SU1705753A1

SU1705753A1 - Измеритель посто нного тока

Info

Publication number: SU1705753A1
Application number: SU894748487A
Authority: SU
Inventors: Валентин Васильевич Калиниченко
Original assignee: Объединенный Институт Ядерных Исследований
Priority date: 1989-10-11
Filing date: 1989-10-11
Publication date: 1992-01-15

Abstract

Изобретение относитс к средствам измерени посто нных токов большой силы. Цель изобретени - повышение динамической точности измерени - дл этого в устройство введены мостовые выпр мители 20 и 2t, резистор 23 и конденсатор 24, тиристорна оптопа- ра 25, нелинейный делитель 22 тока. Протекающий через измерительную обмотку 1 ток вызывает разбаланс в преобразовател х 3 и 4 неравновеси амперУ . i-YYYVV ШГ1 - Я витков обмоток 1 и 2. Преобразователь 3 состоит из магнитопроводов 5 и h, обмоток возбуждени 7 и 8 и синхронного демодул тора 9. Преобразователь 4 состоит из магнитолровода 10, обмотки возбуждени 11, резистора 12 и демодул тора 13. Магнитопроводы 5,Ь,Ю и обмотки 7,8 и 11 помещены в магнитный экран 14. Под действием разбаланса генератор 15 возбуждени с помощью выпр мител 20, делител 22 и оптопары 25 через выпр митель 21 с помощью источника 2Ь переменного напр жени включает блок Т6 формировани двупол рных импульсов, который через обмотку 11, резистор 12, демодул тор 13 и суммирующий усилитель 17, суммирующий также сигнал с выхода демодул тора 9, через усилитель 18 посто нного тока вызывает ток компенсации в обмотке 2, который пропорционален измер емому току и измер етс индикатором 19, В описании приведен пример реализации делител 22. 2 ил. I Ч 3 (Л о ел х| ел 00

Description

Изобретение относитс к электроизмерени м и может быть использовано дл измерени посто нных токов большой силы.

Целью изобретени вл етс повышение динамической точности измерени за счет снижени уровн модул ционных помех на входе индикатора.

На фиг.1 приведена блок-схема измерител посто нного тока,- на фиг.2 - пример выполнени нелинейного делител тока.

Измеритель посто нного тока содержит измерительную 1 и компенсационную 2 обмотки, преобразователи 3 и 4 неравновеси ампер-витков обмото

I и 2. Преобразователь 3 включает магнитопроводы 5 и 6с обмотками 7 и Н возбуждени , а также синхронный демодул тор 9. Преобразователь 4 включает магнитопровод 10 с обмоткой

II возбуждени , а также резистор 12 и демодул тор 13. Кагнитопроводы 5, 6 и Ю соответственно с обмотками У, 8 и 11 помещены в магнитный экран 14 поверх которого размещены обмотки 1 и 2.

- Измеритель посто нного тока содержит также генератор 15 возбуждени , блок 16 формировани двупол рных импульсов , суммирующий усилитель 17, усилитель 18 посто нного тока, индикатор 19, мостовые выпр мители 20 и 21, нелинейный делитель 22 тока, резистор 23 и конденсатор 24, которы образуют нагрузочную КС-цепочку, ти- ристорную оптопару 25, источник 26 переменного напр жени .

Измерительна обмотка 1 соединена- с входными зажимами 27 и 28 устройства .

Обмотки возбуждени 7 и 8 соединены последовательно-встречно, первый вывод обмотки 8 соединен с первым выходом основной частоты генератора 15. возбуждени , второй вывод которог соединен с вторым выводом переменног тока мостового выпр мител 20. Первый выход переменного тока выпр мител 20 и первый выход основной частоты генератора 15 возбуждени соединены между собой.

Объединенные вторые выводы ток 7 и 8 соединены с сигнальным вхо«- дом синхронного демодул тора У, управл ющий вход которого соединен с выходом удвоенной частоты генератора 15 возбуждени .

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Второй выход блока 16 формировани двупол ркых импульсов через резистор 12 соединен с вторым выводом обмотки 11 возбуждени . Выводы резистора 12 соединены со входами демодул тора 13, выход которого соединен с первым входом суммирующего усилител 17, второй вход которого соединен с выходом синхронного демодул тора 9.

Первый выход усилител 18 посто нного тока через индикатор 19 соединен с первым выводом компенсирующей обмотки 2, второй вывод которой соединен с вторым выходом усилител 18 посто нного тока.

Выходы посто нного тока мостового .выпр мител 20 соединены с соответствующими входами нелинейного делител 22 посто нного тока, выходы которого соединены с управл юг{ими входами ти- ристорной оптопары 25, первый силовой вход которой через параллельно сонди-. ненные резистор 23 и конденсатор 24 соединен с первым выходом посто нного тока мостового выпр мител 21, второй выход которого соединен с вторым силовым входом оптопары 25. Второй вывод переменного тока мостового выпр мител 21 соединен с вторым выводом источника 26 переменного напр жени . Первые выводы выпр мител 21 и блока 16 объединены} второй вывод блока 16 соединен с первым выводом источника 26 переменного напр жени .

Нелинейный делитель 22 тока (фиг.2) содержит транзистор 29, коллектор которого вл етс первым выходом, база транзистора 29 через резистор 30 соединена с базой транзистора 31, первым выводом резистора 32 и анодом стабилитрона 33, катод которого вл етс первым входом делител 22 и соединен с первым выводом резистора 34 и через резистор 35 с эмиттером транзистора 29, второй вывод резистора 34 соединен с эмиттером транзисора 31, коллектор которого вл етс вторым входом делител 22 и соединен со вторым выводом резистора 32 и анодом стабилитрона 36, катод которого вл етс вторым выходом делител 22.

Устройство работает следующим образом .

Измер емый ток 1, подводимый к входным зажимам 27 и 28 устройства, протекает по измерительной обмотке 1 (с числом витков Уц) и создает в маг- нитопроводах 5,6,10 и магнитном 14 магнитодвижущую силу (м.д.с) IWyj. Подмагничивание магнитопроводов 5 и 6 м.д.с. посто нного тока (м.д.с. подмагничиваник &IW в начальный момент равна IWH) приводит к резкому уменьшению индуктивностей обмоток 7, 8 возбуждени , вследствие чего происходит увеличение тока возбуждени в цепи этих обмоток. Ток возбуждени выпр мл етс мостовым выпр мителем 24 и подводитс к нелинейному делителю 22 тока. С выхода нелинейного делител 22 часть выпр мленного тока возбуждени поступает на управл ющий вход тиристорной оптопары 23. При определенной величине подмагничива- ки магнитопроводов 5 и 6 выходкой ток нелинейного делител 22 превысит величину входного тока включени оптопары 25 и произойдет ее включение. При этом мостовой выпр митель 21 нагружаетс на относительно небольгаое сопротивление резистора 23, и ко входу блока 16 формировани двупол рных импульсов подводитс переменное напр жение от источника 26 переменного напр жени .

При нодаче переменного напр жени :на вход блока 16 формировани двутю- л рных импульсов последний приводитс |в действие, С его выхода двупол рные Импульсы через резистор 12 подвод тс к обмотке 11 возбуждени . При этом приводитс в действие второй иреобра- ,зователь 4 неравновеси ампервитков. (Первый преобразователь 3 неравновеси ампер-витков вводитс в действие сразу же при включение измерител посто нного тока независимо от наличи или отсутстви подмагничивани магни- топроводов устройства м.д.с. посто нного тока.

Под действием м.д.с. IV и преобразователи 3 и 4 неравновеси ампервит- ков вырабатывают напр жени разбаланса . Соответственно на выходе суммирующего усилител 17 по вл етс управл ющее напр жение, которое поступает на вход усилител 18. Под действием этого управл ющего напр жени усилитель 18 вырабатывает ток 1|, , который, протека по компенсационной обмотке 2 (с числом витков Wj,,), создает м.д.с. 1RWK (в магнитопроводах 5,6,10 и экране Ю, направленную навстречу м.д.с. IW. В результате такого действи контура отрицательной обратной св зи устанавливаетс равно-

весите состо ние (м.д.с. OOMOTJи 1 уравновешиваетс м.д.с. пометки /М, описываемое соотношением

IV к - 1К ДЛ„ „,

где УО действующее значение разбаланса ампер-витков оь.ютсж и 2 (действующее рассогласование в контуре авторегулировзние) . При большом

усилении усилител 18 действующее

рассогласованиеД W q становитс пренебрежимо малым, и

IK V-V

т.е. ток 1 к вл етс высокоточной

мерой тока I. Ток 1 измер етс индикатором 19.

Как только з процессе рассмотренного действи контура авторегулирова- ни разбаланс ампервитков уменьшитс

Q до малого значени , практически исчезает Подмагничивание магнитопроко- дов 5 и 6 м.д.с. посто нного тока. Индуктивность обмоток 7 и 8 возбуждени резко увеличиваетс , ток возбуж-

5 дени резко уменьшаетс . Это приводит к уменьшению тока на выходе нелинейного делител 22 и как только его величина станет меньше величины входного тока включени оптопары 25, пос-

0 ледн выключаетс . Нагрузочна КС- цепочка (23,24) облегчает процесс выключени оптопары 25.

Выключение оптопары 25 приводит к размыканию цепи посто нного тока

5 мостового выпр мител 21, что приводит к размыкании цепи ::одачи переменного напр жени на вход блока 16 от источника 26. Это приводит к прекращению действи блока 16 и соответствен-

0 но второго преобразовател А неравновеси ампер-витков. Сигнал рассогласовани дл контура авторегулировани вьфабатываетс только первым преобразователем 3 неравновеси ампер-витков.

5 Преобразователь 3 неравновеси

ампервитков работает в режиме магнитного модул тора с удвоением частоты. К его обмоткам 7 и 8 возбуждени подводитс напр жение синусоидальной или

пр моугольной (меандр) формы частоты

F. При наличии подмагничивани магни- топроводов 5 и 6 посто нным током (UIW/0) на объединенном выводе обмоток 7 и 8 по вл етс (относительно общей шины генератора 15, например) напр жение частоты 2F, причем при малых значени х &IW (примерно до ампер-витков) амплитуда указанного - напр жени удвоенной частоты пропор-

циональна велтпше Д 1 V , а фаза изме- п етс на 1НП при изменении знака Д IW . Соответственно посто нна составл юща выходного напр жени синхронного демодул тора Ч пропорциональна разбалансу AIW , а пол рность измен етс при изменении знака Д1У .

Во втором преобразователе 4 неравновеси ампер-витковм.д.с. к обмотке И возбуждени через резистор 12 подаетс переменное напр жение, представл ющее собой периодическую последовательность двухпол рных импульсов напр жени одинаковой амплитуды и дли-

0,5Т (4И тельности , при этом длительность, Т - период повторени импульсов)с Это напр жение вырабатываетс блоком 16 формировани двухпол рных импульсов. При отсутствии подмагничивани магнитопровода 10 посто нным током () ток через резистор 12 представл ет собой периодическую последовательность разнопо- л рных импульсов, равных по амплитуде (это ток намагничивани магнито- провода 10, в первом приближении при отсутствии насыщени магнитопрово- да 10 амплитуда импульсов тока в обмотке 11 и, соответственно, в резисторе 12 определ етс амплитудой импульсов приложенного напр жени и их длительностью). Напр жение с резис-

1 атаке е / КЗУ ( и выгае: Uc „- напр жение стабилизации стабилитрона 33, Kj4H 39 номинальные значени соответственно резисторов 34 и 35). Значение ..„устанавливаетс

тора 12 поступает на вход демодул тора 13. напр жение на выходе 35 на УР°вне (не бол ее; номинального демодул тора 13 равно нулю.входного тока включени используемой

IIpnAIW/O положительные и отрицательные импульсы тока в цепи обмотки 11 не равны по амплитуде. Это объ сн етс следую цим образом. В тот полу- 40 22 тока обеспечивает (кроме прочего) период напр жени возбуждени , когда ограничение тока возбуждени (на м.д.с обмотки 11 совпадает по направлению сДШ, магнитопровод 10 насыщен и амплитуда импульсов тока в обмотке велика (определ етс омическим сопро- 45 лансов ампервитков, благодар чему тивлением цепи и приложенным напр же- после таких возмущений за минимальное нием). Когда м.д.с. обмотки 11 направлена навстречу &IW амплитуда импуль-

13МОке- лее; f

лючен тиристорной оптопары 25.

Рассмотренный нелинейный делитель тока обеспечивает (кроме прочего) таничение тока возбуждени (на уровне .+ os/ W что Устран ет перегрузки генератора 15 возбуждени при возникновении больших разба-

сов тока I m в цепиобмотки 11 приближенно определ етс соотношением: JQ I W. &IW (У. -число витков об-ТП иU

мотки возбуждени 11). Соответственно будет отличным от нул и напр жение на выходе демодул тора

3.55

Магнитный экран 14 выполн ет две

основные функции: ослабл ет передачу переменных состарч кш х тока из обмоток 7, 8 и 11 в обмотки 1 и 2, обесврем восстанавливаютс высокие метрологические характеристики первого преобразовател 3 неравновеси ампер- витков (и устройства в целом).

Как следует из описани работы устройства, после его включени и автоматического ввода в рабочий режим второй преобразователь неравновеси ампер-витков выключаетс . При его выключении источником модул ционных помех вл етс лишь первый преобразователь 3 неравновеси ампер-витков.

печипает пр мую передачу (через магнитную св зь) переменной составл ющей измер емого тока в цепь пцгикатора 19, улучша тем самым динамические характеристики устройства.

Нелинейный делитель 22 тока (фиг.2) работает следующим образом.

При малой величине тока I , подво-

D

димого к его входным выводам (что имеет место при отсутствии разбаланса ампер-витков измерительной и компенса«- ционной цепей), этот ток протекает 5 через резистор 34 и транзистор 31, не ответвл сь в выходную цепь (так как падение напр жени на указанном участке цепи меньше напр жени стаби- лизадаи стабилитрона 36). Если величина входного тока 1 & станет превьг0

5

U

ой/К, падение

0

шать значение Ig Ј напр жени на промежутке коллектор - эмиттер транзистора 31 станет резко увеличиватьс . Если при этом общее падение напр жени на входе нелинейного делител 22 превысит напр жение стабилизации стабилитрона 36, на выходе делител 22 по витс ток «, максимальное значение которого

5 на УР°вне (не бол ее; номинального входного тока включени используемой

0 22 тока обеспечивает (кроме прочего) ограничение тока возбуждени (на 5 лансов ампервитков, благодар чему после таких возмущений за минимальное

13МОке- лее; f

лючен тиристорной оптопары 25.

22 тока обеспечивает (кроме прочего) ограничение тока возбуждени (на лансов ампервитков, благодар чему после таких возмущений за минимальное

врем восстанавливаютс высокие метрологические характеристики первого преобразовател 3 неравновеси ампер- витков (и устройства в целом).

Claims

Формула изобретени

Измеритель посто нного тока, содержащий измерительную и компенсационную обмотки, генератор возбуждени с выходами основной и удвоенной частоты , блок формировани двупол рных импульсов, индикатор, усилитель посто нного тока, первый выход которого через индикатор соединен с первым выводом компенсационной обмотки, второй вывод которой соединен с вторым выходом усилител посто нного тока, суммирующий усилитель, выход которого соединен с входом усилител посто нного тока, магнитный экран и два преобразовател неравновеси ампер-витков измерительной и компенсационной обмоток, первый из которых выполнен в виде двух магнитоприводов с обмотками возбуждени , которые соединены своими вторыми выводами последовательно-встречно , сигнальный вход синхронного демодул тора соединен с объединенными выводами обмоток возбуждени , управл ющий вход синхронного демодул тора соединен с выходом удвоенной частоты генератора возбуждени , первый выход основной частоты генератора возбуждени соединен с первым выводом первой обмотки возбуждени , второй преобразователь неравновеси ампер-витков выполнен в виде магнитопровода с третьей обмоткой- возбуждени , первый вывод которой соединен с первым выходом блока формировани двупол рных импульсов, демодул тора и резистора, через который обмотка возбуждени своим вторым выводом соединена с вторым выходом блока формировани двупол рных импульсов , два выводы резистора соединены с входами демодул тора, вы.чоц которого соединен с первым входам суммирующего усилител , втогой вхпд которого соединен с выходом синхронного демодул тора, магнитоп оводы первого и второго преобразователей неравновеси ампер-витков помещены в магнитный экран, поверх которого

размещены компенсационна и измерительна обмотки, выводы последней соединены с входными зажимами измерител , отличающийс тем, что, с целью повышени динамической

5 точности измерени , в него введены два мостовых выпр мител , нелинейный делитель тока, нагрузочна КС-цепочка , состо ща из параллельно соединенных второго резистора и конденсаQ тора, и тиристорна оптопара, управл ющие входы которой через нелинейный делитель тока соединены с выходами мостового выпр мител , а первый силовой вход через нагрузочную КС- 5 цепочку соединен с первым выходом второго мостового выпр мител , второй выход которого соединен с вторым силовым входом тиристорной оптопары, первый и второй выводы переменного

0 тока первого мостового выпр мител соединены соответственно с первым выводом второй обмотки возбуждени и вторым выходом основной частоты Генератора возбуждени , первый вывод

5 переменного тока второго мостового выпр мител соединен с первым входом блока формировани двупол рных импульсов , второй вход которого соединен с первым входом источника переменного

0 напр жени , второй вывод которого

соединен с вторым выводом переменного тока второго мостового выпр мител .

Фиг. 2