17, состоящий из двух к вoчeй 18 и 19, peSTficTopa

20,измерительного трансформатора 21 на сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса с двумя обмотками 22 и 23, при этом клемма 24 является выходом датчика 17. Кроме того, в устройство входят фильтр 25 высоких частот и источник 26 постоянного напряжения питания с нулевой шиной. Устройство включается в цепь измеряемого тока через клеммы 27 и 28. , Выходом устройства является клемма: 29. Работа датчиков 9 и 17 основана на принципе трансформации измеряемого тока с псмощью трансформаторов 13 и 21. Трансформация постоянного тока любого знака и переменного тока любой фазы из первичных обмоток 14 и 22 (измерительная шина) во вторичные 15 н 23 происходит потому, что непрерывно перемагничиваются сердечники трансформаторов 13 и 21. Режим непрерывного перемагничивания трансформаторов 13 и 21 создается благодаря тому, что датчик 9 через элемент 1, а датчик 17 через элемент 2 охвачены жесткой положительной нелинейной обратной связью. Поэтому в момент згахода сердечника трансформатора в область насыщения на выходе соответствующего датчика возникает сигнал переключени-я, который переключает пороговый элемент, стоящий в цепи обратной связи, что приводит к смене полярности приложенного ко вторичной обмотке этого трансформатора перемагничиванмдего напряжения, Т.э. датчик 9 с пороговы элементом i и датчик 17 с пороговьм элементом 2 образуют два генератора релаксационных колебаний прямоугольной формы, KOTOpwe в независимом друг от друга режиме работы имели бы частоту генерации, определяемые временем полного пеоемагничивания сердечника собственного трансформато ра. В устройстве сечение сердечника трансформатора 13 выбирается больше, чем сечение сердечника трансформатора 21, порог срабатывания пороговых элементов устанавливается меньше,, чем порог срабатывания пороговог элемента 2, количества витков обмоток 15 и 23, а также сопротивления резисторов 12 и 20 выбираются равным При заходе в область насыщения сердечника трансформатора 21 на выходе датчика 17 возникает сигнал переключения, который поступает на 9ХОДЫ элементов 1 и 2. ПервЬйачально Uf( достигает порога срабатывания элемента 1 и переклю Чает этот элемент, что приводит к смене поляркости перемагничивающего напряжения на обмотке 15 трансформатора 13, Через некоторый промежуток времени сигнал переключения достигает порога срабатывания элемента 2, что приводит к смене полярности пере магничиваюшего напряжения на обмотке 43 трансформатора 21. Отсюда, .видно, что частота колебаний левого по схем генератора будет равна частоте автоколебаний правого. Таким образом, сердечник трансФорматора 21 будет перемагничиваться но ПОЛНОЙ петле гистерезиса с неболь шим заходом в область насыщения, что необходимо для получения Ьигнала переключения, а сердечник трансформато а 13 будет перемагничиваться по астной петле гистерезиса без захода область насыщения, Если пренебречь токами намагничивания трансформаторов 13 и 21, в этих трансформаторах в любой момент вреени соблюдается равенство ампер-витков, т,е, по вторичным обмоткам 15 и 23 будут протекать равные токи, а на резисторах 12 и 20 возникнут равые между собой и противоположные по знаку напряжения, которые прямо проорциональны измеряемому току и являются выходными сигналами ГДТ. В качестве выходного сигнала устройства используют сигнал с выхода датчика 9, так как он обладает значительно меньшим уровнем пульсаций, чем сигнаг на выходе датчика 17. Выходной сигнал датчика 9 подается на фильтр 25 высоких частот, который сглаживает небольшие выбросы и пробелы длительностью менее микросекунды, возникающие вследствие коммутационных процессов в датчике тока. Можно считать, что фильтр 25 не вносит запаздывания на рабочих частотах измеряемого тока, так как имеет малую Постоянную времени. Совместная работа двух датчиков позволяет уменьшить низкочастотные выбросы и провалы, возникающие вследствие захода сердечников трансформаторов в область насъяясняя, отдельно взятого датчика до уровня не более, чем +1%. от максимального выходного сигнала. Уровень этих пульсаций определяется величинами порогов элементов 1 и 2, которые, в свою очередь, выбираются с учетом токов намагничивания трансформаторов. Следовательно, необходимо выбирать параглетры транс форматоров 13 и 21 так, чтобы ток намагничивания был во много раз меньше приведенного ко вторичнь обмоткам Измеряемого тока. ,, Формула изобретения Устройство для измерения мгновенного значения тока, содержащее фильтр, грубый датчик тока со входами измеряемого тока и управления, выход грубого датчика тока соединен со входом фильтра, источ.шк питания, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй грубый датчик тока и Два пороговых элемента, входы каждого из которых соединены с выходами грубых датчиков тока, при этом выход первого порогового элемента подключен к входу управления грубого датчика, тока, а выход второго порогового элемента соединен с входом управления второго грубого дат ика тока, выходом первого порогового элемента и с плюсовой клеммой источника питания, минусовая клемма которого связана с соответствующими. клеммами обоих пороговых элементов, .Обоих грубых датчиков тока и фильтра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР г 194162, кл. Q 01 К 19/04 1965