SU1221605A1 - Измеритель мгновенного значени тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам измерени  электрического ; тока. Может использоватьс  дл  формировани  сигналов обратной св зи по току в быстродействующих системах автоматического регулировани . Цель изобретени  - повьшение надежности устройства - достигаетс  введением в него блока 9 управлени , который выполнен на последовательно соединенных элементе дифференцировани  14 и пороговом элементе 15. Устройство, кроме того, содержит ключевые элементы 1 и 2, диоды 3 и 4, источник 5 посто нного напр жени , трансформатор тока 6, дроссель 7, нагрузочный резистор 8, первичную 10, вторич ную 11 и выходную 12 обмотки трансформатора 6, обмотку 13 дроссел  7. В описании изобретени  приводитс  структурна  схема второго варианта выполнени  измерител . 1 з.п.ф-лы, 2 ил. W N9 ND О О СП иг, 1

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к устройствам измерени  электрического тока, и может быть использовано дл  формировани  сигналов обратной св зи по то- ку в быстродействующих системах автоматического регулировани .

Известен измеритель мгновенного значени  тока, содержащий двухтакт- ньй дроссельньш магнитный усилитель, измерительньш трансформатор с воздушным зазором, RC-фильтры и выходную балансную схему tll. .

Недостаток указанного измерител  - большие пот ери мощности в цеп х подмагничивани  магнитно о усилител  и в балансной схеме.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  измеритель мгновенного значени  тока, содержащий два последо- вательно включенных управл емых ключевых элемента, каждый из которых зашунтирован соответствующим диодом, трансформатор тока с первичной, вторичными и выходной обмотками, выход- ной RC-фильтр и дроссель, первична  обмотка которого включена в цепь измер емого тока последовательно с первичной обмоткой трансформатора тока, а вторична  подключен к выходу RC-фильтра С2.

RC-фильтр данного устройства имеет большое врем  запаздывани , кото- .рое компенсируетс  выходным сигналом дроссел , пропорциональным скорости изменени  измер емого тока. При больших скорост х измене ш  измер емого тока во вторичной обмотке дроссел  возникают большие напр жени  и возможен пробой изол ции данной обмотки Это обсто тельство снижает надежность устройства.

ifenb изобретени  - повьш1ение надежности устройства.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в измеритель мгновенного значени  тока, содержащий два последовательно соединенньш управл емых ключевых элемента, каждый из которых зашунтирован соответствующим диодом, дроссель, трансформатор тока с первичной , вторичной и выходной обмотками и нагрузочный резистор, включенный между одним из выводов выходной обмотки и корпусом устройства, введен блок управлени , причем вторична  обмотка трансформатора тока подключена к входу блока управлени 

5

0 5

5

0

5

0

выход которого соединен с управл ющими входами ключевых элементов, а дроссель включен между общей клеммой управл емых ключевых элементов и вторым выводом выходной обмотки трансформатора тока.

Кроме того, блок управлени  выполнен в виде последовательно соединенных элемента дифференцировани  и порогового элемента.

На фиг. 1 представлена структурна  схема измерител  мгновенного значени  тока; на фиг. 2 - структурна  схема измерител  мгновенного значени  тока, у которого дроссель содержит дополнительную обмотку.

Устройство содержит управл емые ключевые элементы 1 и 2, диоды 3 и 4, источник 5 посто нного напр жени , трансформатор 6 тока, дроссель 7, нагрузочный резистор 8, блок управлени  9, первичную 10, вторичную 11 и выходную 12 обмотки трансформатора тока 6, обмотку 13 дроссел , элемент дифференцировани  14, пороговый элемент 15.

Устройство по фиг. 2 содержит те же элементы, а дроссель 7 снабжен

дополнительной обмоткой 16. (

Работа измерител  мгновенного значени  тока происходит следующим образом.

Измер емый ток i протекает по первичной обмотке 10 трансформатора 6 тока.

Управл емые ключевые элементы 1 и 2 совместно с трансформатором 6 тока и дросселем 7 образуют своеобразный мультивибратор,в котором релсим работы ключевых элементов 1 и 2 поддерживаетс  за счет обратной св зи по току компенсации i через дроссель 7 обмотки 11 и 12 трансформатора 6 тока и блок управлени  9. Ток компенсации i | протекает по нагрузочному резистору 8 и определ ет выходной сигнал измерител  тока Ug,,

С помощью указанной обратной св зи компенсирующий ток i регулируетс  дл  получеьш  требуемого соответстви  его измер емому току i.

Компенсирующий ток i задаетс  с помощью источника 5 посто нного напр жени , которьй подключаетс  к дросселю 7 ключевыми элементами 1 и 2 и диодами 3 и 4. При этом при направлении тока i,,., указанном на чертеже, при положительном напр жении на обмотке 12 ток i протекает по ключевому элементу 1, При отрицательном напр жении на обмотке 12 ток г протекает по диоду 4, шунтирующему ключевой элемент 2. При другом направлении тока i он протекает соответственно по ключевому элементу 2 и диоду 3.

Дл  того, чтобы компенсирующий ток i«. формировалс  независимо от параметров трансформатора 6 тока и величины резистора 8, индуктивное сопротивление дроссел  7 выбирают таким, чтобы напр жение источника 5 выдел лось в основном на дросселе 7 Таким образом, дроссель 7 по отношению к обмотке 12 и резистору 8 играет роль источника тока 1,. Магнито- провод трансформатора 6 .тока выполн ет функции нелинейного элемента сравнени  измер емого i и компенсационного i, токов. В установившемс  режиме работы измерител  тока компенсирующий ток i содержит основную гладкую составл ющую, котора  полностью соответствует измер емому току i, и пульсирующую составл ющую, величина которой определ етс  шириной петли гистерезиса магнитопровода трансформатора 6 тока. Как только разность токов i и i достигает значени  тока намагничивани  магнитопровода трансформатора 6 тока, резко измен етс  индуктивное сопротивление обмотки 12 и на ней возрастает падение напр жени . При этом перва  гармоника напр жени  на обмотке 12 совпадает по фазе с первой гармоникой пульсирующей составл ющей тока i. На вторичной обмотке 11 возникает напр жение , которое по форме совпадает с напр жением на обмотке 12 и  вл етс  сигналом рассогласовани  контура обратной св зи - контура регулировани  компенсирующего тока i..

Напр жение обмотки 11 поступает на обмотку 13, элемент дифференцировани  14, на выходе которого формируетс  сигнал, фаза которого отличаетс  от фазы напр жени  на обмотке 11 на 90 . Пороговый элемент 15 формирует пр моугольные сигналы дл  управлени ключами, при этом фаза этих сигнало отличаетс  от фазы напр жени  обмотки 11, а следовательно, и от фазы пульсирующей составл ющей компенсирующего тока i) на 90.

221605

Именно така  фаза напр жени , формируемого ключевыми элементами 1 и 2, необходима дл  нормального функционировани  измерител  тока, так

5 как компенсирующий ток i (его пульсирующа  составл юща ) формируетс  с помощью дроссел  7, внос щего фазовый сдвиг 90°. В измерителе тока обеспечиваетс  малый уровень пульса-

10 ций выходного сигнала , так как амплитуда этих пульсагщй определ етс  током намагничивани  - шириной петли гистерезиса магнитопрово- да трансформатора 6 тока. Именно это.

15 обсто тельство позвол ет примен ть в трансформаторе 6 тока недорогие сердечники с непр моугольной петлей гистерезиса (ферриты).

Момент коммутации ключевых эле-

20 ментов 1 и 2 в устройстве по фиг.2 определ етс  моментом насьш5ени  сердечника с пр моугольной петлей гистерезиса трансформатора 6 тока. Пос- ле открывани , например, ключевого

25 элемента 1 под действием напр жени  начинают перемагничиватьс  сердечники трансформатора 6 тока и дроссел  7. Пока идет перемагничивание сердечников , на вторичной обмотке 11

30 трансформатора 6 тока формируетс  напр жение, которое управл ет ключевыми элементами 1 и 2.

Параметры дроссел  7 и трансформатора 6 тока выбираютс  различными

э (магнитопроводы имеют различные индукции насыщени ) и это приводит к тому, что первым насыщаетс  сердечник трансформатора 6 тока. При этом напр жение на обмотке 11 уменьшаетс 

4Q до нул  и ключевой элемент 1 закрьша- етс . Если рассматривать установившийс  режим работы, когда . непрерывное переключение элементов 1 и 2, то в этом режиме фаза напр жени  на обмотке 11 трансформатора 6 тока совпадает с фазой напр жени  на выходе ключевых элементов 1 и 2. Это объ сн етс  тем, что дроссель 7 вьг- полнен с дополнительной обмоТкой 16, котора  как бы шунтирует обмотку 13 и делает сопротивление дроссел  7 небольшим. При этом напр жение U источника питани  практически целиком поступает на обмотку 12 трансформатора 6 тока и соответственно

55 ему формируетс  напр жение на обмотке 11; В этих услови х блок 9 управлени  выполн етс  в виде инерционного либо пассивного, либо активно-

45

50

го звена в отличие от блока 9 на фиг. 1. Следовательно, при насыщении трансформатора 6 тока увеличени  тока i не происходит, так как дроссель 7 еще ненасьщен. Таким образом,, в выходном сигнале Ug амплитуда пульсирующей составл ющей будет определ тьс  током намагничивани  дроссел  7 и нет необходимости примен ть RC-фильтр с большой посто нной времени и дроссель с многовитковой вторичной обмоткой подключаемой к RC-фильтру, как в известном измерителе тока.

Кроме того, конструктивно трансформатор 6 тока и дроссель 7 выполн ютс  в виде одного узла, в которо тороидальный .-сердечник трансформатора 6 тока (материал с п:тр моуголь- ной петлей гистерезиса 79 НМ) с намотанной обмоткой 11 вложен внутрь тороидального сердечника дрос сел  7 (материал ХВП). Обмотки 10 и 16 вьтолн ютс  в виде общей шины, а обмотки 12 и 13 - в виде общей многовитковой обмотки.Все указанные особенности вьшолнени  отдельных узлов и их соединений улучшают технико-эксплуатационные характеристики измерител  тока (фиг.2) и - - повышают надежность его работы по сравнению с известными.

.1

Малый, уровень пульсаций в сигнале Ugyu делает нецелесообразным применение на выходе RC-фильтра с большой посто нной времени и дроссел  с многовитковой вторичной обмоткой, первична  обмотка которого включена в цепь измер емого , что повьш1а- ет его на1дежность.

Claims (2)

1.Измеритель мгновенного значени  тока, содержащий два последовательно соединенных управл емых ключевых элемента, каждый из которых

зашунтирован соответствующим диодом, дроссель, трансформатор тока с первичной , вторичной и выходной обмотками и нагрузочньш резистор, включенный между одним из выводов выходной обмотки трансформатора тока и корпусом устройства, о тличаю- щ и и с   тем, что, с целью повьше- ни  надежности, в него введен блок управлени , причем вторична  обмотка трансформатора тока подключена к входу блока управлени , выход которого соединен с управл ющими входами ключевых элементов, а дроссель включен между общей клеммой управл емых ключевых элементов и вторым выводом выходной обмотки трансформатора тока.

2.Измеритель поп.1, отличающийс  тем, что блок управлени  выполнен в виде последовательно соединенных элемента дифференци- ров.ани  и порогового элемента.

+ Un

i/Л/дг

(Put, 2

ВНИИПИ Заказ 1609/52 Тираж 728 Подписное Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна ,.4