Измеритель мгновенного значения тока

(19) (11) 1)4 С 01 К 19 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕПЬСТВ ТОРСНОМ 9 12Бродовский, ин,Е.С.Иванов, ч,А.ВФельдман 88.8)свидетельство ССС3 Р 9/00, 1965.идетельство СССР1 К 19/00, 1976.(57) Изобретение о ствам измерениятока. Может испольмирования сигналов ОВЕННОГО ЗНАЧЕНИ носится к устройлектрическогооваться для форобратной связи О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(56) 1.АвторскоеВ 194162, кл, Н 02.Авторское св11 706789, кл. С 0 по току в быстродеиствующих системахавтоматического регулирования. Цельизобретения - повышение надежностиустройства - достигается введениемв него блока 9 управления, которыйвыполнен на последовательно соединенных элементе дифференцирования 14и пороговом элементе 15. Устройство,кроме того, содержит ключевые элементы 1 и 2, диоды 3 и 4, источник5 постоянного напряжения, трансформатор тока 6, дроссель 7, нагрузочный резистор 8, первичную 10, вторичную 11 и выходную 12 обмотки трансформатора 6, обмотку 13 дросселя 7.В описании изобретения приводитсяструктурная схема второго вариантавыполнения измерителя. 1 з.п.ф-лы,2 ил.10 15 20 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствамизмерения электрического тока, иможет быть использовано для формирования сигналов обратной связи по току в быстродействующих системах автоматического регулирования.Известен измеритель мгновенногозначения тока, содержащий двухтактный дроссельный магнитный усилитель,измерительный трансформатор с воздушным зазором, КС-Фильтры и выходную балансную схему Г 11.Недостаток указанного измерителя - большие потери мощности в цепяхподмагничивания магнитного усилителя и в балансной схеме,Наиболее близким к изобретениюявляется измеритель мгновенного значения тока, содержащий два последовательно включенных управляемых ключевых элемента, каждый из которыхзашунтирован соответствующим диодом,трансформатор тока с первичной, вторичными и выходной обмотками, выходной НС-фильтр и дроссель, первичнаяобмотка которого включена в цепьизмеряемого тока последовательнос первичной обмоткой трансформаторатока, а вторичная подключена к выходу ЕС-Фильтра Г 23.КС-фильтр данного устройства имеет большое время запаздывания, которое компенсируется выходным сигналомдросселя, пропорциональным скоростиизменения измеряемого тока. При больших скоростях изменения измеряемоготока во вторичной обмотке дросселявозникают большие напряжения и возможен пробой изоляции данной обмотки,Это обстоятельство снижает надежность устройства. цель изобретения - повьппение надежности устройства,Указанная цель достигается тем,что в измеритель мгновенного значения тока, содержащий два последовательно соединенных управляемых ключевых элемента, каждый из которыхзашунтирован соответствующим диодом,дроссель, трансформатор тока с первичной, вторичной и выходной обмотками и нагрузочный резистор, включенный между одним из выводов выходной обмотки и корпусом устройства,введен блок управления, причем вторичная обмотка трансформатора токаподключена к входу блока управления,выход которого соединен с управляющими входами ключевых элементов, а дроссель включен между общей клеммой управляемых ключевых элементов и вторым выводом выходной обмотки трансформатора тока.Кроме того, блок управления выполнен в виде последовательно соединенных элемента дифференцирования и порогового элемента.На фиг. 1 представлена структурная схема измерителя мгновенного значения тока; на Фиг. 2 - структурная схема измерителя мгновенного значения тока, у которого дроссель содержит дополнительную обмотку.Устройство содержит управляемые ключевые элементы 1 и 2, диоды 3 и 4, источник 5 постоянного напряжения, трансформатор 6 тока, дроссель 7, нагрузочный резистор 8, блок управления 9, первичную 10, вторичную 11 и выходную 12 обмотки трансформатора тока 6, обмотку 13 дросселя, элемент дифференцирования 14, пороговый элемент 15.Устройство по фиг. 2 содержит те же элементы, а дроссель 7 снабжен дополнительной обмоткой 16. Работа измерителя мгновенного значения тока происходит следующим образом.Измеряемый токпротекает по первичной обмотке 10 трансформатора 6 тока,Управляемые ключевые элементы 1 и 2 совместно с трансформатором 6 тока и дросселем 7 образуют своеобразный мультивибратор, в котором режим работы ключевых элементов 1 и 2 поддерживается за счет обратной связи по току компенсациик через дроссель 7 обмотки 11 и 12 трансформатора 6 тока и блок управления 9. Ток компенсации хпротекает по нагрузочному резистору 8 и определяет выходной сигнал измерителя тока Пп,С помощью укаэанной обратной связи компенсирующий ток к регулируется для получения требуемого соответствия его измеряемому токуКомпенсирующий токзадаетсякс помощью источника 5 постоянного напряжения, который подключается к дросселю 7 ключевыми элементами 1 и 2 и диодами 3 и 4. При этом при направлении тока дк, указанном на чертеже, при положительном напряженин на обмотке 12 ток к протекает по ключевому элементу 1. При отрицательном напряжении на обмотке 12 токпротекает по диоду 4, шунтирующему ключевой элемент 2. При другом направлении тока дк он протекает соответственно по ключевому элементу 2 и диоду 3.Для того, чтобы компенсирующий ток к формировался независимо от параметров трансформатора 6 тока и величины резистора 8, индуктивное сопротивление дросселя 7 выбирают таким, чтобы напряжение источника 5 выделялось в основном на дросселе 7. Таким образом, дроссель 7 по отношению к обмотке 12 и резистору 8 играет роль источника тока . Магнитопровод трансформатора 6 .тока выполняет функции нелинейного элемента сравнения измеряемогои компенсационноготоков. В установившемся режиме работы измерителя тока компенсирующий ток х к содержит основную "гладкую" составляющую, которая полностью соответствует измеряемому току , и пульсирующую составляющую, величина которой определяется шириной петли гистерезиса магнитопровода трансформатора 6 тока. Как только разность токови хк достигает значения тока намагничивания магнитопровода трансформатора 6 тока, резко изменяется индуктивное сопротивление обмотки 12 и на ней возра:тает падение напряжения,ри этом первая гармоника напряжения на обмотке 12 совпадает по фазе с первой гармоникой пульсирующей составляющей тока к. На вто- ричной обмотке 11 возникает напряжение, которое по форме совпадает с напряжением на обмотке 12 и является сигналом рассогласования контура обратной связи - контура регулирования компенсирующего токаКНапряжение обмотки 11 поступаетна обмотку 13, элемент дифференцирования 14, на выходе которого формирует"-тся сигнал, фаза которого отличается от фазы напряжения на обмотке 11 нао90 . Пороговый элемент 15 формирует прямоугольные сигналы для управления ключами, при этом фаза этих сигналов отличается от фазы напряжения обмотки 11, а следовательно, и от фазы пульсирующей составляющей компенсирующего токана 90 Именно такая фаза напряжения, формируемого ключевыми элементами 1и 2, необходима для нормального функционирования измерителя тока, таккак компенсирующий ток(его пульксирующая составляющая) формируетсяс помощью дросселя 7, вносящего фазовый сдвиг 90. В измерителе токаобеспечивается малый уровень пульса ций выходного сигнала О , такбыхкак амплитуда этих пульсаций определяется током намагничивания - шириной петли гистерезиса магнитопровода трансформатора 6 тока. Именно это.15 обстоятельство позволяет применятьв трансформаторе 6 тока недорогиесердечники с непрямоугольной петлейгистерезиса (ферриты) .Момент коммутации ключевых эле ментов 1 и 2 в устройстве по фиг.2определяется моментом насыщения сердечника с прямоугольной петлей гистерезиса трансформатора 6 тока. После открывания, например, ключевого 25 элемента 1 под действием напряженияначинают перемагничиваться сердечники трансформатора 6 тока и дросселя7. Пока идет перемагничивание сердечников, на вторичной обмотке 11 З 0 трансформатора 6 тока формируетсянапряжение, которое управляет ключевыми элементами 1 и 2.Параметры дросселя 7 и трансформатора 6 тока выбираются различными 35 (магнитопроводы имеют различные индукции насыщения) и это приводит ктому, что первым насыщается сердечник трансформатора 6 тока. При этомнапряжение на обмотке 11 уменьшается 40 до нуля и ключевой элемент 1 закрывается, Если рассматривать установившийся режим работы, когда идет непрерывное переключение элементов 1 и2, то в этом режиме фаза напряжения 45на обмотке 11 трансформатора 6 токасовпадает с фазой напряжения на выходе ключевых элементов 1 и 2. Этообъясняется тем, что дроссель 7 выполнен с дополнительной обмоткой 16,которая как бы шунтирует обмотку 13 50и делает сопротивление дросселя 7небольшим, При этом напряжение Писточника питания практически целиком поступает на обмотку 12 трансформатора 6 тока и соответственно 55 ему формируется напряжение на обмотке 11; В этих условиях блок 9 управления выполняется в виде инерционного либо пассивного, либо активно1221605 каз 1609/52 Тираж 728 Подписное ВНИИПИ иал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная го звена в отличие от блока 9 нафиг. 1. Следовательно, при насыщении трансформатора 6 тока увеличения токане происходит, так какдроссель 7 еще ненасыщенн. Такимобразом,. в выходном сигнале О,амплитуда пульсирующей составляющей будет определяться током намагничивания дросселя 7 и нет необходимости применять КС-фильтр с большой постоянной времени и дроссельс многовитковой вторичной обмоткой,подключаемой к КС-фильтру, как визвестном измерителе тока. Кроме того, конструктивно трансформатор б тока и дроссель 7 выполняются в виде одного узла, в котором тороидальный .сердечник трансформатора 6 тока (материал с прямоугольной петлей гистерезиса 79 НМ) с намотанной обмоткой 11 вложен внутрь тороидального сердечника дросселя 7 (материал ХВП). Обмотки 10 и 16 выполняются в виде общей шины, а обмотки 12 и 13 - в виде общей многовитковой обмотки.Все указанные особенности выполнения отдельных узлов и их соединений улучшают технико-эксплуатационные характеристики измерителя тока фиг.2) иповышают надежность его работы по сравнению с известными.Малый. уровень пульсаций в сигнале П щ делает нецелесообразным применение на выходе КС-фильтра с боль.шой постоянной времени и дросселяс многовитковой вторичной обмоткой,первичная обмотка которого включенав цепь измеряемого тока, что повышает его надежность. Формула изобретения1 О 1. Измеритель мгновенного значения тока, содержащий два последовательно соединенных управляемых ключевых элемента, каждый из которых 15 зашунтирован соответствующим диодом,дроссель, трансформатор тока с первичной, вторичной и выходной обмотками и нагрузочный резистор, включенный между одним из выводов выход О ной обмотки трансформатора тока икорпусом устройства, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше ния надежности, в него введен блокуправления, причем вторичная обмотка 25 трансформатора тока подключена квходу блока управления, выход которого соединен с управляющими входамиключевых элементов, а дроссель включен между общей клеммой управляемых ЗО ключевых элементов и вторым выводомвыходной обмоки трансформатора тока.2. Измеритель по п.1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что блок управления выполнен в виде последователь но соединенных элемента дифференцирования и порогового элемента,