Измерительный трансформатор постоянного тока

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик р,943878(23) ПриоритетОпубликовано 150782, Бюллетень М 26Дата опубликования описания 1507,82 13 М.Кл з Н 01 Р 40 Г 12 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторыизобретения Подмосковный научно-исследовательский и про конструкторский угольный институт ктно. -(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ПОСТОЯННОГОТОКА Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в системах автоматического регулирова-. ния для измерения и суммирования сигналов постоянного тока.Известны измерительные трансформаторы постоянного тока, в которых суммирование сигналов постоянного тока осуществляется путем суммирования ампервитков двух измеритель-. ных обмоток, В таких трансформаторах величина выходного сигнала пропорциональна магнитной индукции постоянного поля, а магнитная индукция пропорциональна сумме ампервитков измерительных обмоток, причем коэффициент пропорциональности между магнитной индукцией и каждым иэдвух суммируемых токов один и тот же 1). В данных трансформаторах отсутст" вует возможность изменения коэффициента пропорциональности между ампервитками и индукцией для каждого из суммируемых токов в отдельности, поэтому трансформаторы позволяют суммировать только токи, величины ампервитков которых имеют сравниьвюе значения (соизмеримы) . Недостатком измерительного трансформатора является также ограниченный диапазонизмеряемых токовНаиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсятрансформатор, содержащий два концентрически расположенных относительнодруг друга цилиндрических магнитопровода, между которыми размещена1 О измерительная обмотка постоянного тока, а в глухой концентрической расточке внутреннего цилиндрическогомагнитопровода размещена выходная обмотка переменного тока 2).Однако известный трансформаторимеет также ограниченный диапазон измеряемого тока.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем увеличения диапазона регулирования,суммируемых токов,Поставленная цель достигается тем,что в измерительный трансформаторпостоянного тока, содержащий два концентрически расположенных относительнодруг друга цилиндрических магнитопровода, между которыми размещена измерительная обмотка постоянного тока,выходную обмотку переменного тока,размещенную в концентрической расточне внутреннего цилиндрического маг 943878нитопровода, и подвижный сердечник,расположенный в, отверстии внешнегоцилиндрического магнитопровода, введены дополнительный цилиндрический .югнитопровод, вторая измерительнаясбмотка постоянного тока, дополнитель ный цилиндрический магнитопровод расположен по оси симметрии измерительного трансформатора, вторая измери-тельная обмотка постоянного токаразмещена между внутренним цилиндрическим магнитопроводом и дополнительным магнитопроводом,а подвижный сердечник выполнен из двух частей, разделенных зазором, одна из которыхразмещена на дополнительном цилиндриФческом магнитопроводе, а другая - на внутренней поверхности внешнего цилиндрического магнитопровода.При такомустройстве магнитная индукцня постоянного поля для каждой 20сбмотки имеет свой коэффициент пропорциональности между ее ампервитками и создаваемой ею магнитной индукцией. Это позволяет варьировать суммированием величин входных сигналов в широких пределах.Так как выходной сигнал, снимаемый с обмотки переменного тока, пропорционален магнитной индукции в ее цилиндрическом магнитопроводе,котораяопределяется суммой магнитных индукций, создаваемых каждой измерительной обмоткой, то, регулируя (при неизменных ампервитках каждой иэ измерительных обмоток) положения подвижных сердечников, изменяют индукцию, создаваемую каждой обмоткой в широких пределах. Это позволяет получить соизмеримые значения магнитных индукций в цилиндрическом ьегнитопроводе с выходной обмоткой 40 от обеих измерительных обмоток при большой разнице в ампервитках суммируемых токов, т. е. устройство позволяет суммировать небольшие ампервитки первой измерительной обмот ки с большими ампервитками второй измерительной обмотки и наоборот небольшие ампервитки второй измерительной с большими ампервитками первой измерительной обмотки, причем разница 50 в величинах суммируемых сигналов регулируется подвижными сердечниками.На фиг. 1 показан измерительный трансформатор, общий вил; на фиг.2 схема включения обмоток измерительного трансформатора.Устройство содержит два концентрически расположенных относительно друг друга цилиндрических магнитопровода 1 и 2 и цилиндрический магнитопровод 3, расположенный по оси симметрии, и подвижный сердечник, выполненный из двух частей 4 и 5, разделенных зазором, одна из которых размещена на внутренней поверхности внешнего, цилиндрического магнитопро вода 1, а другая - на дополнительном цилиндрическом магнитопроводе 3. Между магнитопроводами 1 и 2,. 2 и 3 разм щены измерительные обмотки б и 7 постоянного тока.В цилиндрическом магнитопроводе 2 выполнена концентрическая расточка, в которой размещена выходная обмотка 8 переменного тока. Магнитопровод вокруг обмотки 8 замкнут, а магнитопроводы вокруг обмоток б и 7 разомкнуты соответственно воздушными зазорами 9 и 10. Зазор 9 образован магнитопроводом 2 и сердечником 4, а зазор 10 - магнитопроводом 2 и сердечником 5. Величины зазоров 9 и 10 регулируются подвижными сердечниками 4 и 5. Между сердечниками 4 и 5 имеется воздушный зазор 11. Постоянный магнитный поток 12, создаваемый обмоткой б, проходит через магнитопроводы 1 и 2, воздушный зазор 9 и сердечник 4. Постоянный магнитный поток 13, создаваемый обмоткой 7, проходит через магнитопроводы 2 и 3, сердечник 5 и воздушный зазор 10. Таким образом, через магнитопровод 2 проходят магнитные потоки 12 и 13. Величины магнитных потоков 12 и 13 зависят соответственно от ампервитков обмоток 6 и 7 и зазоров 9 и 10Чтобы постоянный магнитный поток 12 не заходил в магнитопровод 3, а поток 13 " в магнитопровод 1, проводимость постоянному магнитному потоку зазоров 9 и 10 при их максимальных величинах значительно превышает проводимость постоянному магнитному потоку зазора 11 между сердечниками 4 и 5.Индуктивность обмотки 8 переменного тока определяется магнитной проницаемостью магнитопровода 2, в котором она расположена.Магнитная. проницаемость магнитопровода 2 определяется как параметрами электрической, магнитной цепей переменного тока, так и значением магнитной индукции постоянного поля, создаваемого обмотками б и 7. При заданных габаритах измерительного трансформатора сбмоточных данных обмотки 8 индуктивность последней однозначно определяется величиной магнитной индукции постоянного поля. При согласись включении обмоток б и 7 постоянные магнитные потоки 12 и 13 в магнитопроводе 2 совпадают по направлению, поэтому индуктивность обмотки 8 пропорциональна сумме магнитных потоков 12 и 13. Если обмотки б и 7 включены встречно, то индуктивность обмотки 8 пропорциональна разности магнитных потоков 12 и 13, т.е. измерительный трансформатор позволяет измерять сумьу нли разность постоянных токов обмоток б и 7. Диапазон измеряемых токовпри их суммировании или вычитании регулируется для каждой обмотки отдельно сердечниками 4 или 5. Это позволяет расширить диапазон регулирования значений суммируеьых токов.Обмотки 6 и 7 включены в цепи иэ жряемых токов (Фиг.2). Выходная обмотка 8, включенная на переменное напряжение, подключена через выпрямитель 14 последовательно с резистором 15. На резистор 16 подается опорное напря 10 жение постоянного тока, снимаемое с резистора 17. Резисторы 15 и 16 включены между собой по схеме сравнения. Величина выходного напряжения,.снимаемогос резистора 15 и 16 пропор цнональна алгебраической сумме измеряемых токов.Измерительный трансформатор работает следующим образом.При измерении суммы токов на выходную обмотку 8 подается переменное напряжение, Подвижными сердечниками 4 и 5 устанавливают пределы измеряемых токов. При отсутствии токов в сймотках 6 и 7 индуктивность обмотки В максимальна и на резисторе 15 имеется минимальное напряжение. Посредст-. .вом резистора 17 устанавливают на ,резисторе 16 такое же напряжение. На выходе схемы сигнал отсутствует. Чере сбмотки 6 и 7, включенные согласно, пропускают измеряемые токи. Создаваемый ими постоянный магнитный поток в магнитопроводе 2 равен сумме магнитных потоков 12 и 13. Величины магнитных индукций постоянного поля, создаваемых потоками 12 и 13, имеют приближенно одно значение.В результате уменьшения индуктивюсти обмотки 8 возрастает падение напряжения на резисторе 15 и на выхо де схемы появляется сигнал, пропорциональный сумме измеряемых токов.Если требуется суммировать меньшие значения токов обмотки 6 при тех же значениях токов обмотки 7, то при 45 неизменном зазоре 10. уменьшают за" зор 9 сердечником 4В этом, случае ьагнитный поток 12 снижается за счет уменьшения тока обмотки 6, но за счет уменьшения зазора 9 он сохраняет 50 грежнее занчение, поэтому значения магнитных индукций, определяемых пзтоками 12 и 13, соизмеримы. Прн необходимости суммирования больших значений токов обмотки 7 при тех же значениях токов обмотки 6 увеличивают зазор 10 сердечником 5. За счет этого магнитный поток 13 почти не изменится и величины магнитных индукций останутся на соизмеримом уровне.При измерении разности (арифметической) двух токов обмотки 6 и 7 включены встречно. Если ампервитки обмоток 6 и 7 равны между собой, то обмотка 8 не подмагничивается и на выходе схемь сравнения сигнал отсутствует. Подмаг 65 ючивание обмотки 8 пропорционально разности ампервитков измерительных сбмоток 6 и 7, поэтому на выходе "хемы появляется сигнал, пропорциональный укаэанной разности ампер- витков. Если требуется измерить разницу при возросших значениях тока обмотки 6 и прежних значениях тока обмотки 7, то увеличиващт зазор 9 при неизменном зазоре 10, Таким образом, при неизменных витках обмоток 6 и 7 путем изменения эазоров 9 и 10 поддерживают магнитную индукцию постоян-: ного пэля от обеих обмоток на одном уровне, Это позволяет в широком диапазоне регулировать значения суммируемых токов.Предлагаемое изобретение расширяет область применения устройства и устраняет необходимость разработки ряда измерительных трансформаторов постоянного тока на ограничение диапазона измерения суммируемых токов, благодаря чему упрощается устройство в целом, снижается его стоимость и габариты. Формула изобретенияИзмерительный трансформатор постоянного тока, содержащий два концентрически расположенных относительнодруг друга цилиндрических магнитопровода, между которыми размещенаизмерительная обмотка постоянного тока, выходную обмотку переменного тока,размещенную в концентрической расточкевнутреннего цилиндрического магнитопровода, и подвижный сердечник, рас"положенный в отверстии внешнего цилиндрического магнитопровода,.о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью расширения Функциональных возможностей путем увеличения диапазона регулирования суммируемых токов,в него введены дополнительный цилиндрический магнитопровод, вторая измерительная обмотка постоянного тока,дополнительный цилиндрический магнитопровод расположен по оси симметрииизмерительного трансформатора, втораяизмерительная обмотка постоянного токаразмещена между внутренним цилиндрическим магнитопроводом и дополнительным магнитопроводом, а подвижный сердечник выполнен из двух частей, разделенных зазором, одна из которыхразмещена на дополнительном цилиндрическом магнитопроводе, а другая - навнутренней поверхности внешнего цилиндрического магнитопровода.Источники информации,принятые во внимание при экспертиэе1. Спектор С.А. Измерение больших постоянных токов. "Энергия",1978, с. 24-25,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2881469/24-07,кл. Н 01 Г 40/12, 1979.943878 Составитель Ф.ЧиркинаТехред Л. Пекарь Коррект Муск едактор М,Петрова Подписное П "Патен г. Ужгород, ул. Проектная, 4 лиа аказ 5125/64 Тираж 761 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Рауш