Устройство для измерения тока

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК Оо В а О 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 7 Т ел од ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯКА, содержащее трансформатор тока,имеющий первичную обмотку, включенную во входную цепь, выходную и копенсационную обмотки, преобразоваттойа,.вход которого соединен с выхной обмоткой трансформатора токаЯО 101802,выход через масштабный резистор связан с компенсационной обмоткой, о т " л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения уст" ройства, преобразователь тока выполнен в виде последовательно соединен" ных аналого-циФрового преобразователя, параллельно входу которого включен шунт, блока управления и цифроаналогового преобразователя, промежуточные выходные цепи которого соединены с дополнительными выводами компенсационной обмотки, шунт и масштабный резистор соединены последовательно и своими противоположными выводами раздельно связаны с выходными зажимами устройства, а выходы анало- щР го-цифрового преобразователя и блока управления раздельно подключены к его дополнительным выходным зажимам, 1018028Изобретение относится к электро:измерительной технике и может бытьиспользовано в приборах и системахдля измерения электрических сигналов.Известно устройство для измерениятока, содержащее трансформатор тока, 5первичная обмотка которого включенав цепь контролируемого тока, и преобразователь .ока в напряжение, выпол-ненный в виде усилителя с параллель.ной отрицательной обратной связью по 1 Онапряжению, вход которого подключенк вторичной обмотке трансформаторатока, а выход связан с выходом уст"ройства 1).Однако данное устройство имеет недостаточную точность измерения, связанную с увеличением тока намагничи вания трансформатора при большихкратностях измеряемого тока.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство для измерения тока, содержащее трансформатор тока, имеющий первичную обмотку, включенную в цепьконтролируемого тока, выходную и компенсационную обмотки, преобразователь тока в напряжение, выполненныйв виде усилителя, вход которого соеди:;ен с выходной обмоткой трансформатора тока, а выход связан с выходомустройства и через масштабный резис- ЗОтор присоединен к компенсационной обмотке трансформатора тока 2),Недостатками известного устройст"ва являются относительно низкая точность измерения в широком диапазоне 35частот, обусловленная ограниченностьюпредельно допустимого по условиямустойчивости результирующего коэффициента усиления усилителя в замкнутом контуре, а также сложность выпол-цнения устройства, связанная со значительными габаритами и большим числомвитков обмоток трансформатора тока.Цель изобретения - повышение точности устройства и его упрощение.Поставленная цель достигается тем,что в устройстве для измерения тока,содержащем трансформатор тока, имею"щий первичную обмотку, включенную вовходную цепь, выходную и компенсационную обмотки, преобразователь тока,вход которого соединен с выходной об.моткой трансформатора тока, а выходчерез масштабный резистор связан скомпенсационной обмоткой, преобразователь -.ока выполнен в виде последо"вательно соединенных аналого"цифрово"го преобразователя, параллельно входу которого включен шунт, блока управ.ления и цифроаналогового преобразователя, промежуточные выходные цепи ко-Ыторого соединены с дополнительнымивыводами компенсационной обмотки,шунт имасштабный резистор соединеныпоследовательно и своими противоположными выводами раздельно связаны 65 с выходными зажимами устройства, а выходы аналого-цифрового преобразователя и блока управления раздельно подключены к его дополнительным вцход.ным зажимам,На чертеже изображена блок-схемаустройства,Устройство содержит трансформатор1 тока с первичной обмоткой 2, выход.ной обмоткой 3 и компенсационной об"моткой 4, аналого-циФровой преобразователь 5, вход которого соединенс выходной обмоткой 3 трансформатора1 тока, последовательно соединенныеблок б управления и цифроаналоговыйпреобразователь 7, шунт 8, включенный параллельно входу аналого-цифрового преобразователя 5, и масштабныйрезистор 9. В качестве цифроаналогового преобразователя 7 использованцифроаналоговый преобразователь с токовьж выходом, имеющий ряд источников 10 тока, каждый из которых связан с выходными зажимами цифроаналогового преобразователя 7 с помощьюключей 11, управляющие входы которыхсвязаны с соответствующими выходнымизажимами блока 6 управления.Выходной зажим цифроаналоговогопреобразователя 7, образованный объе-,диненньпли выводами источников 10 тока, через масштабный резистор 9 соединен с одним иэ выводов компенсационной обмотки 3 трансформатора 1 тока, а к другим ее выводам присоединены выводы ключей 11. Первичная обмотка 2 трансформатор 1 тока включенав цепь контролируемого тока, шунт 8и масштабный резистор 9 соединеныпоследовательно, а их противоположные выводы присоединены к выходнымзажимам устройства, Устройство имееттакже дополнительный выход, образованный выходом аналого-цифрового Оре.образователя 5 и блока б управлеййя.Устройство работает следующим образам,Входной переменный. ток, прбтекающий по первичной обмотке 2 трансформатора 1 тока, намагничивает сердечник трансформатора 1 тока и шунтирует ток 13 в его выходной обмотке 3,который протекает через резистивныйшунт 8,Падение напряжения О 8 на сопротив.ление шунта 8 преобразуется аналогоцифровым преобразователем 5 в код, которйй в,виде электрических сигналов поступает на вход блока б управления. Блок б управления в соответст. Вии с поступающим кодом управляет состоянием цифроаналогового преобразователя 7 путем отпирания и запира" ния соответствующих ключей 11, При этом на выходе цифроаналогового преобразователя 7 возникает токпоступающий от источников 10 тока через ключи 11 в секции компенсационной обмотки 4 трансформатора 1 тока.,Этот ток 14 направлен встречно току1 в первичной обмотке 2 трансформатора 1 тока и размагничивает его сердечник, снижая ток намагничиваниятрансформатора 1 тока. При синусоидальном токе 11 в первичнойобмотке2 в интервале его нарастайия от нулядо максимального значения 12 рарастает и ток 1 в выходной обмотке 3трансФорматора 1 тока. При превышении падения напряжения 0 на щунте 8от тока 13 заданного значения 0код, формируемый на выходе аналого"циФрового преобразователя 5 с помощью блока 6 управления, изменяет состояние ключей 11 в цифроаналоговомпреобразователе 7 таким образом, чтоток 1, протекающий по секциям компенсационной обмотки 4, Увеличивается на одну ступень М 4, уменьшив соответственно ток намагничивания транс.форматора 1 тока и падение напряжения 0 на шунте 8 до значения менв-.(шеро 0При дальнейшем увеличении тока 11 в первичной обмотке 2 трансформатора1 тока вновь возрастает ток 1 в выходной обмотке Э трансформатора 1 тока, а падение напряжения 0 на .шунте.8 снова достигает значения 0. Приэтом ток 14 в компенсационной обмотке4 возрастает еще на одну ступень Ь 14,а ток 13 в выходной обмотке 3 соответственно уменьшается. Указанный процесс продолжается вплоть до достижения током 1 в первичной обмотке 2 . З 5максимального значения 1 мдкс. Приуменьшении тока 1 прожсс идет в об".Дратном направлении, при этом ток 14в компенсационной обмотке 4 снижается ступенямн, равными Ь 4 . 40Так как , а18 091 +1+1=0 1 1=а Ъ 4 ф а К 4 К 9Фгде 0, 09 - падения напряжения нашунте 8 и масштабном резисторе 9,то при К: Кэ:получим1 ЬЬхВ ф "9= ."50Таким образом, в любой момент времениобеспечивается линейная зависи- мость между контролируемым током и суммой падений напряжений 0 и 09на шунте 8 и масштабном резисторе 9,образующей выходной .сигнал устройст" .ва. Дополнительный выходной сигналустройства в цифровой форме в видекода Формируется на выходе аналогоцифрового преобразователя 5 и, выходеблока 6 управления. В качестве аналого цифрового преобразователя 5 можно использовать пороговые устройства,а в качестве блока 6 управления,. ре"версивный счетчик. При достаточнобольшом. числе разрядов аналого"цифрового преобразователя Ь и блока 6 управления дополнительный выходной сигнал устройства можно формировать таким образом, что код на выходе аналого-циФрового преобразователя 5 икод на выходе блока 6 управления будут образовывать соответственно кодмладших и старших разрядов, числен"ное значение которых пропорциональноконтролируемому току 1 .При скачкообразном изменении контролируемого тока 1, например поддействием импульсных помех, падениенапряжения 0 Е на шунте 8 от тока 19может превысить значение 0 и достичьболее высокого значения. В этом случае ток 14 на выходе цифроаналогового преобразователя 7 изменяется сту"пенями, большими 614.Использование в устройстве.в качестве преобразователя выходного то".ка трансформатора тока последовательно соединенных аналого-циФрового преобразователя 5, блока управления 6и цифроаналогового преобразователя 7позволяет:обеспечить большее значениекоэффициента передачи преобразователя,а следовательно, и более высокую степень компенсации тока намагничиваниятрансформатора тока. Это, з свою очередь, повышает точяость трансформатора тона и обеапечиЭает болЕЕ высокуюточность измерений в: большем диапазоне частот. При этом также снижаютсягабариты трансформатора тока, существенно уменьшается число витковего обмоток, и тем самым упрощаетсявыполнение трансформатора тока ивсего устройства в целом,Наличие в устройстве аналогоцифрового выхода и дополнительного выхо"да в цифровой форме позволяет исполь"зовать устройство для измерения токакак в аналоговых, так и аналого-цифровых измерительных приборах и системах.,Бандура Техред Т.фанта Корректор М.Ко РедакЭ аказ 3 филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная 43 Тираж 710 НИИПИ Государств енного по делам изобретений и 13035, Москва, Ж-Э 5, Ра Подписноемитета СССРткрытийокая наб., д, 4/5