Трансформаторный функциональный преобразователь электрического тока

Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл.2 С 06 С 7/26 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Ульяновский политехнический институт(54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА 4 о 1 (.ср (Р)1("1=Но. Ж о(Р. 30 Изобретение относится к преобразователям электрических величин и может быть использовано в измерительнойи вычислительной технике, а также всистемах автоматического регулирования в качестве датчиков мощности идействующего значения электрическоготока,Известны функциональные преобразователи электрического тока 1),выполненные на нелинейных элементах,в частности, на сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ),Недостатком этих преобразователейявляется ограниченный класс воспроизводимых Функциональных зависимостей,Из известных устройств наиболееблизким по технической сущности является трансформаторный функциональныйпреобразователь электрического токас профилированными в радиальном сечении сердечниками, выполненными изФерромагнитного материала с ППГ 2),Этот преобразователь выполнен на 25двух функциональных трансформаторныхпреобразователях, входные обмоткикоторых включены последовательно исогласно, а выходные - последовательно и встречно,К недостаткам этого преобразователя следует отнести сложность конструкции профилированных тороидальных сердечников, что существенно ограничивает их применение,Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции трансфор-. маторного преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в трансформаторный функциональный преобразователь электрического тока, содержащий тороидальный ферромагнитный сердечникс прямоугольной петлей гистерезиса, на котором расположены входная и выходная обмотки, введены мостовой выпрямитель, одна диагональ которого подключена к выходной обмотке, и сглаживающий конденсатор, включенный в другую диагональ мостового выпрямителя, а в тороидальном ферромагнитном сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса выполнены радиальные пазы, глубина которых изменяется в радиальном направлении в оответствии с зависимостьюгде Г(Н) - закон изменения глубинырадиальных пазов в радиальном направлениизВ - радиус перемагничиваниясердечника;Нр - высота сердечника;В - остаточная магнитнаяиндукция;Р(В) - поток вектора магнитнойиндукции в сердечнике,пропорциональный видувоспроизводимой функции,Йа фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема преобразователя; на Фиг. 2 - разрез сердечника преобразователя для случая квадратИчной функции преобразования.Трансформаторный функциональныйпреобразователь электрического токасостоит из тороидального Ферромагнитного сердечника 1 с прямоугольной петлей гистерезиса, н котором ныполнены радиальные пазы, входной обмотки 2, выходной обмотки 3, мостовоговыпрямителя 4 и сглаживающего конденсатора 5,Преобразователь работает следующим образом.Входная обмотка 2 преобразователяподКлючается к источнику переменноготока. В зависимости от величины амплитудь 1 тока, протекающего по входнойобмотке 2 преобразователя, перемагничивается часть сердечника 1 с радиусом с 1 ч(вЯ"-" гв 20 1 вк йпгзг н Формула изобретения 60 Трансформаторный функциональный преобразователь электрического тока; содержащий тороидальный ферромагб 5 нитный сердечник с прямоугольной пет 5 (В) = 1 иСЯ где- амплитуда входного тока;вхХ - количество витков входнойобмотки;Н - коэрцитинная сила материалаосердечника,В выходной обмотке 3 при этом наводятся биполярные импульсы.Вольт-секундная площадь выходных импульсов пропорциональна изменению магнитного потока н сердечнике дР дВ д В. ПОэтому постоянное напряжение на выходе преобразователя пропорционально изменению магнитного потока н сердечнике. Для сердечника с ППР АССР = 2 ВгдБ. Учитывая то обстоятельство, что ферромагнитный сердечник преобразователя имеет радиальные пазы, глубина которых изменяется по радиусу, а также то, что магнитное сопротивление в пазах несравнимо больше магнитного сопротивления сердечника 1, площадь радиального сечения перемагничиваемого объема сердечника будет изменяться с изменением радиуса перемагничивания н соответствии с формулой: где В - внутренний радиус тороидального сердечника;Н(В) - закон изменения эффективной высоты сердечника, т,е,закон изменения высоты сердечника в пазах,В соотнетстнии с этим изменение магнитного потока в сердечнике определяется по Формулеф(Н) = 2 Вг Н К) сИ.внДифференцируя это уравнение, получим формулу для нахождения законаизменения эффективной высоты сердечника по радиусу н зависимо ти от реализуемой функции преобразования15 е(к. -4 б ж(Кгв, с Используя это выражение, получим закон изменения глубины пазов по радиусу В случае квадратичной Функции преобразования магнитный поток и сердечнике должен быть пропорционален квадрату амплитуды входного токар( ) )-) г Выражая ток через радиус перемагничинания, получим закон изменениямагнитного потока по радиусу:( ) 4 Кэс Р,нр,( Я,4где К - коэффициент пропорциональности,Дифференцируя это ураннение, находим закон изменения глубины ради-.альных пазов по радиусу н случаеквадратичной функции преобразования:402Как видно иэ этой формулы, закон изменения глубины радиальных пазов в45 этом случае линейный, т.е, с ростомрадиуса глубина их линейно уменьшается,Предложенный трансформаторныйпреобразователь электрического токавыгодно отличается от преобразователей с профилированными сердечниками,так как использование сердечниковс радиальными пазами позволит существенно упростить конструкцию преобразователя, снизить его стоимостьза счет технологичности конструкции сердечника и тем самым обеспечитьболее широкое его применение,( . дГ р(о 2 Ь г витель И.Шелиповад Л. Теслюк Корректор Г, Назаров СосТехр Катаман Редак Тираж 75,1 осударственн елам изобрете ква, Ж, РПатентф г. Ужгород, ул. Проектн филиал лей гистерезиса, на котором расположены входная и выходная обмотки,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью .упрощения преобразователя, онсодержит мостовой выпрямитель, однадиагональ которого подключена к выходной обмотке, .и сглаживающий конденсатор, включенный в другую диагональ мостового выпрямителя, а второидальном ферромагнитном сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса выполнены радиальные пазы, глубина которых изменяется в радиальном направлении в соответствии сзависимостью т;це Р(В) - закон изменения глубинырадиальных пазов в радиальном направлении;и в радиус перемагничиваниясердечника;5 Н - высота сердечника;В- остаточная магнитная индукция;сР(В) - поток вектора магнитной индукции в сердечнике, про 10порциональный виду воспроизводимой функции,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР .Р 171183, кл, 6 06 6,7/26, 19612. Авторское свидетельство СССР9601707,кл.6 06 6 7/26,1975 (прототип). Подписноего комитета СССРий и открытийушская наб., д. 4/5