Устройство для измерения тока и напряжения Советский патент 1982 года по МПК G01R19/25 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при контроле эффективных значений тока и напряжения.

Известен измерительный преобразователь, содержащий термочувствительный элемент, выполненный в виде биометаллической пластины, размеш1енной внутри токоподводящей обмотки, и ме-, хано-гидравлический блок вторичного преобразования, управлянвдий орган . которого связан с концом биметаллической пластины 1.

Недостаток данного устройства заключается в нелинейной характеристике преобразования контролируемого электрического параметра. Кроме того,устройству свойственны большая тепловая инерционность и ограниченные функциональные возможности вследствие отсутствия частотного выходного сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения токз и напряжения, содержащее преобразователь контролируемого электрического параметра в перемещение, выполненный в виде металлической мембраны и укрепленных по обеим i

ее сторонам плоских кольцевых пьезоэлементов, дифференциальный струнный преобразователь перемещения в частоту-, струны которого расположены по прямой линии между противоположными стенками корпуса и жестким центром мембраны, блок регистрации, подключенный к выходу струнного преобразователя 2.

10

Известное устройство обладает линейной проходной характеристикой и имеет частотный выходной сигнал. Однако при контроле эффективных значений тока и напряжения результаты измерения носят весьма приближенный характер, поскольку использованный в устройстве первичный преобразователь контролируемого электрического параметра на названные

20 значения параметра непосредственно не реагирует.

Цель изобретения - повышение точности подобного измерительного устройства при контроле эффективных

25 значений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения тока и напряжения, содержащем преобразователь контролируемого электрического параметра в перемещение

и дифференциальный струнный преобразователь переметдени-я в частоту, выход которого подключен к блоку регистрации, преобразователь контролируемого электрического параметра в перемещение выполнен с двумя преобразующими элементами, разнесенным между собой в пространстве, а преобразователь перемещения в частоту реализован с вращающимися барабанами, вокруг которых соединены друг с другом участки струнного контура.

Пространственное расчленение первичного преобразователя в сочетании с замкнутой конфигурацией вторичног преобразователя позволяет применить в устройстве бимет.аллические преобразующие элементы, определяющим фактором реагирования которых при размещении их внутри токоподводящих катушек является именно эффективное значение контролируемого электрического параметра.

На. фиг.1 схематически представле .общий вид предлагаемого устройства для измерения тока и напряжения; на фиг.2 - поясняющие эпюры сил, дествующих на отдельные участки струн при изгибе биметаллических пластин.

Устройство содержит корпус 1 (фит.1), биметаллические пластины 2 и 3, разнесенные между собой в просранстве, и обрагценные активными слоями навстречу друг другу, последовательно включенные токоподводящие обмотки 4 и 5 для пропускания тока от источника с контролируемым электрическим параметром, ферромагнитные струны 6 и 7, вращающиеся (при растяжениии сжатии струн) барабаны 8 и 9, электромагнитные адаптеры 11 колебаний струн, операционные усилители 12 и 13, смеситель 14 Позициями 15 и 16 отмечены вводы устройства.

На фиг.2 приняты следующие условные обозначения:

, - силы,растягивающие струну 6

- силы, сжимающие струну 7;

М-р - моменты изгиба биметаллических пластин 2 и 3 при тепловом действии тока.

Устройство работает следующим образом.

При измерении эффективных значений тока или напряжения источник с контролируемым электрическим параметром подключается к вводам 15 и 16. Проходя по обмоткам 4 и 5, ток нагревает биметаллические пластины 2 и 3 до температуры, определяемой его .эффективным значением. При большом коэффициенте теплопроводимоСти корпуса 1 и медленном изменении тока пластины 2 и 3 успевают отслеживать измеряемые значения ток и развивают усилия,направления которых показаны на фиг.2. В результате действия сил fjp струна 6 растягивается и частота ее колебаний; f. возрастает согласно соотношению

где е - длина струны 6;

S - площадь поперечного сечения струны 6;

f - плотность материала струны 6; F - начальная сила натяжения

струны б.

Одновременно с этим за счет вращения барабанов 8 и 9 силами Ficослабляется струна 7 и частота ее колебаний f 2. уменьшается согласно соотношению

где 2 - длина струны 7;

S - плсададь поперечного сечения струны 7;. .

Р - плотность материала струны 7; 01 .начальная сила натяжения

струны 7.

Колебания струн 6 и 7 возбуждаются с помощью элек.тромагнитных возбудителей 10 и адаптеров 11, включенных соответственно на выходы и входы операционных усилителей 12 и 13. При замыкании цепей селективной положительной обратной связи на выходах

усил.ителей 12 и 13 имеют место напряжения, изменяющиеся с частотами f, и fg. Разностная частота, выделяющаяся в смесителе 14 и линейно зависящая от эффективных значений контролируемого электрического параметра,воспринимается блоком регистрации (на фиг.1 не показан).

Поскольку в предлагаемом устройстве отсутствуют промежуточные преобразования сил , ,, его чувствительность поддерживается на достаточно высоком уровне. Инерционность предлагаемого уст:;ройства может быть

снижена при уменьшении площади биметаллических пластин 2 и 3.

Формула изобретения

Устройство для измерения тока и напряжения, содержащее преобразователь контролируемого электрического параметра в перемацение и дифференциальный струнный преобразователь

переметчения в частоту, выход которого подключен к блоку регистрации, отличающееся тем, -гто, с Цепью повьииения точности при контроле эффективных значений, преобразователь контрояируемого электрического параметра в перемещение выполнен с двумя преобразующими элементами, разнесенными между собой в пространстве/ а преобразователь перемещения в частоту реализован с вращайщимися барабанами, вокруг которых соединены друг с другом участки струн ного контура.

Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе.

1.Денисов А.А. и др. Пневматические и гидравлические устройства автоматики. М., Высшая школа, 1978, с, 123, рис. б8а.

2.Авторское свидетельство СССР № 461382, кл. G 01 R 19/26, 1972.

гс

J