SU737850A1 - Dc transformer - Google Patents

Description

(54) ТРАНСФОРМАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА(54) DC TRANSFORMER

1. Трансформатор посто нного тока относитс  к области измерительных устройств, в. частности к бесконтактным измерител м посто нного тока, и предназначен дл  прецизионного измеренй  токов, имеющих посто нную составл ющую . Известны трансформаторы по,сто нного тока, содержащие магнитный компаратор второй гармоники, генератор переменного напр жени , к которому подключены обмотки модул ции компара тора и демодул тор 1. Диапазон измер емых токов в таких устройствах ограничен насыщением сердечников компаратора второй гармоники . Известен также трансформатор посто нного тока, содержащий магнитные сердечники с обмотками модул ции и измер емого тока, магнитный экран обмотку обратной св зи, генератор переменного напр жени , демодул тор , усилитель посто нного тока, две КС-цепи и шунт, выход усилител  через обмотку обратной св зи и шунт и через две RC-цепи,соединенные пос ледовательно, сорлинен с, общей щиной устройства, пр мой вход усилител  подключен Г С-цеп ми , выходы генератора напр жени  через обмотки модул ции и демодул тор подключены к инверсному входу усилител  2 . Недостатком устройства  вл етс  наличие в выходном сигнале значительного уровн  пульсаций частоты модул ции. Потоки модул ции в сердечниках компаратора направлены встре чно. Однако из-за неидентичности сердечников (в результате неизбежного разброса технологических параметров) существует некоторый разностный поток частоты модул ции, крторый наводит во вторичных обмотках ток частоты мЬдул ции, Этот ток, проход  поизмерительному шунту, создает в нем падение напр жени  частоты модул ции. Часто величина этого напр жени   вл етс  неприе ллемо большой, мешает точному измерению тока и приходитс  ставить фильтр нижних , что сужает полосу пропускани  частот трансформатора посто нного тока. Цель изобретени  - увеличение точности измерени  тока при сохранении широкополосности устройства. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в трансформатор посто нного1. The DC transformer is in the field of measuring devices, c. particular to non-contact dc meters, and is intended for precision measurement of currents having a constant component. Current transformers are known to contain a second harmonic magnetic comparator, an alternating voltage generator to which the modulator windings of the comparator and the demodulator 1 are connected. The range of measured currents in such devices is limited by the saturation of the second harmonic comparator cores. Also known is a DC transformer containing magnetic cores with modulation and measuring current windings, a magnetic screen feedback winding, an AC voltage generator, a demodulator, a DC amplifier, two KS circuits and a shunt, the output of the amplifier through a winding feedback and shunt and through two RC-circuits connected in series, sorlinen with, the total width of the device, the direct input of the amplifier is connected to the C-circuits, the outputs of the voltage generator through the modulation windings and the demodulator are connected to the inverse input Itel 2. The disadvantage of the device is the presence in the output signal of a significant level of frequency modulation ripple. The modulation fluxes in the comparator cores are directed to each other. However, due to the non-identity of the cores (as a result of the inevitable spread of technological parameters), there is some difference flow of modulation frequency, which induces a mutation frequency in the secondary windings. This current, passing through a measuring shunt, creates a voltage drop in the modulation frequency. Often the magnitude of this voltage is not very large, interferes with accurate current measurement, and you have to install a low pass filter, which narrows the frequency bandwidth of the DC transformer. The purpose of the invention is to increase the accuracy of current measurement while maintaining the broadband nature of the device. The goal is achieved by the fact that in a constant transformer

ока, содержащий магнитные сердечники с обмотками модул ции w измер емого тока, магнитный экран, обмотку обратной св зи, генератор переменного напр жени , демодул тор, усили ,тёль посто нного тока, две RC-цепи и , выход усилител  посто нного тока через обмотку обратной св зи и шунт и через две последовательно соединенные RC-цепи соединен с общей шиной устройства, пр мой вхдд; усилител  подключен между RC-цеп ми, выходы генеЕ атора напр жени  через об-. мэТки модул ций и демодул тор подключены к инверсному входу усилител , между сердечниками с обмотками модул ции и экраном введены дополнительный сердечник и короткозамкнута  обмотка , охватывающа  дополнительный сердечник и сердечники с обмотками модул ции. ,An eye containing magnetic cores with modulation windings w of measured current, magnetic screen, feedback winding, alternator, demodulator, force, DC body, two RC circuits, and output of the DC amplifier through the winding feedback and shunt and through two series-connected RC circuits are connected to the common bus of the device, direct input; the amplifier is connected between RC circuits, the outputs of a voltage generator across the ob-. The modulation matrices and the demodulator are connected to the inverter input of the amplifier; between the cores with modulation windings and the screen, an additional core and a short-circuited winding are inserted, covering the additional core and cores with modulation windings. ,

На фиг. 1 приведена функциональна  схема трансформатора; на фиг.2 - конструкци  магнитного компаратора. Основу магнитногЪ компаратора 1 составл ют сердечники 2, на которые намотаны обмотки модул гд1н 3. Обмотки 3, включенные последовательно, соедий ютс  с генератором напр жени  4. Дополнительный сердечник 5 расположен поверх сердечников 2. Сердечники 2 и 5 охвачены короткозамкнутой обмоткой 6. Сердечники 2, 5 и обмотки 3, б помещаютс  в магнитный экран 7. Обмотка 8 обратной св зи и обмотка 9 измер емого тока располагаютс  поверх экрана., , -, / Средн   точка обмоток 3 подключена к входу демодул тора 10. Выход демодул тора соединен с инвертируюИИм входом усилител  11 посто нного тока. Неинвертирующий вход усилител , через конденсатор 12 и резистор 13, соединейные последовательно, соединен с выходом усилител , а через резистор 14 и конденсатор 15, соединенные параллельно, подключен к шине устройства.FIG. 1 shows a functional diagram of the transformer; 2 shows the construction of a magnetic comparator. The basis of the magnetic comparator 1 is made up of cores 2, on which the windings of modulus 3 n are wound. The windings 3 connected in series are connected to a voltage generator 4. An additional core 5 is located over the cores 2. The cores 2 and 5 are covered by a short-circuited winding 6. Cores 2 , 5 and 3, b are placed in the magnetic screen 7. The feedback winding 8 and the measured current winding 9 are located on top of the screen., -, / The average point of the windings 3 is connected to the input of the demodulator 10. The output of the demodulator is connected to the inverter. entrance ohm amplifier 11 is direct current. Non-inverting input of the amplifier, through a capacitor 12 and a resistor 13, connected in series, connected to the output of the amplifier, and through a resistor 14 and a capacitor 15 connected in parallel, connected to the bus device.

К выходу усилител  11 подключены послёдова тельно соединенные обмотка 8 обратной св зи и измерительный шунт 16..To the output of amplifier 11, a feedback winding 8 and measuring shunt 16 are connected successively connected.

- Трансформатор работает следующим образом. -V- : . -:, , ,;. Благодар  наличию обмбтки б в сердечнику 5 пс5 вл етс  лйгнитный поток частоты мод5 л ции, направленный встречно разностному потоку сердечников 2. В результате суммарный магнитный поток частоты модул ции умень шает с  и пропорционально уменьшают с  пульсаций в напр жение на сйунте 16.- Transformer works as follows. -V-: - :,,,;. Due to the presence of a bmx in the core 5 ps5, the modulating light frequency flux is directed oppositely to the difference flux of the cores 2. As a result, the total magnetic flux of the modulation frequency decreases with and proportionally decreases with the pulsations in the voltage on the joint 16.

.Сердечник 5 и обмотка 6 представл ют фильтр низших частот, характеризующийс  посто нной . The core 5 and the winding 6 represent a low pass filter characterized by a constant

.,.

0)0)

ЧТРChtr

рR

где Ьф - индуктивность обмоткиwhere bf is the inductance of the winding

фильтра 6; Нф - бмйческое сопротивление обмот ки 6.filter 6; Nf is the magnetic resistance of the winding 6.

Степень ослаблени  разностного потока модул ций определ етс  отношением посто нной времени фильтра к iпериоду напр жени  модул цииThe degree of attenuation of the modulation differential flow is determined by the ratio of the filter time constant to the modulation voltage period i

г-г-Гф Mr. Gf

Гг) .YY).

ww

Усилитель 11 в предлагаемом трансформаторе посто нного тока рассчитан на полный ток компенсации. С выхода усилител  11 ток компенсации; подаетс  в обмоТку обратной св зи, осуществл   компенсацию: потока измер еМО го тока в .сердечниках компаратора. Режим трансформатора переменного тока в компараторе образуетс  благодар  тому, что обмотка 3 практически короткозамкнута (через мешое выходное сопротивление усилител  11 и сопротивление шунта 12).The amplifier 11 in the proposed DC transformer is designed for a full compensation current. From the output of the amplifier 11 current compensation; is fed into the feedback coil by compensating for: the flow of the measured EMO current in the comparator cores. The mode of the AC transformer in the comparator is due to the fact that the winding 3 is almost short-circuited (through the mesh, the output impedance of the amplifier 11 and the resistance of the shunt 12).

Так как усилитель 11 имеет мгшое . выходное сопротивление и рассчитан на полный ток компенсации, на его выходе не могут быа-ь большие напр жени , способные вывести его из стро . С целью дополиительной защиты усилител  от перенапр жений введены диоды 17, 18, включённые между выходомSince the amplifier 11 has a mx the output impedance and is designed for a full compensation current; at its output, there could not be large voltages capable of disabling it. For the purpose of additional protection of the amplifier against overvoltages, diodes 17, 18 are inserted, connected between the output

усилител  11 и источниками питани .amplifier 11 and power supplies.

В предлагаемом трансформаторе существуют два режима: рабочий режим и режим поиска. Режим поиска необходим дл  введени  компаратора в область рабочей точки. Дл  этого в усилитель 11 введена положительна  резонансна  об атна  св зь на частоте 1-2 Гц, состо ща  из резисторов 13, 14 и конденсаторов 15, 16. Если сердечники 2 магнитного компаратораIn the proposed transformer, there are two modes: operating mode and search mode. Search mode is required to introduce a comparator into the operating point area. For this purpose, a positive resonant coupling is inserted into the amplifier 11 at a frequency of 1-2 Hz, consisting of resistors 13, 14 and capacitors 15, 16. If the cores 2 are magnetic comparator

насыщены, коэффициент передачи компаратора близок к нулю, отрицательна  обратна  св зь цепи компенсации разомкнута и выполн етс  условие самовозбуждени , усилител  11 через положительнук обратную св зь (элементы 13, 14, 15, 1б5. В обмотке 3 протекает переменный ток - осуществл етс  режим поиска рабочей точки компаратора . В момент равенства (1)the comparator's transmission coefficient is close to zero, the negative feedback of the compensation circuit is open and the condition of self-excitation is fulfilled, the amplifier 11 through positive feedback (elements 13, 14, 15, 1b5. Alternating current flows in winding 3 - the search mode is carried out the operating point of the comparator. At the moment of equality (1)

изнЛizlL

насьйцёние сердечников компаратора исчезает .и замыкаетс.  петл  отрица .тельной рбратной св зи. Возбуждение усилител  11 срываетс  и устройство оказываетс  в рабочем режиме. В рабочем режиме условие возбуждени  усилител  11 не выполн етс , так как он охвачен глубокой отрицательной 40 обратной св зью цепи компенсации через компаратор.the base of the comparator cores disappears and closes. loop denial of communication. The excitation of the amplifier 11 is disrupted and the device becomes operational. In the operating mode, the driving condition of the amplifier 11 is not fulfilled, as it is covered by a deep negative 40 feedback feedback compensation circuit through a comparator.

Таким образом, предлагаемый трансформатор посто нного тока имеет следующие преимущества: уменьшены пульсации частоты модул ции в выходномThus, the proposed DC transformer has the following advantages: the pulsations of the modulation frequency at the output

напр жении, что способствует увеличению точности измерени  при сохранении широкополосности; автоматизированы процесс введений устройства в рабочий режим и процесс измерени  тока и отдала необходимость в операторе .voltage, which contributes to an increase in measurement accuracy while maintaining broadband; the process of introducing the device into the operating mode and the process of measuring the current were automated, and the need for an operator was given.

Claims (2)

Формула изобретени Invention Formula , - -  , - - Трансформатор посто нного тока, содержащий магнитные сердечники с обмотками модул ции и измер емого тока, магнитный экран, обмотку обратнсЗй св зи, генератор переменного напр жений, демодул тор, усилитель посто нного тока, две RC-цепи и шунт вызсод усилител  посто нного тока через обмотку обратной св зи и через две последовательно соединенныеA DC transformer containing magnetic cores with modulation and measurement windings, a magnetic screen, a feedback winding, an alternator, a demodulator, a DC amplifier, two RC circuits, and a shunt output from the DC amplifier through feedback winding and through two connected in series tttt RC-цепи соединен с общей шиной устройства , пр мой вход усилители ПбдХкЛйчён между КС-цеп ми, выхот генератора напр жени  через обмотки модул вди и дёмодулйтор пойключены : к инверсному входу усилител , о тСличающийс  тем, что, с целью увеличени  точности измерений при сохранений ййроКополйбности устройства , между сердечниками с обмотками модул ции и экраном введены доtО полнительный сердечник и замкнута  обмотка, охватывающа  %олнительный сердечник и сердечники с обмотками модул ции.The RC circuits are connected to the common bus of the device, the PbHHLyChon amplifiers are connected between the KC circuits, the output of the voltage generator through the windings of the wi-fi module and the demodulator are connected: to the inverse of the amplifier input. The device's Polypolybolism, between the cores with modulation windings and the screen, an additional core and a closed winding covering the secondary core and cores with modulation windings are inserted. Источники информации, 15 ин тые во внимание при экспертизеSources of information, 15 are considered in the examination 1, Патент Японии 48-17807, ойуфтик,; 01.03.67. 1, Japan Patent 48-17807, oyuftik ,; 03/01/67. 2. ЭЕЕЕ transactions on magnetic2. EEEE transactions on magnetic iWs, V mag: 1, 4, p. 399, fig iWs, V mag: 1, 4, p. 399, fig (Put. f(Put. F 737850737850 г ii,- - ., ./% ::. -.- ,Ji r ii, - -., ./% ::. -.-, Ji