Магнитный датчик максимального тока Советский патент 1981 года по МПК G01R19/00 

1

Изобретение относится к электроизмеритель ной технике и предназначено для фиксации уровня тока в преобразователях аналоговых величин в дискретные.

Известен бесконтактный датчик тока, содержащий автогенератор выполненный на триоде и двух магнитных сердечниках, причем на одном сердечнике расположены две согласно соединенные обмотки, включенные соответственно в базовую и коллекторную депи триода, а на другом сердечнике, выполненном из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, расположены две встречно соединенные обмотки, включенные соответственнно в базовую и коллекторную цепи триода, и нагрузочная обмотка, осуществляющая срыв генерации в зависимости от протекающего в ней тока 1.

Недостаток известного устройства заключается в малом быстродействии датчика.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является магнитный датчик максимального тока, содержащий сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса, входную обмотку, выходную обмотку и обмотку смещения, подключенную через резистор и элемент задержки нарастания тока к источнику тока смещения 2.

Недостаток указанного устройства заключается в том, что выходной сигнал имеет колоколообразную форму, что приводит к запаздыълнлю с абатывания устройств, подсоединенных к магнитному датчику максимального тока, и кроме того, в связи с эффектом шунтирования выходной обмотки обмоткой смещения,

10 ограничивается возможность регулирования уровня срабатьгаания магнитного датчика максимального тока.

Целью изобретения является повыщение быстродействия срабать1вания устройства.

15

Поставленная цель достигается тем, что в магнитном датчике максимального тока, содержащем сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса, входную обмотку, выходную обмотку смещения, подключенную через резистор и

20 элемент задержки нарастания тока к истошику тока смешения, элемент задержки нарастания тока вьшолнен на двух транзисторах, стабилитроне, диоде, трех резисторах, а сердечник 5 снабжен вспомогательной обмоткой, причем начало обмотки смещеш1я соединено с коллектором первого транзистора и катодом стабилитрона, а эмиттер первого транзистора и анод стабилитрона соединены с общей шиной источника тока смещения, к которой присоединены эмиттер второго транзистора, один вывод второго резистора и конец вспомогательной обмотки, начало которой через диод соединено с третьим вспомогательным резистором, другой вьшод которого соединен с базой второго тран зистора и другим вьшодом второго резистора, коллектор второго транзистора соединен с базой первого транзистора и через первый резистор с первой шиной источника тока смещения к с резистором в цепи обмотки смещения Ка фиг. 1 изображена схема устройства; Нд фиг. 2 - диаграмма работы устройства. Магнитный датчик максимального тока содержит сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса 1, входную обмотку 2, выходную обмотку 3, зажимы 4 и 5 источника тока смещения , обмотку 6 смещения, резистор 7, первый транзистор 8, стабилитрон 9, первый резистор 10, второй транзистор 11, второй резистор 12, вспомогательную обмотку13, третий резистор 14 и диод. 15. На диаграмме работы устройства (фиг. 2) обозначены положения 1-3 рабочей точки сердечника на гистерезисной кривой намагничивания, кривые 4-6 - соответственно в функции времени намапшчивающая сила смещения результирующая намагничивающая сила, намагничивающая сила контролируемого тока. Принцип работы устройства состоит в следующем. В исходном состоянии транзистор 11 закрыт, транзистор 8 открыт. По обмотке 6 сме щения через резистор 7 от зажимов 4 и 5 ис точника протекает ток смещения. Рабочая точка сердечника в исходном состоянии (фиг. 2) находится в пЪложении 1. Намагничивающая сила, вызьшаемая протеканием контро;шруемого тока по входной обмотке 2 описьтается выражением U f4,) .f i cp где Epp - длина магнитной силовой линии сердечника; « - число витков обмотки управления. 50 Результирующая намагничивающая силы сердечника описьтается следующим выражением: (2) До тех пор, пока раб. на выход- 55 ной обмотке импульса нет. В момент времени, когда где Н -- коэрцетивная сила намагништания сердечника, так как при превышении током управления значения тока уставки (фиг. 2, точка ti), происходит перемагничивание сердечника и при этом рабочая точка сердечника с положения 1 проходит в точку 2 и движется в направлении точки 3. На выходной обмотке датчика формируется выходной импульс, свидетельствующий 6 превышении контролируемым током тока уставки. Сигнал со вспомогательной обмотки 13 через резистор 14 и диод 15 прикладьгеается ко входу транзистора 11 и открывает его. База транзистора 8 через открытый транзистор 11 подсоединяется к зажиму 5 источника тока смещения, при этом транзистор 8 закрьшается, что приводит к отключению источника тока смещения от обмотки смещения. В результате имеет скачкообразное приращение амплитуды магнитной индукдии ДВ и увеличение скорости dB/cIfc в момент формирования выходного сигнала. Отключение обмотки смещения от источника показано на фиг. 2 в виде скачкообразного изменения Н в момент времени ti до t2 к нулю, при этом Hpgjy j (фиг. 2), кривая, 5.имеет приращение той же величины. Длительность формирования выходного сигнала и соответственно отключенного состояния обмотки смещения определяется временем перемагничивания сердечника, что соответствует переходу его рабочей точки с 2 в 3 (фиг. 2).. Стабилитрон 9 ограничивает величину обратного напряжения на транзисторе 8 во время формирования выходного импульса, а также служит для сброса запасенной энергии индуктивного рассеивания обмотки 6 и подводящих проводов в источнике смещения. В целом, улучшение параметров выходного сигнала датчика, а именно, получение прямоугольного-сигнала, вместо колонообразного, достигается увеличением скорости dB/c)t и приращением амплитуды магнитной индукции ДВ в момент формирования выходного сигнала. Формула изобретенияМагнитный датчик максимального тока, содержащий сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса, входную обмотку, выходную обмотку и обмотку смещения, подключенную через резистор и элемент задержки нарастания тока к jiCTO4HHKy тока смещения, о т л ичающ-ийся тем, что, с целью повыше1шя быстродействия, элемент задержки нарастания тока вьшолнен на двух транзисторах.