Трансформатор постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК G01R19/20 

(54) ТРАНСФОРМАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА

1. Трансформатор постоянного тока относится к области измерительных устройств, в. частности к бесконтактным измерителям постоянного тока, и предназначен для прецизионного измеренйя токов, имеющих постоянную составляющую. Известны трансформаторы по,стоянного тока, содержащие магнитный компаратор второй гармоники, генератор переменного напряжения, к которому подключены обмотки модуляции компара тора и демодулятор 1. Диапазон измеряемых токов в таких устройствах ограничен насыщением сердечников компаратора второй гармоники . Известен также трансформатор постоянного тока, содержащий магнитные сердечники с обмотками модуляции и измеряемого тока, магнитный экран обмотку обратной связи, генератор переменного напряжения, демодулятор, усилитель постоянного тока, две КС-цепи и шунт, выход усилителя через обмотку обратной связи и шунт и через две RC-цепи,соединенные пос ледовательно, сорлинен с, общей щиной устройства, прямой вход усилителя подключен Г С-цепями , выходы генератора напряжения через обмотки модуляции и демодулятор подключены к инверсному входу усилителя 2 . Недостатком устройства является наличие в выходном сигнале значительного уровня пульсаций частоты модуляции. Потоки модуляции в сердечниках компаратора направлены встре чно. Однако из-за неидентичности сердечников (в результате неизбежного разброса технологических параметров) существует некоторый разностный поток частоты модуляции, крторый наводит во вторичных обмотках ток частоты мЬдуляции, Этот ток, проходя поизмерительному шунту, создает в нем падение напряжения частоты модуляции. Часто величина этого напряжения является неприе ллемо большой, мешает точному измерению тока и приходится ставить фильтр нижних , что сужает полосу пропускания частот трансформатора постоянного тока. Цель изобретения - увеличение точности измерения тока при сохранении широкополосности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в трансформатор постоянного

ока, содержащий магнитные сердечники с обмотками модуляции w измеряемого тока, магнитный экран, обмотку обратной связи, генератор переменного напряжения, демодулятор, усили,тёль постоянного тока, две RC-цепи и , выход усилителя постоянного тока через обмотку обратной связи и шунт и через две последовательно соединенные RC-цепи соединен с общей шиной устройства, прямой вхдд; усилителя подключен между RC-цепями, выходы генеЕ атора напряжения через об-. мэТки модуляций и демодулятор подключены к инверсному входу усилителя, между сердечниками с обмотками модуляции и экраном введены дополнительный сердечник и короткозамкнутая обмотка, охватывающая дополнительный сердечник и сердечники с обмотками модуляции. ,

На фиг. 1 приведена функциональная схема трансформатора; на фиг.2 - конструкция магнитного компаратора. Основу магнитногЪ компаратора 1 составляют сердечники 2, на которые намотаны обмотки модулягд1н 3. Обмотки 3, включенные последовательно, соедийяются с генератором напряжения 4. Дополнительный сердечник 5 расположен поверх сердечников 2. Сердечники 2 и 5 охвачены короткозамкнутой обмоткой 6. Сердечники 2, 5 и обмотки 3, б помещаются в магнитный экран 7. Обмотка 8 обратной связи и обмотка 9 измеряемого тока располагаются поверх экрана., , -, / Средняя точка обмоток 3 подключена к входу демодулятора 10. Выход демодулятора соединен с инвертируюИИм входом усилителя 11 постоянного тока. Неинвертирующий вход усилителя, через конденсатор 12 и резистор 13, соединейные последовательно, соединен с выходом усилителя, а через резистор 14 и конденсатор 15, соединенные параллельно, подключен к шине устройства.

К выходу усилителя 11 подключены послёдова тельно соединенные обмотка 8 обратной связи и измерительный шунт 16..

- Трансформатор работает следующим образом. -V- : . -:, , ,;. Благодаря наличию обмбтки б в сердечнику 5 пс5является лйгнитный поток частоты мод5 ляции, направленный встречно разностному потоку сердечников 2. В результате суммарный магнитный поток частоты модуляции умень шает ся и пропорционально уменьшают ся пульсаций в напряжение на сйунте 16.

.Сердечник 5 и обмотка 6 представляют фильтр низших частот, характеризующийся постоянной

.,

0)

ЧТР

р

где Ьф - индуктивность обмотки

фильтра 6; Нф - бмйческое сопротивление обмот ки 6.

Степень ослабления разностного потока модуляций определяется отношением постоянной времени фильтра к iпериоду напряжения модуляции

г-г-Гф

Гг) .

w

Усилитель 11 в предлагаемом трансформаторе постоянного тока рассчитан на полный ток компенсации. С выхода усилителя 11 ток компенсации; подается в обмоТку обратной связи, осуществляя компенсацию: потока измеряеМО го тока в .сердечниках компаратора. Режим трансформатора переменного тока в компараторе образуется благодаря тому, что обмотка 3 практически короткозамкнута (через мешое выходное сопротивление усилителя 11 и сопротивление шунта 12).

Так как усилитель 11 имеет мгшое . выходное сопротивление и рассчитан на полный ток компенсации, на его выходе не могут быа-ь большие напряжения, способные вывести его из строя. С целью дополиительной защиты усилителя от перенапряжений введены диоды 17, 18, включённые между выходом

усилителя 11 и источниками питания.

В предлагаемом трансформаторе существуют два режима: рабочий режим и режим поиска. Режим поиска необходим для введения компаратора в область рабочей точки. Для этого в усилитель 11 введена положительная резонансная об атная связь на частоте 1-2 Гц, состоящая из резисторов 13, 14 и конденсаторов 15, 16. Если сердечники 2 магнитного компаратора

насыщены, коэффициент передачи компаратора близок к нулю, отрицательная обратная связь цепи компенсации разомкнута и выполняется условие самовозбуждения, усилителя 11 через положительнук обратную связь (элементы 13, 14, 15, 1б5. В обмотке 3 протекает переменный ток - осуществляется режим поиска рабочей точки компаратора. В момент равенства (1)

изнЛ

насьйцёние сердечников компаратора исчезает .и замыкаетс.я петля отрица.тельной рбратной связи. Возбуждение усилителя 11 срывается и устройство оказывается в рабочем режиме. В рабочем режиме условие возбуждения усилителя 11 не выполняется, так как он охвачен глубокой отрицательной 40 обратной связью цепи компенсации через компаратор.

Таким образом, предлагаемый трансформатор постоянного тока имеет следующие преимущества: уменьшены пульсации частоты модуляции в выходном

напряжении, что способствует увеличению точности измерения при сохранении широкополосности; автоматизированы процесс введений устройства в рабочий режим и процесс измерения тока и отдала необходимость в операторе.

Формула изобретения

, - -

Трансформатор постоянного тока, содержащий магнитные сердечники с обмотками модуляции и измеряемого тока, магнитный экран, обмотку обратнсЗй связи, генератор переменного напряжений, демодулятор, усилитель постоянного тока, две RC-цепи и шунт вызсод усилителя постоянного тока через обмотку обратной связи и через две последовательно соединенные

tt

RC-цепи соединен с общей шиной устройства, прямой вход усилители ПбдХкЛйчён между КС-цепями, выхот генератора напряжения через обмотки модулявди и дёмодулйтор пойключены : к инверсному входу усилителя, о тСличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений при сохранений ййроКополйбности устройства, между сердечниками с обмотками модуляции и экраном введены доtО полнительный сердечник и замкнутая обмотка, охватывающая %олнительный сердечник и сердечники с обмотками модуляции.

Источники информации, 15 инятые во внимание при экспертизе

1, Патент Японии 48-17807, ойуфтик,; 01.03.67.

iWs, V mag: 1, 4, p. 399, fig

(Put. f

737850

г ii,- - ., ./% ::. -.- ,Ji