Устройство для измерения тока Советский патент 1980 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к иэмери™ тельной технике и может быть исполь эовано для измерения больших токов в ашроком диапазоне частот. Из-вестно устройство для измерения тока, содержащее однофазный трансфор матор постоянного тока и дополнитель ный трансформатор тока 1, Погрешностью устройства является значительное потребление модности вторичной цепью трансформатора постоянного тока, большой коэффициент пульсаций выпрямленного тока, а также значительная погрешность измерения, обусловленная: недостаточным сглаживанием выпрямленного тока. Известно устройство для измерения тока, содержащее двухфазный трансфор матор постоянного тока, фильтр низких частот, индукционный датчик тока. 2 . Свойственное этому устройству зна чительное потребление мощности вторичной цепью трансформатора постоянного тока, обусловленное подключением вторичной обмотки индукционного датчика тока в цепь выпрямленного то ка. трансформатора постоянного тока, а также необходимость размагничива-/ ния, намагниченного измеряемым то-т ком . сердечника индукционного датчика тока и низкий частотный диапазон измерения, обусловленный ограниченным частотным диапазоном индукционного датчика тока. Целью изобретения является снижение мощности, потребляемой трансформатором постоянного тока и расширение частотного диапазона измерения. Достигается это тем, что в устройство для измерения тока, содержащее трансформатор постоянного тока, « фильтр низких частот, индукционный датчик тока, например пояс Роговского, последовательно соединенный с интегратором, выполненным в виде усилителя с емкостью в цепи обратной связи, введены второй фильтр низких частот и компаратор, причем выход трансформатора постоянного тока через фильтр низких частот подключен к одному из входов компаратора, выход усилителя подключен через второй фильтр низких частот к другому входу компаратора, а вцхсд компаратора i подключен к неинвертирующемувходу усилителя. На чертеже представлена блок-схема .устройства для измерения тока. Устройство для измерения тока содержит двухфазный трансформатор постоянного тока 1, индукционный датчи тока (пояс РОГОВСКОГО) 2, интегрирую щий усилитель 3, фильтр низких частот 4, второй фильтр низких частот компаратор 6, проводник 7 с током. Фильтр низких частот 5 включен в цепи обратной связи интегрирующего усилителя 3 к одному из входов компа ратора 6,Выход трансформатора постоянного тока 1 через фильтр низких ча тот 4 подключен к другому входу компаратора 6,выход которого подключен к неинвертирующему входу интегрирующего усилителя 3. Выход индукционjioro датчика тока 2 подключен к инвертирукяаему входу интегрирующего усилителя 3. Устройство для измерения тока работает следующим образом. При измерении переменного тока на выходе индукционного датчика 2 наводится электродвижущая сила, про порциональная производной; измеряемого тока, где D е - измеряемый ток; электродвижущая сила на выходе индуктдаонно- го датчика 2; чувствительность индукционного датчика 2, Напряжение на выходе интегрирую™ wero усилителя 3 определяется выраже ни ем edit и о напряжение на выходе интегрирующего усилите ля 3 постоянная времени интегрирующего усилителя .3; измеряемый ток. Таким образом напряжение на выхо де интегрирующего усилителя 3 пропорционально измеряемому току в шир кой полосе частот (кроме области ни ких частот и постоянного тока), В области низких частот измерение тока происходит с ошибкой, обусловленной неидеальностью операции интегрирования, вследствие конечного значения коэффициента усиления инте рирующего, усилителя 3, а также в св аи с дрейфом нулевого уровня этого интегрируюшего усилителя. Фильтр 5 Влделяет низкочастотную составляющую выходного напряжения и тегрирующего усилителя 3 в его поло се пропускания пропорционально низкочастотной составляющей измеряемог тока с сшибкой., обусловленной как н идеальностью выполнения операции ин тегрирования, так и дрейфом нулевого уровня интегрирующего усилителя З.Это напряжение поступает на вход компаратора б, где сравнивается с выходным напрях ением фильтра низких частот 4, которое в области низких частот пропорционально измеряемому току с коэффициентом передачи, определяемым вырс1жением где К, коэффициент пропорциональности при коэффициенте передачи фильтра 4 в полосе пропускания, равном 1; чувствительность трансформатора постоянного тока 1, равна Лйых/1(где выходной выпрямленньай ток трансформатора постоянного тока 1); сопротивление нагрузки в цепи трансформатора постоянного тока 1. Компаратор 6 осуществляет алгебраическое вычитание двух напряжений, поступающих на его входЕ и при надлежащем выборе его коэффициента передачи, равным К, напряжение на выходе компаратора б равно ошибке интегрирующего усилителя 3 в области низких частот, т.е. ошибке измерения тока в области низких частот. Это напряжение ошибки, имеющее знак, противоположный знаку ошибки измерения, поступает на неинвертирующий вход интегрирующего усилителя 3, компенсируя О1шбку измерения тока на выходе этого усилителя. При измерении постоянного тока интегрирующий усилитель 3, компаратор 6, фильтр низких частот 5 образуют по второму входу компаратора б цепь, отслеживающую напряжение на выходе фильтра 4, пропорционально измеряемому току. Полоса пропускания фильтра 5 составляет не более нескольких десятков герц, что обеспечивает пропорциональность выходного напряжения интегрирующего усилителя 3 измеряемому току в широком диапазоне частот и позволяет существенно снизить мощность потребляемую вторичной цепью трансформатора постоянного тока 1. Формула изобретения Устройство для измерения тока, содержащее трансформатор постоянного тока, фильтр низких частот, индукционный датчик тока, например пояс РОГОВСКОГО, последовательно соединенный с интегратором, выполненным в виде усилителя с емкостью в цепи обратной связи, отличающеес я тем, что, с целью снижения мощности, потребляемой трансформатором постоянного тока и расширения частотного диапазона измерения, оно снабжено вторым фильтром низких частот и компаратором, причем выход трансформатора постоянного тока через фильтр низких частот подключен к од-

ному из входов компаратора, выход усилителя подключен через второй фильтр низких частот к другому входу компаратора, а выход компаратора подключен к неинвертирующему входу усилителя ,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1.Белицкая М.С., Лиманов Е.А, Трансформаторы постоянного тока и напряжения. М.-Л., Энергия, 1964, с,136, рис.4-9.

2.Роэин Г.И., Шелкин А.П. Бесконтактное измерение электрических токов. М.; Атомиздат , 1974, с.4951, рис. 2.8г.