Измерительный преобразователь тока

%ей кФ О 1)СО 1 Р 19 БРБТЕ 1-ИГ ИИЕ ИЗС МУ СНХДЕТЕЛ фиг ЯСТВУ аииф;,Е. и) Изобретение относится. к средстпреобразованил измеряемого тока с гальванической развязкой и может использоваться также и,цля контроля тока в технологических процессах. Цель изобретения - повышение точности преобразованил и снижение пот(57 вам ВЮ 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯПРИ ГКНТ СССР(54) ИЗ 11 ЕРИТТОКА ребляемой мощности, Лостигается путемвведенил компенсирующих обмоток 13и 16 ключей 4-7, интегрирующего блок17 и образоввия новых (1 ункциональннхсвязей. Ток в первичнь.х обмотках 11и 14 трансформаторов 1 и 2 намагничивает сердечники, Во вторичных обмотках 12 и 15 в одном из трансформаторов 1 или 2 вспомогательный переменный ток от источника 3 переменногонапряжения совпадает с измерлемьп;а в другом он противололожен ему.В после,нем случае при р-;венстве магнитодвижуцих сил происходит резкоеизменение магнитного потока и во вторичной обмотке (например, 12) возн,- Якает сигнал, который уравновешиваетпри 11 оженное.от источника 3 напряжение, 1 ДКлючи 4-7, с учетом порога их срабатывания, выделяют сигнал, который ин- Стегрируетсл блоком 17 и поступает ве3 1707556компенсационные обмотки 13 и 16, урав- ка, а также ограничивают его величину новешивая магнитныи поток в сердецни- и выделяют полезный сигнал, В описаках трансформаторови 2, Резисторы нии приведен пример реализации блока 8-10 обеспечивают путь протекания то 17, 2 з.п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использованопри построении систем для измерениятока, мощности, энергии, 1 ехнолотического контроля параметров различныхизделий, например толщины гальвани.ческих покрытий,Целью изобретения является повышение точности преобразования и снижение потребляемой мощности,На Фиг, 1 представлена .блок-схема 20измерительного преобразователя тока;на фиг, 2 - схема интегрирующегоблока.1Измерительный преобразователь тока 25(фиг. 1) содержит два трансформатора1 и 2, источник 3 переменного напряжения, ключи 4-7, резисторы 8-10,Трансформатор 1 содержит первичную 11,вторичную 12 и компенс ционную 13 обмотки, трансфоратс",. 2 содержит первичную 14, вторичную 15 и компенсационную 16 обмотки и интегрирующий блок17. При этом вход последнего являетсявыходом 18 преобразователя и соединей с выходами ключей 4"7, выход соединен с первым выводом компенсационной обмотки 6, второй вывод которойчерез компенсационную обмотку 3 соединен с первым выводом резистора 1 Ои является дополнительным выходом 19,первый вывод первичной обмотки 11. соединен с входом 20, второй выводпервичной обмотки 11 через первичнуюобмотку 14 соединен с входом 21, входы ключей 4 и 5 объединены и соединены с первыми выводами вторичной об"мотки 12 и резистора 8, входы ключей6 и 7 объединены и соединены с первыми выводами вторичной обмотки 15 и50резистора 9, вторые выводы резисторов8-10 объединены и соединены с общейшиной, второй вывод вторичной обмотки12 соединен с управляющим и инверснымуппавля щит входами ключей 4 и 5 сос 5ответственно и первым выводом истоц"ника 3 переменного напряжения, второйвывод которого, соединен с вторым выводом вторичной обмотки 15, управляющими входами интегрирующего блока 17,ключа 6 и инверсным управляющим входом клюоз 7,Интегрирующий блок 17 содержитфильтр 22 нижнИх частот, вход которого является входом преобразователя, авыход соединен с первыми входами компараторое 23 и 24, вторые входы которых соединены с соответствующими источниками 25 и 26 опорного напряжения,вь 1 ход компаратора 23 соединен с суммируюцим входом реверсивного счетчика 27, выход которого может быть цифровым выходом преобразователя и соединен с входом цифроаналогового преобразователя 28, выход которого является выходом интегрирующего блока,управляющим входом которого являетсясчетный выход реверсивного счетчика27, выцитающий вход которого соединенс выходом, компаратора 24.Ключи 4-7 (попарно) могут бытьвыполнены в виде комплементарных полевых транзисторов (не показаны) причем их стоки, истоки и затворы соединены между собой соответственно.Измерительный преобразователь токааботает следующим образом.Разно:ть входного постоянного то"1ка Е в обмотках 11 и 14 и тока Екэквивалентного компенсирующего токаобмоток 13 и 1.6, приведенного к обмоткам. 11 и 14, намагничивает сердечники трансформаторови 2 в общемслучае до насыщения.Вторичные обмотки 12 и 15 включенытак, цто в течение каждого полупериода вспомогательного переменного токаЕл от источника 3 в одном сердечнике,например, трансформатора 1 переменная составляющая магнитного потока направлена навстрецу потоку от постоянного тока Ел - Е , тогда как в другомсердечнике трансорматора 2 в это время оба магнитных потока совпадают поиправлению, До момента равенствамагнитодвижущих сил. (М/1 С) 1 11 ллл лл10 хПлЕл) постоянного и Е Ил 2переменного токов, где Ил, Чл - числовитков обмоток 1 и 12, 1, У- токи число витков обмоток 13 и 16, изме-, нений магнитного потока практически не происходит, При равенстве МДС про исходит резкое изменение магнитного потока и во вторичной обмотке 12 возникает ЗДС, которая уравновешивает приложенное напряжение 1, источника 3, если пренебречь вслерствие малости 10 падением напряжения в обмотках и в нагрузке трансформатора 1.Потбки в сердечнике трансформатора 2 в этом периоре практически никакого влияния не оказывают, так как иэ-за 15 совпадения в этом сердечнике постоянного и переменного потоков насыщение увеличивается и никаких изменений индукции в сердечнике практически непроисходит, 20В следующий полупериод напряжение вспомогательного источника 3 питания уравновешивается ЭРС во вторичной обмотке 15 трансФорматора 2. Ток Тл , ограницивается ЗПС вторичных обмоток,25 появляющейся при выходе трансформаторов из насыщения, поэтому справедливо равенство 30ТУ =ТУ +ТУ41 х 1 4, 1 У.где 1 2=1,5, МУ 14,=-1, П = Я=г 15= И, т.е 1, не зависит от напряжения и .частоты источника 3, Падениянапряжений иа резисторах 8 и 9 практи 35.чески прямоугольной йормы, пропорциональные току 1, поступают через ключи 4-7 иа вход интегрирующего блока17, Состояния клюцей 4-7 зависят от"Направления тока 1.40Положим, цто в течение первого полупериода при 10 сердечник тран 12.сформатора 1 ненасыщен, а сердечниктрансформатора 2 насыщен, Падение напряжения на обмотке 12 практическиравно напряжению 0 источника 3,так как /БЭ о У 8 - 3 (, где У1 Ре Р 8 = Р Цв = 19 ф и прес 8 фвышает порог открывания ключа 4, по-.этому на входе интегрирующего блока17 напряжение положительно: Б 8 /== /1Р 0. Ключи 5-7 закрыты, таккак ключ 5 управляется по инверсномучвходу, а на управляющих входах клюцеи6 и 7 действует напряжение, меньшее)5порогов открывания этих ключвй,Во втором полупериоде 1( О, приэтом (при неизменном направлении входного тока 1) трансформатор 1 насыщен, а трансформатор 2 неиасыщен, Ключи 4 и 5 при этом закрыты, так как на управляющих входах ключей 4 и 5 напряжение менее порога открывания этих ключей, а на управляющем инверсном входе ключа 7 действует положительное напряжение. Ключ 6 открыт, поэтому на входе блока 17 действует напряжение / 13/ = / Тд В, ) 0Если направление тока 1 изменяется, то изменяются состояния трансформаторов 1 и 2 так,цто при 1 О, ключи 4, Ь и. 7 закрываются, а клюц 7 открывается, а при 1, ( 0 ключи 4-6 закрываются, а ключ 5 открывается, при этом иа входе интегрирующего блока 17 присутствует напряжение "(==- 1.При напряжении иа входе блока интегрирования более его порога чувствительности происходит изменение компенсирующего тока в обмотках 13 и 16. В установившемся режиме справедливо соотношение116 а 11 э 14-т Та 13 + ТсВофпРи - -. -- ., 0 = Т,К 8 И,и /1 У,д,Ро Бк,4 ф Вых 1где 0 - разность потенциалов междувьхвыводами, отмеченными нафиг. 1 стрелками;Б - падение напряжения на ре 10зисторе 10;Б - напряжение на выходе ключей"-7,т.е, результат преобразования И 8 ыпропорционален входному току 1,.Ритегрирующий блок 17 (фиг, 2) работает следующим образом, Если напряжение 11 7 превышает верхний или нижний пороги опорного напряжения истоц"ников 25 и 26 срабатывания компараторов 23 и 24, то счетчик 27 псреходитв режим сложения или вычитания, приэтом изменяется состояние сцстцика27.и, следовательно, ступенчато изменяется ток Т к с выхода цифроаналогового преобразователя 28, При 1 т,меньшем пороговых уровней, изменениесостояния счетчика 27 прекращается изначение 1 фиксируется. При достаточно большом числе разрядов счетчика 27его выходной код соответствует резуль".тату преобразования в цифровой Форме,На управляющий вход иитсгрируе.,егоблока 17 сигнал может подавать=я отвнешнего генератора.56 формула 717075изобретения 1. Измерительный преобразователь тока, содержащий два трансформатора с последовательно включенными первичными обмотками, источник переменного напряжения, вторичные обмотки каждого трансформатора, о т л и ч а ащ и й с я тем, что, с целью повыше ния точности преобразования и снижения потребляе;ой мощности, дополнительно введены четыре ключа, интегрирующий блок три резистора и компенса-. ционные обмотки, первый резистор пер вым выводом соединен с первым выводом вторичной обмотки первого трансформатора и входами первого и второго ключей, второй резистор первым выводом соединен с первым выводом втоО ричной обмотки второго трансформатора и входами третьего и четвертого ключей; управляющий вход первого и инверсный управляющий вход второго ключей соединены с вторым выводом вторичной обмотки первого трансформатора и первым выводом источника переменного напряжения, управляющий вход третьего и инверсный управляющий вход четвертого ключей соединены с в".бурым вы водом вторичной обмотки второго трансформатора и вторым выводом источника переменного напряжения, выходы всех ключей объединены, являются выходом преобразователя и соединены с входом интегрирующего блока, выход которого соединен с первым выводом компенсационной обмотки второго трансформатора, второй вывод которой через компенсационную обмотку первого трансформатора соединен с первым выводом третьего резистора и является дополнительным выходом преобразователя, вторые выводы трех резисторов объединены и соединены с общей шиной, управляющий вход интегрирующего блока соединен с управляющим входом третьего ключа.2. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что интегрирующий блок содержит фильтр нижних частот, рва компаратора, реверсивный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, выход фильтра нижних частот соединен с входами компараторов, выход первого компаратора соединен с суммирующим, а выход второго компаратора с вычитающим входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя, вторые входы компара- торов соединены с соответствующими источниками опорного напряжения, вход фильтра нижних частот является входом интегрирующего блока, выходом которого является выход цифроаналогового преобразователя, счетный вход реверсивного счетчика является управляющим входом интегрирующего блока,3. Преобразователь по и, 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что каждая пара ключей выполнена на двух компленентарных полевых транзисторах, сток, исток и затвор одного иэ которых соединены со стоком, истоком и затрором другого соответственно.