Изобретение относитс к измерител ным устройствам электрического тока и может быть применено дл формировани сигналов обратной св зи в силь ноточных быстродействующих системах автоматического регулировани и дл регистрации перегрузочных или аварийных токов электрических установок и сетей. Известно устройство, содержащее дроссель, в воздушном зазоре которого расположен датчик Холла, обеспечивающее большой диапазон измер емых токов 1. Его недостатком вл етс мала крутизна датчика, а также наличие больших температурных погрешностей. Известно также устройство, содержащее дроссель, охваченный шиной из мер емого тока и дополнительной обмоткой , один из выводов которой соединен с общей шиной, а другой - с п вым входом сумматора, два источника переменного напр жени питани , два выпр мител , выходы которых -подключены ко второму и третьему входам су матора , выход которого через фильтр соединен с выходной клеммой 2. Недостатком устройства вл етс кий диапазон измер емых токов. Цель изобретени - расширение ди-апазона измер емых токов. Указанна цель достигаетс тем, что в устройстве, содержащем дроссель сердечник которого охваченный шиной измер емого тока и дополнительной обмоткой, один из выводов которой соединен с общей шиной, а другой - с первым входом сумматора, два источника переменного напр жени питани , два выпр мител , выходы которых подключены ко второму и третьему входам сумматора, выход которого через фильтр соединен с выходной клеммой, сердечник дроссел выполнен П-образным, в его воздушном зазоре размещены два дроссел насыщени и соленоид, причем дроссели насыщени одними плоскост ми установлены на одной из боковых сторон дрос .сел ,а на противоположных плоскост х дросселей насыщени размещен соленоид , обмотка которого подключена к источнику посто нного тока, обмотка перемагпичивани каждого из дросселей насыщени подключена к одному из источников переменного напр жени питани через один из выпр мителей. На фиг. 1 приведена схема устройства дл измерени тока; на фиг. 2 - схема пассивного RC фильтра, одновре менно выполн ющего и функции сумматора; на. фиг. За, Зб - временные диаграммы входных и выходных напр жений сумматора. . Устройство содержит дроссель 1, сердечник которого охвачен шиной 2 . ; . измер емого тока и дополнительной об моткой 3, один из выводов которой соединен с общей шиной, а другой - с первым входом сумматс а 4, два источ ника 5 и б переменного напр жени пи тани , два выпр мител 7 и 8, выходы которых подключены ко второму и третьему входам сумматора 4, выход которого через фильтр 9 соединен с выходной клеммой, в воздушном дроссел 1 размещены два дроссел 10 и 11 насыщени и соленоид 12, причем дроссели 10 и 11 насыщени одними плоскост ми установлены на одной из боковых сторон дроссел 1, а на противоположных плоскост х дросселей 10 и 11 насыщени размещен соленоид 12, обмотка 13 которого подключена к источнику 14 посто нного тока, обмотки 15 и 16 перемагничивани каждого из дросселей 10 и 11 насыщени подключе ны к одному из источников 5 и б пере менного напр жени питани через оди из выпр мителей 7 и 8, Дл правильной работы схемы необходимо , чтобы сечение соленоида 12 было равно боковым сечени м дросселей 10 и 11 насыщени и в четыре раза меньше сечени дроссел 1. Устройство работает следующим образом . При отсутствии измер емого тока п обмотке 13 от источника 14 посто нно го тока протекает ток смещени , создающий поток смещени Ф,.,, равный потоку насыщени соленоида 12. Поток Фс замыкаетс через нижнюю часть, дроссел 1 и через боковые сечени дросселей насыщени 10 и 11, создава в них индукцию, равную половине индукции насыщени . На обмотки перемагничивани 15 и 16 дросселей 10 и 11.через входные клекмы соответствую щего выпр мител 7 или 8 подаютс пе ременные напр жени питани , создающие .переменные потоки перемагничивани Фf, этих дросселей. Если амплитуда и частота напр жени питани выбираетс такой, что при совместном действии потоков Ф и Фп насьвдение даюсселей 10 и 11 будет наступать че рач четверть периода действи напр жений питани , то в течение оставшейс части соответствующего полупериода это напр жение будет выдел тьс на выходе соответствующего выпр мител . При таком включении выпр мителей 7 и 8, .как показано на фиг. 1, на третий вход сумматора 4 будет поступать послед9вательность положительных импульсов напр жени (U.) , а на второй вход - последовательность отрицательных импульсов напр жени (Uj). Начальный коэффициент широтной модул ции обеих последовательностей напр жени равен где Т - период переменного напр жени питани ; tp - врем нахождени дросселей 10 и 11 в состо нии насыщени , равное Т/4Средние значени напр жений Uj и и а. равны « и аср -Ко Рп ., где UH - амплитуда переменного напр жени питани . Тогда на выходе, сумматора 4 будем иметь нулевой уровень сигнала Us itp + и,,ер о Мгновенные значени U и Uj при показаны на фиг. За. При протекании измер емого тока по шине 2 измер емого тока в дросселе 1 возникает магнитный поток , пр мопропорциональный этому току, замыкающийс через боковые сечени обоих дросселей 10 и 11 насыщени . При указанном на фиг. 1 направлении потоков Фсл и Фр они будут суммироватьс в дросселе 10 и вычитатьс в дросселе 11. При этом насыщение дроссел 10 будет наступать раньше, а дроссел 1 - позже чем через четверть периода действи переменного . напр жени питани , то есть будет наблюдатьс изменение коэффициентов широтной модул ции нап р жений и и Ug. Другое направление тока i будет измен ть коэффициенты широтной Модул ции напр жений U и и в противоположные стороны от рассмотренного случа . Тогда средние значени напр жений u,j и U определ ютс по формулам Uicp-U..U,, аср -МКо- К --и, где ut - изменение времени насыщени дросселей -10 и 11 относительно to. Среднее значение напр жени Uj, равно: . . Мгновенные значени U,Uj и Uj, при i 0 показаны на фиг.36. Зависимость at f (Фр)выража- , етс формулой Поток Фр пр мопропорционален току i по формуле vгде S. - сечение дроссел 1; W - количество витков обмотки 2 ( Г - длина воздушного зазора; ( Ир- посто нна магнитна проницаемость . Подставл эти выражени в форму лу дл среднего значени напр жени Uj«, получаем II 1/с„U. - °«-™ - ;;Г- Пол рность напр жени и,зависит от направлени тока i. Так как напр жение на выходе сум матора 4 содержит кроме посто нной составл ющей еще и гармоники, кратные частоте переменного напр жени питани , то его подают на фильтр вы соких частот 9, с выхода которого снимают напр жение выходиого сигнал ВМ. Однако, фильтр 9 вносит в выходной сигнал, устройства значительное запаздывание. Это запаздывание компенсируетс тем, что на третий вход сумматора 4 в фазе с напр жени ем и подаетс напр жение и, пропорциональное скорости измерени ра бочего магнитного потока Фр, которо снимаетс с обмотки 3, индуктивно св занной с шиной измер емого тока Рассмотрим условие компенсациизапаздывани , вносимого фильтром 9. Первоначально определим передаточну функцию устройства дл суммы сигна;jioB U-( и и вьчи,г ь, (Р.г1 где р - оператор; Т( - посто нна времени фильтра Передаточна функци устройства дл сигнала Uj равна - .
где - отношение количества витков обмотки 3 к количеству витков обмотки 2; L - индуктивность обмотки 2. Тогда передаточна функци всего устройства имеет вид
W()--w(p),,.2.w(pH-K )
Источники информации, 50 прин тые во внимание при экспертизе
1.Белицка М.С. и Лиманов Е.А. Трансформаторы посто нного тока и напр жени , М.-Л., Энерги ,1964, с. 225.
55
2.Авторское свидетельство СССР . №194162, кл. G 05 В 5/01, 1967. Если выполн етс условие(К1р )к)и-Тф1 то предлагаемое устройство имеет передаточную функцию безынерционного звена с коэффициентом передачи,равным Кво всем диапазоне частот. Использование в предлагаемом датчике мгновенного значени тока пассивного RC-фильтра, конденсатор которого подключен непосредственно к выходным клеммам, делает устройство хорошо помехозащитенным от внешних воздействий. На фиг. 2 показана электрическа схема пассивного RC-фильтра , который одновременно выполн ет и функции сумматора. Предлагаемое устройство имеет широкий диапазон измер емых токов (от дес тков Ампер до сотен килоАмпер),