Преобразователь постоянного тока

Союз Сфветскнх Сециалистическнк РеспубпнкОИИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ м 864155(5)М. Кл.з . 6 01 й 19/00 Государственный комн тет СССР по дедам нзобретеннй н открытий(088.8) Дата опубликования описания 150981.К.Малина, В.И.Лачин и В.П.Холод 1) Заявмтел Новочеркасск политехничес ордена Трудового Красного институт им. Сер"о Орджо(54) ПРЕОБРАЭОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО Т укции постоянной ти носителей заряд ущественным нецос ства является силь го параметров от словленная большим эффициентом постоя о магнитной инд или подвижнос Кроме того, с такого устрой зависимость е пературы, обу пературным ко Холла.Наиболее б шением к пред является прео го тока, кото усилитель на ромагнитных м ные и выходны единены согда а обмотки воз последователь щих колебаний ключен к обмо тегратор, вхо выходными обм атком ная ем- тем- иной 5 м известногоелинейность про.и сравнительной диапазон.уменьшение нехарактеристикиского диапазона. остаткаляется еристик амически етения -роходной динамиче Однако не устройства я ходной харак небольшой ди Цель изоб линейности п и расширениеИзобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано в различного рода устройствах автоматики при построении нуль-органов, высокочувствительных измерителей тока с гальванической развязкой по входу логичных устройств.Известны устройства для измерения постоянного тока, обладающие гальванической развязкой по входу, которые содержат два дифференциально включенные датчики Холла, один из которых заключен внутри токоведущей шины, а второй расположен снаружи у ее поверхности таким образом, что его 1 плоскость совпадает с направлением силовых линий магнитного поля, создаваемого измеряемым током. Этим достигается защита от воздействия внешних магнитных полей. ЭДС на выходе датчи ков Холла пропорциональна измеряемому току Г 13.Однако проходная характеристика (градуировочная криэаядатчика Хол/ла обладает существенной нелинейностью, что значительно уменьшает динамический диапазон всего устройства, Основной причиной нелинейности градуировочной кривой преобраэоват ляХолла является зависимость от 30 лиэким техническим релагаемому изобретению браэователь постояннорый содержит магнитный двух тороидальных ферагнитопроводах, входе обмотки которого сосна-последовательно, буждения - встречно- но, генератор затухаювыход которого подткам возбуждения, инд которого соединен с откамн 2 .Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь постоянного тока, содержащий магнитный усилитель на двух тороидальных ферромагнитных магнитопроводах с двумя входными и двумя выходными обмотками, соединенными соответственно согласно- последовательно, и двумя обмотками возбуждения, соединенными встречно- последовательно, генератор затухающих колебаний, выход которого подключен к обмоткам возбуждения, интег,ратор, вход которого соединен с выходными обмотками, введены ключевой элемент и резистор обратной связи, а на каждый магнитопровод магнитного усилителя нанесена дополнительная обмотка, причем дополнительные обмотки соединены согласно-последовательно, а ключевой элемент установлен между выходами дополнительных обмоток и резистором обратНой связи, .управляющий вход ключевого элемента подключен к управляющему выходу генератора затухающих колебаний.На Чертеже изображена функциональ. ная схема преобразователя постоянного тока.Схема преобразователя содержит генератор 1 затухающих колебаний, подключенный к магнитному усилителю 2, состоящему из двух магнитопроводов 3 и 4, на каждом иэ которых находятся обмотки возбуждения 5 и 6, входные обмотки 7 и 8, выходные обмотки 9 и 10 и дополнительные обмотки 11 и 12, интегратор 13, подключенный к выходным обмоткам, ключевой элемент 14 и резистор обратной связи 15, соединенные последовательно и подключенные к дополнительным обмоткам.Преобразователь работает следующим.образом.При одновременном воздействии намагнитопроводы 3 и 4 магнитного усилителя постоянного тока 1 подаваемого во входные обмотки 7 и 8, и па-кеты затухающего переменного тока,подаваемого в обмотки возбуждения5 и 6, магнитопроводы переходят вмагнитное состояние, характеризующееся точками на беэгистерезиснойкривой намагничивания, соответствующей 1 В . Причем, следует отметить,что затухающий переменный ток испольэуется и для считывания магнитной индукции в магнитопроводах, соответствующей , а затем по мере его уменьшения - для осуществления беэгистерезисного намагничивания сердечников.Наличие дополнительных согласнопоследовательно соединенных обмоток 11 и 12, к которым с помощью ключевого элемента 14 подключен резистор обратной связи 15, ведет к существенному замедлению процесса установ.ления индукции насыщения в магнитопрс одах при воздействии первогоимпульса пакета затухающих колебанийЭто, в свою очередь, приводит кувеличению длительности выходногоимпульса, площадь которого пропор,циональна 1, а следовательно и куменьшению выходного напряжения, пропорционального 1 на интеграторе 13.Для устранения этого йа времясчитывания магнитной индукции, соответствующей 1 В первым импульсом пакетазатухающих колебаний ключевой элемент 14 открывает резистор обратнойсвязи 15 и вновь подключает его поокончанию первого импульса пакета затухающих колебаний тока. В реэульта те этого сердечники усилителя перемагничиваются с максимальной скоростью, определяемой параметрами первого импульса пакета затухающих колебаний тока, что приводит к получению 20 на выходе интегратора максимальновозможного напряжения.Пока амплитуда затухающего полядостаточна для насыщения магннтопроводов, среднее значение индукции вних равно нулю. Затем по мере уменьшения амплитуды переменного тока,точки, характеризующие магнитныесостояния магнитопроводов, с предельной петли гистереэиса постепенновозвращаются в состояние В,у, соответствующие 1 В . Следовательно, заэто время осуществляется безгистереэисное намагничивание магнитопроводов, В результате беэгистерезисного намагничивания среднее значение . З индукции в магнитопроводах изменяется от нуля до 2В , В результатетакого изменения ийдукции на дополнительных обмотках 11 и 12 индукцируется ЭДС, пропорциональная этому 4 О изменению индукции, и по дополнительным обмоткам начинает протекатьразмагничивающий ток, величина которого определяется величиной резистора обратной связи 15. Результирующий намагничивающий ток определяется разностью измеряемого и раэмагничивающего токов и поэтому индукция, устанавливаемая в магнитопроводах, меньше того значения, котороеустановилось бы при отсутствии дополнительных обмоток и резистораобратной связи. Причем, чем вышезначение магнитной проницаемостина начальной беэгистереэисной кривой намагничивающая,О.,в при отсутствии дополнительных обмоток и резистора обратной связи, теь большевеличина размагничивающего тока н,следовательно, меньше величина индукции, устанавливаемой в магнитопроводах в результате беэгистерезисного намагничивания. Таким образом,уменьшается нелинейность проходнойхарактеристики и расширяется динамический диапазон, что существенно 65 расширяет функциональные возможнос864155 формула изобретения ВНИИПИТираж 735 каэ 7775дписное филиал ППП "Патент г. Ужгород, ул, Пр ктная, 4 ти устройства и область его применения. Дополнительные обмотки 11 и 12 с подключенным к ним через ключевой элемент 14 резистором вносят в преобразователь отрицательную обратную связь, стабилизирующую параметры преобразователя, уменьшающую нелинейность проходной характеристики и расширяющую динамический диапа 1 эон преобразователя. Причем, чем, глубже обратная связьт.е. чем меньше величина сопротивления обратной связи, тем сильнее уменьшается нелинейность проходной характеристики, Однако, следует отметить, что при этом, как и вообще при введении отрицательной обратной связи, уменьшает ся чувствительность преобразователя. Однако и в этом случае эа счет ис" пользования в преобразователе безгистерезисного режима чувствительность преобразователя остается выше 2 О чувствительности известных устройств.Следует отметить, что прн построении преобразователей постоянного тока беэ отрицательной обратной связи для получения одинаковых проходных характеристик у разных преобразователей следует осуществлять тщательный подбор идентичных магнитных сердечников, что нетехнологично и исключает возможность применения таких преобразователей в условиях серийно- Зп го производства. Введение же отрицательной обратной связи в преобразователь, как в предлагаемом устройстве значительно расширяет воэможность его применения в различных устройст вах автоматики и измерительной техники.Использование изобретения позволяет исключить подбор магнитных сердечников при построении преобразовате О лей тока, что открывает пути к серийному использованию таких устройств,позволяет строить измерительные устройства постоянного тока с линейнойпроходной характеристикой и расширенным динамическим диапазоном. Преобразователь постоянного тока,содержащий магнитный усилитель нацвух тороидальных Ферромагнитныхмагнитопроводах с двумя вход.цямии двумя выходными обмотками, соединеннымн соответственно согласно-последовательно,и двумя обмоткамивозбуждения, соединенными встречнопоследовательно, генератор затухающих колебаний, выход которого подключен к обмоткам возбуждения, интегратор, вход которого соединен свыходными обмотками, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью уменьшения нелинейности проходной характеристики и расширения динамическогодиапазона, в него введены ключевойэлемент и резистор обратной связи,а на каждый магнитопровод магнитногоусилителя нанесена дополнительнаяобмотка, причем дополнительные обмотки соедлнены согласно-последовательно, а ключевой элемент включенмежду выходами дополнительных обмоток и резистором обратной связи,управляющий вход ключевого элементаподключен к управляющему выходу генератора затухающих колебаний.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9116053 кл. С 01 й 19/00, 1967.2. Авторское свидетельство СССР9387495, кл. Н 03 Г 9/00, 1971 прототип) .