Датчик тока

69 (11) Юе 0 01 1 00ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСНОНУ СВНВВТВОЬСТВУ(72) А. А. Кардашов, А. А. Никерясов, А. Г. Пономаренко и А. С. Разин (71) Львовский ордена Ленива политехнический институт им, Ленинского комсомола и Новолипецкий металлургический завод(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 512533, кл. Н 02 Н 9/02 В 1974.2. Дралюк Б. Н. и др. Датчик тока для систем управления злектроприводами. - Электротехническая промьаа- ленностьВ сер. "Электропривод", 1973, вып. 4 (211, с. 26-28.(54)(57) ДАТЧИК ТОКА, содержащий кольцевой магнитопровод с высокой магнитной проницаемостью, размещенный вокруг проводника с измеряеьизм током и снабженный первой рабочей обмоткойВ источник с переключаемой полярностью напряжения, в выходную цепь которого включены последовательно первая рабочая обмотка и резистор съема информации, пороговый злемеитВ выход которого соединен с коиаутирующим входом источника, отличающийся тем, что, с целью снижения пульсаций выходно го сигнала и повьааения быстродействия, в него введен кольцевой магнитопровод с низкой магнитной проницаемостью, также размещенный вокруг проводника с измеряемым током и снабженный второй рабочей обмоткой и обмоткой управления, причем втораярабочая обмотка включена согласно- последовательно с первой рабочей обмоткой. а обмотка управления подклю" чена к входу порогового элемента.1 О 45Цель изобретения - сниженпе пульсаций Выходее ого сигп атеа етОДОбно ГО устройства и Овышение го бстоодействия.Поставлеетна Я пе пь пост и:сас-.т Г 7 тегт; тзс Чтс В ДатсИК ТОКа Сола. - жаЩГЛ,-, КттЕЬ - цевой магнитопровод с Высоко". магнитной проницаемостью, размещенный Вокруг проводника с измеряемым током и снабженный пер .ой рабочей обмоткой, ИСТОЧНИК С ПЕРЕКЛЮЧПЕГтой ПОЛЯРНОСТЬЮ НаПОЯжЕНИЯ,. и ВЫХОДНстЮ ЕЕПЬ КОТорого Втс 1 РОстфдиът т 100 а лая атЕ лт стО ГЕОО вая рабочая обмо.:ка и ттоезетс. Ор съ:.ма информации. пороговый элемен с, выход КОТОРОГО СОЕДИНЕН С КОГЛМУТИРУЮЕттЛЛМт 6 О входом источника,. Взедс и кольцевой магнитопровод с еиэкой магнитной про- НнцаЕМОСТЬЮ, ТаЕСЕтЕ раЗМЕЛ 1 СЗН- - ЭОКОУЕ ПрОВОДНЕЕа С ИЭГ,".С.ОПЕЕЕЫЛ",Коъс Сснаб" жЕННЫй ВтОрОй рабОСЕЕ.; ОбтсОТЕЕЕЛ И бИзобретение относится к электро- измерительной технике и Вреди-значсно для использования при измерении больших токов.Известен датчик тока, содержащий магнитопровод С Рабочей и дополнительной обмотками, расположенными но взаимно перпендикулярных плоскостях, конденсатор подключенны к выводам рабочей обмотки и образующий с ней колебательный контур, генератор, включенный через реэ .стор параллельно образованному колебательному контуру, вспомогательный источник постоянного тока, подключенный к выводам дополнительной обмотки, фазочувствительный детектор, вход которого соединен с выходом колебательного контура (1 Д .Недосаток указанного датчика значительная конструктивная сложность, обусловленная примее ениегл целого ряда ответственных функциональных узлов, в частнОсти Генератора ВспомОГательнОГО источника постОЯН ного тока, фаэочувствительного дет к тора .Наиболее близким к предлагаемому является датчик тока, содержащий коЛьцевой магнитопровод с высокой магнитной проницаемостью. размещенный вокоуг проьодника с измеряемымЗО током и снабженньей рабочей обмоткойг источник с пгреклесчаегло . полярностью напряжения, в Выходню цепь которого включены последовательно рабочая Обмотка, резистор съема иелформации и 35 пороговый элемент. соелиненный выходом с коммутирую.",им входом упомянутого источника Я .Недостатки известного устройства заключаются в существенных пульсаци- ЯХ ВЫХОДЕЛОГО СИГНала И НЕВЫСОКОМ бт- стродействии, обусловленном необходимостью установки на выходе сглаживаюцтего фильтра. моткой управления, причем вторая рабочая обмотка включена согласно-последовательно с первой рабочей обмоткой, а обмотка управления подключенак входу порогового элемента,На фиг. 1 е-,редставлена функциоНатЕЬНаЯ СХЕМа ПРЕДЛаГаЕМОГО ДатЧИКатока на фиг. 2 - идеализированныекривьее намагничивания магнитопроводов (маркировка кривых соответствуетцифровем позициям глагнитопрояодов нафиг, 1),Датчик тока содержит два кольцевых магнитопровода 1 и 2 (фиг. 1),первый из которых выполнен из материала с высокой магнитной проницаемостью (например, пермаллоя)а второй - иэ материала с низкой магнитееой проницаемостью (например, электротехнической стали). Магнитопооводы 1 и 2 размещены вокруг проводника 3 с измеряемым током . На магнитопровод 1 нанесена первая рабочая обмотка 4, а на магнитопровод 2 вторая рабочая обмотка 5 и обмотка б управления.Рабочие обмотки 4 и 5 соединены между собой согласно-последовательно и вместе с резистором 7 съема информации включены в вьеходную цепь источника 8 с переключаемой ттояяоностью напряжения, Б состав датчика тока входит также пороговый элемент 9, вход орого подн к выводам Обмотки б управления, а выход соединен с коммутирующим входом источника 8. Принцип действия тока основан на том, что в процессе измерения независимо от величины (в пределах максимально допустимого значения) и направления измеряемого тока Епротекающе.го пй проводнику 3, маГнитопровода тем боГее ел магнитспровод 2 постоянно находятся на линейных участях своих кривых намагничивания ,"иг, 2 участки и - Ь и с - 3). Это дою:еегается путем периодического измен:ния полярности напряженля, действуквиго на выходе Источника 8 и при - кладываемого к цепочке, состоящей из резистора 7 и оабочих обмоток 4 и 5.Коммутация выходного напряжения источника 8 происходит следующим об;.аэоге". Предположим, что к началу ра" боче,". обмотки 4 (обозначсно точкой на фиг. 1) прикладывается например, теотложительный потеьеЦиал, ПРи этом магнитная индукция магнитопровода 1 нарастает. Так как магнитная прониеаемость магнитопрсвода 1 значительно Выше магнитной проницаемости магнитопровода 2, магнитная индукция последнего практически не будет изменяться е напряжение индуктируемоеВ обмотке б управления оказывается близким к нулю. При достижении маг(5) У ,1еыхЧр нитной индукцией магнитопровода 1 величины +Вг происходит его наСыщение и магнитная проницаемость резко пазает. В результате начинает изменяться магнитная индукция магнитопровода .2 и на обмотке б управления появляется напряжение соответствующего знака. Это напряжение прикладывается к входу порогового элемента 9 и вызывает его срабатывание, На выходе порогового элемента 9 появляется сигнал, обусловливающий переключение полярности выходного напряжения ис. точника 8на обратную. Начинается процесс перемагничивания магнитопровода 1, его магнитная индукция уменьшается, а затем меняетсвой знакПри.достижении ею величины -Вг на обмотке б управления снова появляется напряжение, но уже другого знака. Пороговый элемент 9 вновь срабатыва" ет и опять переключает полярность выходного напряжения источника 8,Для рабочей индукции В магнитопровода 1 справедливо соотношение+ВгВ Ъ -Вг, (1)При работе магнитопровода 1 на линейном участке кривой намагничивания и при пренебрежении током его намагничивания справедливо соотноше" ниеАЧ(: АЮр, М где АМ - ампервитки, создаваемыепроводником 3 с измеряемым током,7(Уц = 1);АУ - ампервиткисоздаваемыерабочей обмоткой 4.Так как АЧ = ЮУп = Ю и АЧр 1,Нр, на осйованни (2) имеемГ где 1 р - ток в рабочей обмотке 4,Ток 1 р, протекая по резистору 7,создает на нем падение напряжения где Н " сопротивление резистора 7. С учетом (3) и (4) Из выражения (5) видно, что выходное напряжение датчика тока 0 е.,х .пропорционально измеряемому току Ю. Независимо от полярности напряжения,действующего на выходе источника 8 и прикладываемого к цепочке иэ последовательно соединенных резистора 7 и рабочих обмоток 4 и 5, при неизменном направлении измеряемого тока, ток 1 р пРотекает в оДном и том же направлении. Так, если при намагничивании магнитопровода 1 рабочий ток 1 р протекает по рабочей обмотке 4 и резистору 7 под действием выходного напряжения .источника 8, то при перемагничивании магнитопровода 1 рабочий ток 1 р протекает в том же направлении под действием ЭДС самоиндукции рабочей обмотки 4. Таким образом, предлагаемый дат чик тока позволяет получить выходной сигнал, пропорциональный измеряемому току, полярность которого определяется направлением измеряемого тока. Кроме того, он обеспечивает 4 О гальваническую развязку входных ивыходных цепей, характеризуется высоким быстродействием и низким уровнем пульсаций выходного сигнала1064214 Составитель Л. МороэовТехред Л.БабиЙец. Корректор Г.Решетник Лежиина едактор Тираж 710 НИИПИ Государстве по делам изобрет 035, Москва, ЖЗакаэ 1051 б/46 Подписное В иного комитета СС ений и открытий 113 Раушская наб., 4/5 фПатент",Ужгород, ул, Проект фиМиал