Трансформаторный функциональный преобразователь электрического тока Советский патент 1980 года по МПК G06G7/26 

(54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к преобразователям электрических величин и может быть использовано в измерительной и вычислительной технике, а также в системах автоматического регулирования в качестве датчиков мощности и действующего значения электрического тока. Известны функциональные преобразователи электрического тока 11J, выполненные на нелинейных элементах, в частности, на сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ), Недостатком этих преобразователей является ограниченный класс воспроизводимых функциональных завис1|мостей Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является трансформаторный функциональный преобразователь электрического тока с профилированными в радиальном сечении сердечниками, выполненными из ферромагнитного материала с ППГ 2. Этот преобразователь выполнен на двух функциональных трансформаторных преобразователях, входные обмотки которых вк.лючены последовательно и согласно, а выходные - последовательно и встречно. ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА К недостаткам этого преобразователя следует отнести сложность конструкции профилированных тороидальных сердечников, что существенно ограничивает их применение. Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции трансформаторного преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в трансформаторный функциональный преобразователь электрического тока, содержащий тороидальный ферромагнитный сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса, на котором расположены входная и выходная обмотки, введены мостовой выпрямитель, одна диагональ которого подключена к выходной обмотке, и сглаживающий конденсатор, включенный в другую диагональ мостового выпрямителя, а в тороидальном ферромагнитном сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса выполнены радиальные пазы, глубина которых изменяется в радиальном направлении в соответствии с зависимостью dCcp( н L . «i )o. 2бг сДК

где F(R) - закон изменения глубины радиальных в радиальном направлении; R - радиус перемагничивания

сердечника;

Нд - высота сердечника; В - остаточная магнитная

индукция;

Ф(Н) - поток вектора магнитной индукции в сердечнике, пропорциональный виду воспроизводимой функции. Йа фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 - разрез сердечника преобразователя для случая квадрат чной Функции преобразования.

Трансформаторный функциональный преобразователь электрического тока состоит из тороидального ферромагнитного сердечника 1 с прямоугольной пелей гистерезиса, в котором выполнены радиальные пазы, входной обмотки 2, выходной обмотки 3, мостового выпрямителя 4 и сглаживающего конденсатора 5.

Преобразователь работает следующим Образом,

Входная обмотка 2 преобразователя под1 лючается к источнику переменного ток4. В зависимости от величины амплтуда тока, протекающего по входной обмртке 2 преобразователя, перемагничЦвается часть сердечника 1 с радиуОом

Js-uNN

-г ли Не

где JQV амплитуда входного тока;.

л

W - количество витков входной

обмотки;

Н коэрцитивная сила материала : сердечника,

В выходной обмотке 3 при этом наводится биполярные импульсы.

Вольт-секундная площадь выходных импульсов пропорциональна изменению магнитного потока в сердечнике дФ дВ дЗ. Поэтому постоянное напряжение на выходе преобразователя пропорционально изменению магнитного потока в сердечнике. Для сердечника с 2ВгдЗ.

Учитывая то обстоятельство, что ферромагнитный сердечник преобразователя имеет радиальные .пазы, глубина которых изменяется по радиусу, а также то, что магнитное сопротивление в пазах несравнимо больше магнитного сопротивления сердечника 1, площадь радиального сечения перемагничиваемого объема сердечника будет изменяться с изменением радиуса перемагничивания в соответствии с формулой:

e{R)5 H(R)CJR, вн

где Rgi - внутренний радиус тороидального сердечника; H(R)- закон изменения эффективной высоты сердечника, т.е. закон изменения высоты сердечника в пазах.

В соответствии с этим изменение магнигтного потока в сердечнике определяется по формуле ft

-(R) - 2Bp.i H(R)dR. Дифференцируя это уравнение, получим формулу для нахождения закона изменения эффективной высоты сердечника по радиусу в зависимости от реализуемой функции преобразования

w-.i.

Используя это выражение,получим закон изменения глубины пазов по радиусу,(„). .

cSR

В случае квадратичной функции преобразования магнитный поток в сердечнике должен быть пропорционален квадрату амплитуды входного тока

(,х

Выражая ток через радиус перемагничивания, получим закон изменения магнитного потока по радиусу:

,4KJC R Hc

CP{R)w,

где К -: коэффициент пропорциональности .

Дифференцируя это уравнение, находим закон изменения глубины ради-. альных пазов по радиусу в случае квадратичной функции преобразования: 51

,-i.«

Как видно из этой формулы, закон изменения глубины радиальных пазов в

ЭТОМ случае линейный, т.е. с ростом радиуса глубина их линейно уменьшается.

Предложенный трансформаторный преобразователь электрического тока выгодно отличается от преобразователей с профилированными сердечниками, так как использование сердечников с радиальными пазами позволит существенно упростить конструкцию преобразователя, снизить его стоимость

за счет технологичности конструкции сердечника и тем самым обеспечить более широкое его применение.

Формула изобретения

Трансформаторный функциональный преобразователь электрического тока содержащий тороидальный ферромагic нитный сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса, на котором располо жены входная и выходная обмотки, отличающийся тем, что, с целью .упрощения преобразователя, он содержит мостовой выпрямитель, одна диагональ которого подключена к выходной обмотке, сглаживающий конденсатор, включенный в другую диагональ мостового выпрямителя, а в тороидальном ферромагнитном сердечнике с прямоугольной петлей гистере зиса выполнены радиальные пазы, глу бина которых изменяется в радиальном направлении в соответствии с зависимостью F(RVH --L.Ml If Л( г-, F(R} - закон изменения глубины радиальных пазов в радиальном направлении; R -радиус перемагничивания сердечника; . HQ - высота- сердечника; Вр -.остаточная магнитная индукция;p(R) - поток вектора магнитной индукции в сердечнике, пропорциональный виду воспроизводимой функции. Источники информации, тые во внимание при экспертизе .Авторское свидетельство СССР . 1183, кл. G Об с|7/2б, 1961. .Авторское свидетельство СССР 07,кл.С 06 G 7/26,1975 (протоГип) .