Ферромодуляционное устройство для измерения постоянного тока

Ферромодуляционное устройство для измерения постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ФЕРРОМОДУЛЯЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее ферромодуляционный преоб7 разователь, выполненный на ферромагf тном сердечнике, имеющем обмотку .озбу7кдения и измерительную обмотку, источник синусоидального тока возбуждения , к одному выходу которого подключена обмотка возбуждения ферромагнитного сердечника, формирователь импульсов, вход которого подключен к измерительной обмотке ферромагнитного сердечника, фазоинвертор с противофазными выходами, присоеSf OIOSR - h-i ,;. . f ЕМБЛЙОТе-.4 диненный своим входом к выходу формирователя импульсов, и измерительный блок с двумя ключами, первые выводы которых подключены к общей шине, в цепь вторых выводов ключей включены резисторы нагрузки, свободные выводы которых: объединены, управляющие входы ключей раздельно ;оединены с противофазными выходами фазоинвертора, и измерительный прибор, входные зажимы которого раздельно подключены к вторым выводам ключей, связанным с резисторами нагрузки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены блок сдвига фазы на фиксированный угол 90 и двухполупериодный выпрямитель, причем вход блока сдвига фазы подключен к второму выходу источника синусоидального тока возбуждения, вход двухполупери- s одного вьтрямителя соединен с выходом блока сдвига фазы, один выходной зажим двухполупериодного выпрямителя присоединен в общей шине, а другой i подключен к объединенным выводам ре- ; зисторов нагрузки измерительного бло- О ка.i ю г {

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) И) з(д)) С 01 К 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Mh3gOMVМ (21) 3446994/24-21 ,(22) 28.05.82 (46) 07.09.84, Бюл. Р 33 (72) Г.В,Абрамзон, С.Г.Мдивани,,Н.И.Яковлев и A.Ô.ßêîâëåâ (53) 621.317.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И - 249475, кл. С 01 P. 1/22, 1968.

Семенов Н.М., Яковлев Н.И.

Цифровые феррозондовые магнитометры.

Л., "Энергия", 1978, с. 98-99, рис. 4-3. (54) (57) ФЕРРОМОДУЛЯЦИОННОЕ УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее ферромодуляционный преобразователь, выполненный на ферромагтном сердечнике, имеющем обмотку возбуждения и измерительную обмотку, источник синусоидального тока возбуждения, к одному выходу которого подключена обмотка возбуждения ферромагнитного сердечника, формирователь импульсов, вход которого подключен к измерительной обмотке ферромагнитного сердечника, фазоинвертор с двумя противофазными выходами, присоединенный своим входом к выходу формирователя импульсов, и измерительный блок с двумя ключами, первые выводы которых подключены к общей шине, в цепь вторых выводов ключей включены резисторы нагрузки, свободные выводы которых объединены, управляющие входы ключей раздельно соединены с противофазными выходами фазоинвертора, и измерительный прибор, входные зажимы которого раздельно подключены к вторым выводам ключей, связанным с резисторами нагрузки, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены блок сдвига фазы

0 на фиксированный угол 90 и двухполупериодный выпрямитель, причем вход блока сдвига фазы подключен к второму выходу источника синусоидального тока возбуждения, вход двухполупериодного выпрямителя соединен с выходом блока сдвига фазы, один выходной за- жим двухполупериодного выпрямителя присоединен в общей шине, а другой подключен к объединенным выводам ре- . зисторов нагрузки измерительного блока.

1112294

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения постоянного тока, а также для измерения параметров постоянного магнитного поля.

Известно ферромодуляционное устройство для измерения постоянного тока, содержащее ферромодуляционный ! преобразователь, выполненный на ферромагиитном сердечнике, имеющем обмотку возбуждения, выключенную в цепь источника переменного тока, и измерительную обмотку, фильтр, вход которого подключен к измерительной обмотке, и измерительный прибор, связанный с выходом фильтра (1, Такое устройство имеет недостаточную чувствительность, обусловленную наличием в выходном сигнале нечетных гармоник помех.

Наиболее близким по технической . сущности к предлагаемому является ферромодуляционное устройство для измерения постоянного тока, содержащее ферромодуляционный преобразователь, выполненный »»а ферромагнитном сердечнике, имеющем обмотку возбуждения и измерительную обмотку, источник синусоидалъного тока возбуждения, выполненный в виде автономного генератора, к выходу которого подключена обмотка возбуждения ферромагнитного сердечника, формирователь импульсов, выполненный в виде усилителя.-ограничителя, вход которого подключен к измерительной обмотке ферромагнитного сердечника, фазоинвертор с двумя противофазными выходами, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, и измерительный блок, имеющий два ключа на, транзисторах, измерительный прибор, входные зажимы которого раздельно присоединены к коллекторам транзисторов, эмиттеры транзисторов связаны с общей шиной, а в цепь коллекторов транзисторов включены резисто- ры нагрузки, свободные выводы которых подключены к одному из полюсов источника питания постоянного тока, база каждого Из транзисторов через резистор обратной связи присоединена к коллектору другого транзистора и одновременно через ограничивающий резистор связана с источником напряжения смещения, а противофазные выходы фаэоинвертора раздельно подключены к коллекторам транзисторов, 6браэующим управляющие входы ключей j2) .

При возбуждении ферромагнитного сердечника ферромодуляционного преобразователя синусоидальным током

1„ в известном устройстве выходной ток явь»Х, регистрируе и измеримерительным прибором, определяется выражением

10 о

ВЫК (a"С 9EA )

"»»l где — значение измеряемого постоян15 ного тока, 41 — круговая частота тока »» возбуждения.

Из этого выражения следует, что известное устройство имеет нелинейную функцию преобразования J ВыК =

= 4 (3 ), а значение коэффициента пре вы образования — - = (» ) устройства зависит от амплитуды тока J возбуждения. Нелинейность функции преобразования приводит к тому, что точность измерения известного устройства снижается с ростом измеряемого тока.

Зависимость выходного тока от тока возбуждения также снижает точность

30 измерения известного устройства и не позволяет использовать в качестве источника тока возбуждения промьш»ленную сеть переменного тока без специальных стабилизаторов переменного тока.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

40 Поставленная цель достигается тем, что в ферромодуляционное устройство для измерения постоянного тока, содержащее ферромодуляционный преобразователь, выполненный на ферромагнит45 ном сердечнике, имеющем обмотку возбуждения и измерительную обмотку, источник синусоипального тока возбуждения, к одному выходу которого подключена обмотка возбуждения ферромагнитного сердечника, формирователь импульсов, вход которого подключен к измерительной обмотке ферромагнитного сердечника, фазоинвертор с двумя противофазными выходами, присоединенный своим входом к выходу формирователя импульсов, и измерительный блок с двумя ключами, первые выводы которых подключены к общей шине, в цепь вторых выводов ключей включены резис2294 4 жимом двухполупериодного выпрямителя

20

1О

Устройство содержит (фиг. 1) ферромодуляционный преобразователь 1, формирователь 2 импульсов, фазоинвертор 3 с двумя лротивофазными выходами, вход которого подключен к выходу формирователя 2 импульсов, из30 мерительный блок 4 с измерительным прибором 5, источник 6 синусоидального тока возбуждения, блок 7 сдвига фазы на фиксированный угол 90 и двухполупериодный выпрямитель 8,вход которого подключен к выходу блока

7 сдвига фазы, Ферромодуляционный преобразователь 1 выполнен на ферромагнитном сердечнике 9, на котором размещены обмотка 1О возбуждения, подключенная к одному из выходов ис40 точника 6 синусоидального тока возбуждения, и измерительная обмотка 11, к которой присоединен вход формирователя 2 импульсов, а к второму выходу исто;пика 6 синусоидального тока 45 возбужд=.ния -подключен вход блока 7 сдвига фазы. Измерительный блок 4 содержит два ключа 12 и 13, одни выводы которых соединены с общей шиной, к которой также подключен один выход- 50 ной зажим двухполупериодного выпрямителя 8, и резисторы 14 и 15, включенные последовательно в цепь ключей

12 и 13 со стороны их противоположных выводов, к которым присоединен 55 вход измерительного прибора 5. Ключи

12 и 13 через резисторы 14 и 15 нагрузки связаны с вторым выходным за3 111 торы. нагрузки, свободные выводы которых объединены, управляющие входы ключей раздельно соединены с противофазными выходами фазоинвертора, и измерительный прибор, входные зажимы которого раздельно подключены к вторым выводам ключей, связанным с резисторами нагрузки, дополнительно введены блок сдвига фазы на фиксированный угол 90О и двухполупериодный выпрямитель, причем вход блока сдвига фазы подключен к второму выходу источника синусоидального тока возбуждения, вход двухполупериодного выпрямителя соединен с выходом блока сдвига фазы, один выходной зажим двухполупериодного выпрямителя соеди-! нен с общей шиной, а второй подключен к объединенным выводам резисторов нагрузки измерительного блока.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, на фиг. 2 — линейные диадиаграммы, иллюстрирующие его работу.

8, а управляющие входы ключей 12 и

13 соединены с противофазными выходами фазоинвертора 3. Ферромагнитный сердечник 9 ферромодуляционного преобразователя 1 охватывает проводник

16 с измеряемым током.

Устройство работает следующим .образом.

Ферромагнитный сердечник 9 ферромодуляционного преобразователя 1, охватывающий проводник 16 с измеряемым током 30, возбуждается синусоидальным магнитным полем, создаваемым током возбуждения с амплитудой: поступающим в обмотку 10 возбуждения ферромагнитного сердечника 9 от источника 6 (фиг.2ц). В моменты времени К„ и О.. . когда мгновенное значение тока 1„„ возбуждения становится равным (ло числу ампервитков) с измеряемым током 0 и направлено навстречу ему, ферромагнитный сердечник 9 резко перемагничивается и в его измерительной обмотке 11 индуктируются ЭДС е „„,„ перемагничивания (фиг. 2B) .

Моменты времени 5.„ и 1, определяются соотношениями

-о l 01ГС510 — ) 0(2 (я -С(ГC5

ЭДС В,рр, „поступает на вход формирователя 2 импульсов, который форми- рует на своем выходе разно;- олярное напряжение (1 !А! прямоугольной формы (фиг. 25), причем моменты смены полярности Uqpp определяются моментами

ВРЕМЕНИ 0 1 И 0, .

Напряжение 0 qp с выхода формирователя 2 поступает на вход фазоинвертора 3, противофазные ыходы ко торогo подключены к управляющим входам ключей 12 и 13, в результате че. го на управляющий вход одного ключа поступает напряжение О я,показанное на фиг. 2 Ъ сплошной линис й, а на управляющий вход другого — напряжение

0 0, показанное пунктирной линией.

Иитание измерительного блока 4 осуществляется напряжением L! |1 „T форма которого показана на фиг. 2 L.

Это напряжение (! ц„ формируется из синусоидального напряжения Н„„ ис точника 6 путем сдвига фазы этого напряжения на 90, осуществляемым о . блоком 7 сдвига фазы, и последующим

1112294 его двухполупериодным выпрямлением с помощью выпрямителя.8.

Благодаря сдвигу на 90 максимумы напряжения "nor совпадают с моментами перехода через нулевое значение 5 тока J возбуждения. Форма тока 3>b >, протекающего через измерительный прибор 5, показана на фиг. 2, из кото-. рой видно, что она повторяет форму напряжения 0 пнт с учетом перемены

f0 полярности ), в соответствии с полярностью напряжения ц а (фиг. 23).

При этом ср ед нее з нач ение тока (фиг. 2)) определяется, как 20vn "о BblK, J . Rg где (— сопротивление измерительногс, прибора 5.

Отношение — — = 4 всегда постоян

Jm но, поэтому выходной ToK Jgb))(линейно связан с измеряемым током

Физически это объясняется тем, что не. линейность зависимости 6 2 М1 = 25

= (1 „ (3 ) компенсируется такой же нелинейностью зависимости l gb, = (p (IX, К,). Кроме того, вследствие

0 постоянства отношения в предлаJ гаемом устройстве обеспечивается и независимость коэффициента преобразования от изменения тока возбуждения.

Указанные свойства предлагаемого устройства повышают точность измерения в широком диапазоне токов и позволяет в качестве источника возбуждения использовать промышленную сеть переменного тока либо любой другой нестабнлизированный источник переменного тока. Предлагаемое устройство в равной степени может быть использовано и в качестве ферромодуляционного измерителя .параметров постоянного магнитного поля. При этом ферромагнитный сердечник ферромодуляционного преобразователя выполняют в виде стержня.

11 12294

Составитель С.Вейский

Редактор А.Мотыль Техред JI,MHKem Корректор И.Муска

Заказ 6452/30 Тираж 710 Подпи ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4