Трансформаторный функциональный преобразователь электрического тока

О П И С А Н И Е 01) 601707ИЗОБРЕТЕН ИЯ Своз СоаетскикСоциал мстицесеаРеспублик(51) М. Кл, С Об 5 7/26 соединением ааяв юаударстаанкьй каматаСааата Мкнастраа СССаа делам изобрвтееая аткрмтак 23) Приоритет43) Опублнкован 04,7833 юллетень 1 ия опнсанна 10 03 7 К 681,335(71) анвнтель Ульяновский политехнический инстит(54 Т РАНСФО МАТОРНЫЙ ФУНКБИОНАЛЬНОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКО ТОКА РЕ Изобретение относится к налогов но цри ения, ение ать испол нике и м гуании систем автоматическо де ли сравн ности ким по тех а нсформаторный ь электри- тороидальа с прямоа которых Яе обмотый трансформаторныйеобразователь предиазнаедения только квадратич Однако изве ьиый спро функпиончендля рова ния,Известны функциональные преобразователи электрического тока для полученийквадратных и логарифмических характеристик, выполненные в виде четырехполюсниковна линейных элементах с использованиемфункциональных трансформаторов И,19Однако известные преобразователи имеютительно узкие функциональные возможИз известных устройств бли нической сушности является тр функциональный преобраэовате ческого тока, содержащий два ных ферромагнитных сердечни угольной петлей т естерезиса,расположены входные и выходн 2ной зависимости выходной величины отвходной и не находит широкого применБелью изобретения является расширкласса воспроизводимых преобразователемфункций,Для этого в трансформаторном функциональном преобразователе электрического токатороидальные ферромагнитные сердечникипрофнлированы в радиальном сечении соответственно с воспроизводимой функциональнойзависимостью, причем входные обмоткитороидальных ферромагнитных сердечников соединены последовательно и согласно,а выходныепоследовательно и встречно,На фиг 1 приведена принципиальнаяэлектрическая схема преобразователя; нафиг, 2 - схема конструкции одного торондального сердечника; на фиг. 3 - эпюрывходных токов и выходных напряженийпреобразователя,Трансформаторный функпиональиый преобразователь электрического тока содержитдва тороидальных ферромагнитных сердечника 1 и 2 с прямоугольной петлейгистерезиса, нв которых намотаны соединен601707 С 7) юр ные последовательно согласно входные 3и 4 и соединенные последовательно-встречно вьходные 5 и 6 электрические обмотки,Выходные обмотки 8 и 6 преобразователяв соответствии с принципом действия трансформатора тока замкнуть на резистор 7,Каждый ферромагнитный сердечник 1 и 2преобразователя, изготовленный из материала. с прямоугольнойпетлей гистерезиса,профилирован в соответствии с требуемой 1 Орезультирующей функциональной зависимостью,Преобразователь работает следующимобразом,При нарастании электрического. тока 3во входных обмотках 3 и 4 преобразователя, 5его тороидальные ферромагнитные сердечники 1 и 2 начинают перемагничивахься изодного магнитного состояния с индукцией-В; в котором он находился до этого, в другое магнитное состояние + В, под действием ЮМагнитного поля Н тока ", входной обмотки,При этом в каждой выходной обмотке 5и 6 преобразователя наводится ЭДС, значение которой в данный момент времени оп- Иределяется выражениеме -а ф,ВЬ 1 Х 2 Дгде Ф - магнитный поток, пронизывающийвитки выходной обмотки;%2- число витков в выходной обмотке,а сигнал на резисторе 7 от воздействиякаждой ЭДС в отдельности вследствие интегрирующих свойств трансформатора токаимеет вид"ЪЬ Х " =ф 2 ф"ЪЫх 2 ,где Ь - сопротивление резистора 7Ь - индуктивность выходной обмотки 4 ОВ выражении(2), исходя из принципадействия трансформаторного преобразователя,вместо магнитного потока ф введено приращение магнитного потока. д ф, котороедля профилированных в радиальном направлении сердечников описывается следующиминтегральным выражением аФИ) АВИ,З) УСАМИ, (.В) 5 о вн где КЪ, и Р цр - внутренний и наружныйрадиусы сердечника преобразователя;Р ( Р) - высота профиля радиального сечениясердечника;дВ ( Э , Я ) - изменение магнитнойиндукции вдоль радиуса сердечнике й приразличных значениях входного тока 3 4Те и как для форро.еитОо материале с прямоуГО/вОЙ ГРтлей Гистерезися и хорошей ертикальостью этой етиБ (., " ) оисывеется цри помощи ступенчатой функции Хевисейде Ж т,е, дЭ(З,Я)=2 ВЖ Н, (4)23 Г Я которая принимает только две значения:4 при Ж - " - Н С 5 Ъ 23 с О при Я )ЯЯ2 с где 9/ - число витков аво входной обмотке сердечника преобразователя,ф 1 3фб) - радиус перемагничиваюсщего объеме сердечника, то интеграл в выражении (3) распадается на два, один из которых тождественно равен нулю, а другой для сердечников с малым относительным внутренним радиусом Язаписывается следуюцим образом: дФ(Л)" 23 Р(МЙЯ . оОтсюда чувствительность для одного сердечнике преобразователя выглядит так;са 1 геа 2(8с 7 3 е или при замене переменных в интеграле этого выраженияс 2фИз выражения (9). с учетом (6) видно, что чувствительность 5 при постоянных значениях Р ( Р ) = саь 1 есть величина постоянная, а при функциональном изменении высоты перемагничивающегося профиля радиального сечения сердечника( Й , ) является функцией этого профиля, который, в свою очередь, является функцией выходного тока. 2 Обозначив через 1 27 Н Ьс масштабный множитель по выходу и черезф 1 %2=2)7 Нс масштабный множитель по входу, получим Откуда имеем уравнение преобразованиядля одного сердечника язых 5ф 4 (ф).3 (")или для двух сердечников 1 и 2 преобразо.вателя, выходные обмотки 6 и 6 которыхвкю еы встречно В этом вьражении индексы у параметровсоответствуют индексам сердечников 1 и 2преобразователя,Принимая для упрощения к с Мс. ифл м% 1, имеемЕ 0 " 1 к Э .15 Из выражения (13) видно, что выходной сигнал преобразователя является функцией разности высот радиальных "еченийсердечников 1 и 2, аргументом которых рявляется входной токСледовательно, задавая различные функциональные зависимости разности высотрадиальных сечений сердечников 1 и 2,получаем соответствуюшие функциональные г 5зависимос вьходног, си и ,от входного тока Э ,с возможностью изменения знака этого сигнала, в то времякак входной ток 3 , протекающий по входным обмоткам 3 и 4 преобразователя, знак 30не меняет,Твк как Ферромагнитный материал сердечников 1 и 2 преобразователя обладаетгистерезисом, то выражение (13) справедливо только для Йонотонно возрастающих 35функций входного тока (см, фиг, 3 а),После полного перемвгничивания объемов ферромагнитных сердечников Д и 2,т,е, выхода зв пределы рабочего диапазона,необходимо производить изменение направле- цния входного тока, при этом выхорчой сигнал в пределах рабочего диапазона входного тока имеет функциональную зависимость с восходящими и нисходящими участками ипеременой знака (см, фнг, 3 б),Изготовление профилированных ферромагнитных сердечников трансформаторного функпионального преобразователя из материалас прямоугольной петлей гистерезиса позволяет использовать подвижную доменную стенку, возникающую в этих сердечниках, дляполучения требуемой Функциональной зависимости между входным током и выходнымсигналом преобразователя, В результатеэтого расширяется класс воспроизводимыхпреобразователем функций и появляется воэможность осуществлять генерацию, непрерывных функций любого вида,формула изобретения Трансформаторный функциональный преобразователь электрического тока, содержащий два тороидвльных ферромагнитных сердечника с прямоугольной петлей гистерезиса, на которых расположены входные и выходные обмотки, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых преобразователем;функций, в нем тороицальные ферромагнитныесердечники профилированы в радиальномсечении соответственно с воспроизводимой.функциональной зависимостью, входные обмотки тороидальных ферромвгнитньх сердечников соединены последовательно и согласно, а выходные - последовательно ивстречно.Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе;1, Авторское свидетельство СССРМг 1 71 1 83 кле 6 06 6 726 е 19612, Розенблвт М, А, Мвгнитные элементыавтоматики и вычислительной техники,М., "Наука", 1966, с, 198,Фидиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Тираж 826 Госуда рст венного комитета С по дедам иэобретений 113035, Москва, ЖПодписноевета Министров СССРи открытий5, Раушская набд, 4