Измерительный трансформатор постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК H01F38/40 

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в системах автоматического регулироваг ния для измерения и суммирования сигнгшов постоянного тока.

Известны измерительные трансформаторы постоянного тока, в которых суммирование сигналов постоянного тока осуществляется путем суммирования ампервитков двух измерительных обмоток. В трансформаторах величина выходного сигнгша пропорциональна магнитной индукции постоянного поля, а магнитная ийдукция пропорциональна сумме ампервитков измерительных обмоток, йричем коэффициент пропорционёшьности между магнитной индукцией и каждым из,двух суммируемых токов один и тот же t1.

В данных трансформаторах отсутствует возможность изменения коэффициента пропорциональности между ампервитками и индукцией для каждого из суммируемых токов в отдельности, поэтому 1рансформаторы позволяют суммировать только токи, величины гьмпервитков которых имеют сравнимые значения (соизмеримы). Недостатком измерительного трансформатора является также ограниченный диап.азон измеряемых токов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является трансформатор, содержащий два концентрически расположенных относительно друг друга цилиндрических магнитопровода, между которыми размещена измерительная обмотка постоянного то10ка, а в глухой концентрической расточке внутреннего цилиндрического магнитопровода размещена выходная обмотка переменного тока 2.

Однако известный трансформатор

15 имеет также ограниченный диапазон измеряемого тока.

Целью изобретения является расширение функционгшьных возможностей путем увеличения диапазона регулирования,

20 суммируемых токов.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительный трансформатор постоянного тока, содержащий два концентрически расположенных относительно

25 друг друга цилиндрических магнитопровода, между которыми размещена измерительная обмотка постоянного тока, выходную обмотку переменного тока, размещенную в концентрической расточ30ке внутреннего цилиндрического магнитопровода, и подвижный сердечник, расположенный в. отверстии внешнего цилиндрического магнитопровода, вве дены дополнительный цилиндрический ьегнитопровод, вторая измерительная обмотка постоянного тока, дополните ный цилиндрический магнитопровод ра положен по оси симметрии измеритель ного трансформатора, вторая измерительная обмотка постоянного тока размещена между внутренним цилиндри ческим магнитопроводом и дополнител ным магнитопроводом,а подвижный сер дечник выполнен из двух частей, раз деленных зазором, одна из которых размещена на дополнительном цилиндр ческом магнитопроводе, а другая - н внутренней поверхности внешнего цилиндрического магнитопровода. При Тсжомустройстве магнитная и дукция постоянного поля для каждой обмотки имеет свой коэффициент пропорциональности между ее ампервитка ми и создаваемой ею магнитной индук цией. Это позволяет варьировать сум мированием величин входных сигналов в широких пределах. Так как выходной сигнал, снимаемы с обмотки переменного тока, пропорционален магнитной индукции в ее цилиндрическом магнитопроводе,которая определяется суммой магнитных индукций, создаваемых каждой измерительной обмоткой, то, регулируя (при неизменных ампервитках каждой из из мерительных обмоток) положения подвижных сердечников, изменяют индукизию, создаваемую каждой обмоткой в широких пределах. Это позволяет получить соизмеримые значения магнитных индукций в цилиндрическом 1 нгнитопроводе с выходной обмоткой от обеих измерительных обмоток при большой разнице в ампервитках суммируемых токов, т. е. устройство позволяет суммировать небольшие ампервитки первой измерительной обмотки с большими ампервитками второй измерительной обмотки и наоборот небольшие ампервитки второй измеритель ной с большими ампервитками первой измерительной обмотки, причем разниц в величинах суммируемых сигналов регулируется подвижными сердечниками. На фиг. 1 показан измерительный трансформатор, общий вил; на фиг.2 схема включения обмоток измерительнего- трансформатора. 5 стройство содержит два концентри чес1|и расположенных относительно доуг друга цилиндрических магнитопро вода 1 и 2 .и ци/ индрический магнитогровод 3, располо:$сенный по оси симметрии, и подвижный сердечник, выполненный из двух частей 4 и 5, разделенных зазором, одна из которых размещена на внутренней поверхности Енешнего .цилиндрического магнитопровода 1, а другая - на допо лнительном цилиндрическом магнитопроводе 3. Между магнитопроводами 1 и 2,. 2 и 3 разкещены измерительные обмотки б и 7 постоянного тока. В цилиндрическом магнитопроводе 2 выполнена концентрическая расточка, в которой размещена выходная обмотка 8 переменного тока. Магнитопровод вокруг обмотки 8 замкнут, а магнитопроводы вокруг обмоток б и 7 разомкнуты соответственно воздушными зазорами 9 и 10. Зазор 9 образован магнитопроводом 2 и сердечником 4, а зазор 10 - магнитопроводом 2 и сер- : дечникомЗ. Величины зазоров 9 и 10 регулируются подвижными сердечниками 4 и 5. Между сердечниками 4 и 5 имеется воздушный зазор 11. ТЪстоянный магнитный поток 12, создаваемый рбмоткой б, проходит через магнитопроводы 1 и 2, воздушный зазор 9 и сердечник 4. Постоянный магнитный поток 13, создаваемый обмоткой 7, проходит через магнитопроводы 2 и 3, сердечник 5 и воздушный зазор 10. Таким образом, через магнитопровод 2 проходят магнитные потоки 12 и 13. беличины магнитных потоков 12 и 13 зависят соответственно от ампервитков обмоток 6 и 7 и зазоров 9 и 10. Чтобы постоянный магнитный поток 12 не заходил в магнитопровод 3, а поток 13 - в магнитопровод 1, проводимость постоянному магнитному потоку зазоров 9 и 10 при их максимальных величинах значительно превышает проводимость постоянному магнитному потоку зазора 11 между сердечниками 4 и 5. Индуктивность обмотки 8 переменного тока определяется магнитной проницаемостью магнитопровода 2, в котором он а р асположе на. Магнитная.проницаемость магнитопровода 2 определяется как параметрами электрической, магнитной цепей переменного тока, так и значением магнитной индукции постоянного поля, создаваемого обмотками € и 7. При заданных габаритах измерительного трансформатора обмоточных данных обмотки 8 индуктивность последней однозначно определяется величиной магнитной индукции постоянного поля. При согласном включении обмоток б и 7 постоянные магнитные потоки 12 и 13 в магнитопроводе 2 совпадают по направлению, позтому индуктивность обмотки 8 пропорциональна сумме магнитных потоков 12 и 13. Если обмотки б и 7 включены встречно, то индуктивность обмотки 8 гфопорциональна разности магнитных потоков 12 и 13, т.е. измерительный трансформатор позволяет измерять сумW или разность постоянных токов обмоток б и 7. Диапазон измеряемых токсв при их суммировании или вычитании регулируется для каждой обмотки отдельно сердечниками 4 или 5. Это позволяет рас ширить диапазон регулирования значений суммируекЕых токов. Обмотки 6 и 7 включены в цепи измеряемых токов (фиг.2). Выходная обмэтка 8, включенная на переменное на ряжение, подключена через выпрямител 14 последовательно с резистором 15. На резистор 16 подается опорное напр хение постоянного тока, снимаемое с резистора 17. Резисторы 15 и 16 вклю чены между собой по схеме сравнения. Величина выходного напряжения,-снимаемого с резистора 15 и 16 пропорщиональна алгебраической сумме изьеряемых токов. Измерительный трансформатор работает следующим образом. При измерении суммл токов на выходную обмотку 8 подается переменное напряжение. Подвижными сердечниками 4 и 5 устанавливают пределы измеряемых токов. При отсутствии токов в обмотках б и 7 индуктивность обмотки 8. максимальна и на резисторе 15 имеется минимальное напряжение. Посредс :вом резистора 17 устанавливают на .резисторе 16 такое же напряжение. На (выходе схемы сигнал отсутствует. Чер сбмотки 6 и 7, включенные согласно, щопускают измеряемые токи. Создаваемый ими постоянный магнитный поток в магнитопроводе 2 равен сумме вгнитныx потоков 12 и 13. Величины КВГНИТНЫХ индукций постоянного ПОЛЯ создаваемых потоками 12 и 13, имеют гриближенно одно значение. Б результате уменьшения индуктивности обмотки 8 возрастает падение напряжения на резисторе 15 и на выхо де схемы появляется сигнал, пропорциональный cy.-iMe измеряемьох токов. Если требуется суммировать меньши значения токов обмотки 6 при тех же значениях токов обмотки 7, то при неизменном зазоре 10 уменьшают зазор 9 сердечником 4. В этом, случае 1«гнитный поток 12 снижается за счет уменьшения тока обмотки 6, но за сче уменьшения зазора 9 он сохраняет прежнее занчение, поэтому значения кагнитных индукций, определяемых готоками 12 и 13, соизмеримы. При необходимости суммирования больших значений токов обмотки 7 при тех же значениях токов обмотки 6 увеличива кгг зазор 10 сердечником 5. За счет этого магнитный поток 13 почти не изменится и величины магнитных индук иий останутся на соизмеримом уровне При измерении разности (арифмети чэской) двух токов обмотки 6 и 7 вкл чэны встречно. Если ампервитки обмот 6 и 7 равны между собой, то обмотка не подмагничивается и на выходе схе сравнения сигнал отсутствует. Подма ничивание обмотки 8 пропорционально разности ампервитков измерительных обмоток 6 и 7, поэтому на выходе схемы появляется сигнал, пропорциональный указанной разности ампервитков. Если требуется измерить разницу при возросших значениях тока обмотки 6 и прежних значениях тока обмотки 7, то увеличиван т зазор 9 при неизменном зазоре 10. Таким образом, при неизменных виткаис обмоток 6 и 7 путем изменения зазоров 9 и 10 поддержийают магнитную индукцию постоян- ного поля от обеих обмоток на одном уровне. Это позволяет в широком диапазоне регулировать значения суммируемых токов. Предлагаемое изобретение расширяет область применения устройства и устраняет необходи-мость разработки ряда измерительных трансформаторов постоянного тока на ограничение диапазона измерения суммируемых токов, благодаря чему упрсяцается устройство в целом, снижается его стоимость и габариты. Формула изобретения Измерительный трансформатор постоянного тока,содержащий два концентрически расположенных относительно друг друга цилиндрических магнитопровода, между которьми размещена измерительная обмотка постоянного то- ка, выходную обмотку переменного тока, размещенную в концентрической расточке внутреннего цилиндрического магнитопровода, и подвижный сердечник, расположенный в отверстии внешнего цилиндрического магнитопровода,.о т личающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем увеличения диапазона регулирования суммируемых токов, в него введены дополнительный цилиндрический магнитопровод, вторая изме рительная обмотка постоянного тока, дополнительный цилиндрический магнитопровод расположен по оси симметрии измерительного трансформатора, вторая измерительная обмотка постоянного тока размещена между внутренним цилиндрическим маг.нитопроводом и дополнительным магнитопроводом, а подвижный сердечник выполнен из двух частей, разделенных зазором, одна из которых размещена на дополнительном цилиндрическом магнитопроводе, а другая - на внутрен«ей поверхности внешнего цилиндрического магнитопровода. Источники информации, принятые во виимание при экспертизе 1.Спектор С.А. Измерение больших постоянньсс токов. Энергия, 1978, с. 24-25. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2881469/24-07, кл. Н 01 F 40/12, 1979.

JT

/ VX-.

8

1

X

Фи91