Датчик постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК G01R19/20 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля тока низковольтных электроустановок постоянного тока.

Известен датчик постоянного тока, содержащий магнитоуправляемый контакт, расположенный в магнитном поле катушки, обтекаемой контролируеNMM током, источник магнитного поля смещения, выполненный, например, в виде постоянного магнита, и элементы, регулирующие положение постоянного магнита относительно магнитоуправляемого контакта 1.

Недостатком известного датчика является сложность конструкции катушки датчика, а также значительные габариты, обусловленные относительно большим числом витков катушки, необходимых для создания магнитного поля, достаточного для замыкания магнито-управляемого контакта.

Наиболее близким по.технической сущности к предлагаемому является датчик .постоянного тока, содержащий магнитный усилитель, о,бмотка управления которого включена в цепь контролируемого тока, генератор прямоугольныас ш-тульсов в цепи переменного тока магнитного усилителя, выпрямитель, присоединенный своим входом к выходу магнитного усилителя, и нагрузочный резистор, шунтированный -ксгаденсатором, подключенный к выходу выпрямителя С2.

Известный датчик потребляе значительную мощность по цепи переменного тока и имеет относительно не10большой линейный участок характеристики, ограниченный выходным напряжением генератора прямоугольных импульсов .

Цель изобретения - расиирение

15 линейности характеристики и снижение потребляемой мощности по цепи переменного тока.

Поставленная цель достигается тем, что в датчик постоянного тока,

20 содержащий магнитный усилитель, обмотка управления которого включена во входную цепь, генератор прямоугольных импульсов в цепи переменного тока магнитного усилителя, вы25прямитель, присоединенный своим входом к выходу магнитного усилителя и нагрузочный резистор, шунтированный конденсатором, введен усилитель на транзисторе и источник пи30тания, причем переход эмиттер-база транзистора присоединен к выходу выпрямителя, а переход база-коллектор через нагрузочный резистор соединен, с источником питания. На фиг, 1 изображена блок-схема датчика постоянного тока( на фиг. 2 зависимость выходного напряжения датчика от кратности контролируемого тока по отношению к ноглинальному значению. Датчик постоянного тока содер жит магнитный усилитель 1 (фиг,1 имеющий- обмотку 2 .управлений, включенную во входную цепь, обМотку 3 цепи переменного тока, гене ратор 4 прямоугольных импульсов) включенный в цепь переменного тока магнитного усилителя, выпрямитель 5 вход которого соединен с выходом магнитного усилителя 1, усилитель на транзисторе б, нагрузочный резис тор 7, шунтированный конденсатором 8, и источник 9 коллекторного питания транзистора б. Транзистор б усилителя включен по схеме с общей базой, причем переход эмиттер-база транзистора присоединен к выходу выпрямителя 5, переход база-коллектор транзистора через нагрузочный резистор 7, шунтированный конденсатором 8, включенный в цепь коллектора транзистора, присоединен к выводам источника 9 коллекторного питания. Датчик постоянного тока работает следующим образом. При наличии тока в токоведуцей шине электроустановки по обмотке 2 управления магнитного усилителя 1 протекает часть 3( контролируемого тока токоведущей шины, которая осуществляет подмагничивание магнитопровода магнитного усилителя 1, Одно временно в обмотки 3 цепи переменного тока магнитного усилителя 1 с выхода генератора 4 прямоугольных импульсой поступает переменное напряжение прямоугольной формы, под действием которого в цепи переменного тока магнитного усилителя 1 протекает переменный ток, являющийся выходным током магнитного усилителя 1 Выходной ток магнитного усилителя выпрямляется двухполупериоднь выпря мителем 5 и с его выхода поступает в цепь перехода эмиттер-база транзис тора 6 усилителя, являющегося нагруз кой выпрямителя 5..При этом среднее значение выпрямленного выходного тока магнитного усилителя пропорционально току Лу, протекающему по обмотке 2 управления магнитного усили теля, и следовательно, контролируемому току в токоведущей шине электро установки. Так как коэффициент по току транзистора, включенного по схеме с общей базой равен единице, то значение колЛекторного тока транзистора 6 оказывается также пропорциональным току J и контролируемому току. Коллекторный ток транзистора 6, протекая по нагрузочному резистору 7, создает на его сопротивлении падение напряжения Ц , являющееся выходным сигналом датчика,.Конденсатор 8, шунТИРУЮ1ДИЙ нагрузочный резистор 7, сглаживает пульсации выходного сигна-ла датчика. Характеристика датчика представляет собой зависимость падения напряжения на нагрузочном резисторе 7 (фиг,2) от тока 3, в обмотке 2 управления магнитного усилителя, выраженному в кратностях по отношению к его номинальног/iy значению J , В известнЕлх устройствах линейный участок характеристики ограничивается значением напряжения генератора 4 прямоугольных, импульсов, повышение которого приводит к увеличению мощ ности генератора и росту габаритов, В предлагаемом датчике расширение линейной части характеристики в область больших значений контролируемого тока, причем без снижения ее крутизны определяется напряжением источника 9 коллекторного .питания, которое выбирают большим по абсолютному значению, чем напряжение генератора прямоугольных импульсов. При этом габариты датчика не возрастают. Кроме того, расширение линейной части характеристики датчика при одновременном снижении потребления МОЩНОСТИ по цепи переменного тока происходит за счет снижения сопротивления нагрузки магнитного усилителя, так как усилитель на транзисторе, включенном по схеме с общей базой, имеет малое входное сопротивление, существенно меньшее сопротивление нагрузочного резистора 7, Снижение сопротивления нагрузки магнитного усилителя датчика позволяет в свою очередь снизить напряжение генератора прямоугольных импульсов по сравнению с прототипом и уменьшить его мощность и габариты Использование предлагаемого датчика позволяет увеличить диапазон контролируемых токов и снизить стоимость устройств контроля тока в электроустановках постоянного тока. Формула изобретения Датчик постоянного тока, содержащий магнитный усилитель, обмотка управления которого включена во входную цепь, генератор прямоугольных импульсов в цепи переменного тока магнитного усилителя, выпрямители присоединенный своим входом к выходу

магнитного усилителя, и нагрузочный резистор, шунтированный конденсатором, отличаюднйся тем, что, с целью расширения линейности характеристики и снижения потребляемой мощности по цепи переменного тока, введен усилитель на транзисторе, и источник питанияг причем переход эмитТер-база транзистора присоединен к выходу выпрямителя, а переход база-коллектор через нагрузочный резистор срединен с источником питания.

Источники информсщии, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3634794, кл. 335-153, 1972.

2.Могилевский Г.В. и др. Бесконтактные устройства защиты для низковольтных электрических аппаратов, М.,.Энергия, 1971, с. 27-30,

рис. 9 (прототип).