Трансформатор постоянного тока

(71) Заявитель 54) ТРАНСФОРМАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА е натранссчет Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в системах автоматики и вычислительной техники.Известны трансформаторы постоянного тока на магнитных усилителяхЦОднако известные трансформаторы имеют большие габариты магнитопровода, определяемые условием его ненасыщения, причем с ростом измеряемых токов габариты магнитопровода растут.Наиболее близким к предлагаемому является трансформатор, который со" держит в .зазоре магнитопровода датчик магнитного состояния магнитопровода, через усилитель подсоединенный ко вторичной обмотке сердеч-ника, которая включена.,встречно по отношению к первичной обмотке 2,Недостатком известного устройст" ва является низкая надежность его функционирования, во-первых, иэ-за сложности схемы усилителя мощности в цепи обратной связи, и во-вторых, из"за наводок электромагнитных помех в высокоомных входных цепях и промежуточных каскадах усилителя под действием изменяющихся во времени магнитных полей и ех, приводящих к ис,глажению заданной характеристики вход - выход усилителя. В результате в устройстве в течение временидействия. помех может иметь местонедокомпеисация либо перекомпенсациямагнитного потока от измеряемоготока, что в свою очередь приводит кнарушению пропорциональности первичного и вторичного токов, Использование экранирующих средств для защиты усилителя от помех (ферромагнитные экраны) привело бы к значительному увеличению габаритов всегоустройства в целом.Цель изобретения - повышенидежности и помехоустойчивостиформатора постоянного тока эаего упрощения,Поставленная цель достигаетсятем, что в качестве датчика магнитного состояния магнитопровода в егозазоре установлен магнитотиристор,анод которого подключен к положительному полюсу сети с измеряемымтоком, а катод - к первому выводуразмагничивающей обмотки, второй вывод которой соединен через нагрузкус отрицательньм полюсом сети и санодом диода, катод которого подключен н первому выводу размагничиваю 995133щей обмотки, причем между полюсамисети включен резисторный делительнапряжения, средняя точка которогосоединена с управляющим электродоммагнитотиристора,На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг,2 иллюстрируется процесс его функционирования.Трансформатор постоянного токасодержит (фиг,2) магнитопровод 1,первичную обмотку 2 одного полюса(в данном случае - положительного)сети с измеряемым током Д, Междуположительным полюсом 2 и отрицательным полюсом 2 и отрицательным полюсом 3 сети включен делитель напряжения на резисторах 4 и 5. В зазоре бмагнитопровода 1 установлен магнитотиристор 7, анод Афкоторого подключен к токоведущей шине 2 положительного полюса сети, Катод К магнитотиристора 7 подключен к одному выводу вторичной обмотки 8, нанесеннойна магнитопровод 1. Второй вывод обмотки 8 соединен через нагрузку 9с токоведущей шиной 3 отрицательногополюса сети и с анодом диода 10. Катод последнего подключен к первомувыводу обмотки 8управляющий электрод У магнитотиристора 7 соединенсо средней точкоЛ делителя на резисторах 4 и 5, Иагнитотиристор 7 представляет собой тиристор, напряжениевключения которого меняется в зависимости от внешнего магнитного поля,При полярности магнитного поля В+напряжение включения растет. Припротивоположном направлении магнитного поля В напряжение включенияснижается. Если внешнее напряжениеменьше напряжения включения тиристора, то тиристор выключен,Порог срабатывания магнитотиристора 7 задается делителем напряженияна резисторах 4 и 5, При протеканиипо шине 2 измеряемого тока .Э в маг"нитопроводе 1 создается магнитныйпоток ф определенной полярности,например отрицательной. С ростомэтого потока уменьшается напряжениевключения магнитотиристора 7, который до этого момента был выключен.Когда напряжение включения магнито"тиристора спадает до уровня напряжения на управляющем электроде У маг"нитотиристора 7, последний включаетсяи от анода А к катоду К начинаетпротекать ток 3 по цепи: токоведу"щая шина 2 с током 2( - магнитотиристор 7 (анод - катод) - началообмотки 8 - конец обмотки 8 - нагрузка 9 - шина (-) 3. Ток Дсоздаетв магнитопроводе 1 магнитный потокф, направленный встречно потоку Ф.-С ростом потока Ф(, уменьшается результирующий магнитный поток в магнитопроводе 1 и в момент смены напРавления результирующего потока напротивоположное, напряжение включения магнитотиристора 7 становитсявыше, чем напряжение, создаваемое5делителем напряжения на резисторах4 и 5 на управляющем электроде магнитотиристора 7. При этом магнитотиристор 7 выключается и разрываетсяцепь протекания тока Дк: шина 2магнитотиристор 7 вобмотка 8 - наг 10 рузка 9 - шина 3. Этот момент соответствует точке А на фиг,2,Запасенная энергия в обмотке 8разряжается по экспоненте по цепи;обмотка 8 - нагрузка 9 - диод 1015 обмотка 8, Ток разряда создает в .магнитопроводе спадающий по экспоненте магнитный поток (см.фиг,2),Кактолько этот поток спадает до уровняпотока ф , напряжение включения2 О магнитотиристора 7 уменьшается допорога его срабатывания, магнитотиристор 7 включается (этот моментсоответствует точке В на фиг.3) иснова по цепи: токоведущая шина 2магнитотиристор 7 - обмотка 8 - нагРузка 9 - шина 3 начинает нарастатьток, пока не достигнет точки С.Далееопять магнитотиристор 7 выключается,энергия обмотки 8 опять разряжаетсячерез диод 10, который до этогобыл закрыт, и далее процесс повторяется многокРатно.Таким образом; осуществляетсяслежение тока обмотки 8 за первичным током 01, Как видно на фиг.2З 5 вторичный ток 3представляет собойпилообразную кривую, наложенную напервичный ток, причем среднее значение пилообразной кривой вторичногстока Д совпадает с кривой первич 40 ного тока. Следует отметить, что нафиг.2 размах амплитуды пилыф длянаглядности утрированно завышен.,а частота, наоборот, занижена, Фактически же, величина амплитуды пилО 45 образных импульсов и их частотаопределяются, в основном, быстродействием переключающего элементамагнитотиристора 7, а также индуктивностью обмотки. Для современных5 О магнитотиристбров время переключе"ния составляет единицы микросекунд,поэтому диапазон частот пилообразного сигнала с учетом влияния индуктивности обмотки составляет ориентировочно 1050 кГц, В :о жевремя частотный диапазон трансформируемых токов от постоянного токадо нескольких герц (при колебаниинагрузки), Следовательно, пилообразный характер кривой вторичноготока не вносит сколько-нибудь существенной погрешности в измерение,благодаря тому, что частота пилыфна несколько порядков превышает частоту полезного сигнала и при необ 65 ходимости может быть легко отфильт(не показан), шунтирующего высокочастотную составляющую вторичноготока,Таким образом, по сравнению сизвестным устройством предлагаемыйтрансформатор тока упрощен, .благодаря замене усилителя мощности реэисторным делителем с диодом. Такая замена также обеспечивает повышение помехоустойчивости трансформатора,Использование предлагаемого устройства особенно эффективно при:измерении и преобразовании постоянныхтоков в условиях воздействия электромагнитных полей помех и наличииповьааенных требований к надежности,измерительных устройств, напримерв качестве датчиков тока в системахаварийного управления автономными.электроэнергетическими системами.Формула изобретенияТрансформатор постоянного тока,содержащий первичную обмотку, магни топровод со вторичной обмоткой нзазором, в котором расположен датчикмагнитного состояния, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и помехоустойчивости,5 он снабже резисторн д ителемнапряжения, диодом, в качестве датчика магнитного состояния примененмагнитотиристор, анод которого предназначен для подключения к положительному полюсу сети, а катод - кодному выводу вторичной обмотки, вто-рой вывод которой предназначен длясоединения через нагрузку с отрнцательньак полюсом сети и анодом диода,катод которого соединен с другим15 выводом вторичной обмотки, управляющий электрод магнитотиристора соединен со средней точкой делителянапряжения,20 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Толстов Ю.Г. Измерительныетрансформаторы постоянного тока. М.,1951.2. Авторское свидетельство СССРР 292238, кл, Н 01 Р 10/Об, 1971, 995133Э 95133 ив 8 Составитель В. И аова Техред И.Костик КорректорВ, Прохнен Редакто каэ 655/Зб нал ППП Патентфф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 4Ф Ж тираж 701 ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и о 113035, Москва, %-35, Раушская