Трансформаторный функциональный преобразователь электрического тока

Трансформаторный функциональный преобразователь электрического тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оf) 601707

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Своз Советских

Социалистических

Республик (6l) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено20.11.7 5 (21)2191250118-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

2 (51) М. Кл.

9 0 5 7/26

Гюаударстаенкьй каматет

Сааата Мкнаетраа СССР аа делам изобретееа я аткрмтак (43) Опублнковано05,04,78.Бюллетень №13 (53) УДК 681335 (088,8) (45) Дата опубликования описания 10.03.78 (72) Авторы изобретения

A. Л. Шпади, М. И. Белый, С. Л. Шпади и В. П. Шерстнев

Ульяновский политехнический институт (71) Заявитель (54) Т РАНСФОРМАТОРНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ

П РЕОБ РАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Изобретение относится к аналоговой технике и может бь9ть использовано цри моделировании систем автоматического регулирования, Известны функциональные преобразователи электрического тока для получений квадратных и логарифмических характериотик, выполненные в виде четырехполюсников на линейных элементах с использованием функциональных трансформаторов (lj, 10

Однако известные преобразователи имеют сравнительно узкие функциональные возможности, Из известных устройств близким llo тех- 15 нической сушности является трансформаторный функциональный преобразователь электри ческого тока, содержаший два тороидальиых ферромагнитных сердечника с прямоугольной петлей т естерезиса, на которых рр расположены входные и выходные обмотки (2).

Однако известный трансформаторный функциональный преобразователь предназначен„для воспроизведения только квадратич- 25 ной зависимости выходной величины от входной н не находит широкого применения.

Целью изобретения является расширение класса воспроизводимых преобразователем функций, Юля этого в трансформаторном функциональном преобразователе электрического тока тороидальные ферромагнитные сердечники профнлированы в радиальном сечении соответственно с воспроизводимой функциональной зависимостью, причем входные обмотки тороидальных ферромагнитных сердечников соединены последовательно и согласно, а выходные « последовательно и встречно, На фиг 1 приведена принципиальная электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 — схема конструкции одного торондального сердечника; на фиг. 3 - эпюры входных токов и выходных напряжений преобразователя.

Трансформаторный функпиональиый преобразователь электрического тока содержит два тороидальных ферромагнитных сердечника 1 и 2 с прямоугольной петлей гнстерезиса, на которых намотаны соединен

60(707 (7) юр ные последовательно согласно входные 3 и 4 и соединенные последовательно-встречно выходные 5 и 6 электрические обмотки.

Выходные обмотки 5 и 6 преобразователя в соответствии с принципом действия трансформатора тока замкнуты на резистор 7.

Каждый ферромагнитный сердечник 1 и 2 преобразователя, изготовленный из материала. с прямоугольной петлей гистерезиса, профилирован в соответствии с требуемой щ результирующей функциональной зависимостью, Преобразователь работает следующим образом, При нарастании электрического. тока 3 во входных обмотках 3 и 4 преобразователя, 15 его тороидальные ферромагнитные сердечники 1 и 2 начинают перемагничиваться из одного магнитного состояния с индукцией

-В-,, в котором он находился до этого, в другое магнитное состояние + В, под действием

Магнитного поля Н тока ",(входной обмотки, При этом в каждой выходной обмотке 5 и 6 преобразователя наводится ЭДС, значение которой в данный момент времени оп- И ределяется выражением е -чч

ВЫХ 2 Д где Ф - магнитный поток, пронизывающий витки выходной обмотки;

%2- число витков в выходной обмотке, а сигнал на резисторе 7 от воздействия каждой ЭДС в отдельности вследствие интегрирующих свойств трансформаторе тока имеет вид

0ъь х(3) 2 дФи) (2) ъых

r ge Ь - сопротивление резистора 7.

Ь вЂ” индуктивность выходной обмотки,4О В выражении (2), исходя из принципа действия трансформаторного преобразователя, вместо магнитного потока Ф введено приращение магнитного потока. д Ф, которое для профилированных в радиальном неправле- 45 нии сердечников описывается следующим интегральным выражением аФ(З) - aB(3, R)-РЯ)ЙК, (.В ) . вн где R и R,„- внутренний и на ружн ый радиусы сердечника преобразователя;

Р (R) — высота профиля радиального сечения сердечника; дВ (J, Я ) — изменение магнитной индукции вдоль радиуса сердечнике и при различных значениях входного тока 3

TQ к как для ф ppo,13! íèòHÎ! o материала с прямоугп/(ьной петлей Гисте- резися и хорошей нертикальностыо этой петли

Б (, " ) описывается цри помощи ступенчатой функции Хевисейде Ж., т.е, д 8(3,%)= 2В„X Н, (4)

27ГR с которая принимает только две значения:

4,при R„

Ж вЂ” — H (5)

2g3 < 0,при q )рpg

2 с гие /1 — число витков во входной обмотке сердечника преобразователя, W1J (g) — paaHyc перемагничиваюс щего 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

R „((записывается следующим образом:

ada (3 ) 2 S „F(R)dR . о

Отсюда чувствительность для одного сердечнике преобразователя выглядит так; с а Iга)dR

2 3 (8) (f Je или при замене переменных в интеграле этого выражения (с) г a Ho. 4

Из выражения (9) с учетом (6) видно, что чувствительность S при постоянных значениях F (R ) =

Обозначив через 1 2Х Н L с масштабный множитель по выходу и через

ЧЧ1

%2=

2 )7 Нс масштабный множитель по входу, получим

Откуда имеем уравнение преобразования для одного сердечника

Ных S 3 %1 "(" 3)3 или для двух сердечников 1 и 2 преобразоба17О7

22 (12) 15

Ржу.вателя, выходные обмотки 5 и 6 которых включены встречно

"ВЫХ = 1 2 = « 1 21

В этом вь|ражении индексы у параметров соответствуют индексам сердечников 1 и 2 преобразователя.

Принимая для упрощения % - % М<„. и л к k имеем

Из выражения (13) видно, что выходной сигнал преобразователя является функцией разности высот радиальных "ечений сердечников 1 и 2, аргументом которых р явля ется входной то к

Следовательно, задавая различные функциональные зависимости разности высот радиальных сечений сердечников 1 и 2, получаем соответствующие функциональные ã5 зависимости вь ходноо си нала Ов„,„ от входного тока 3,с возможностью изменения знака этого сигнала, в то время как входной ток 3, протекающий по входным обмоткам 3 и 4 преобразователя, знак 5о не меняет.

Так как ферромагнитный материал сердечников 1 и 2 преобразователя обладает гистерезисом, то выражение (13) справедливо только длЯ монотонно возрастающих З5 функций входного тока (см. фиг. 3 e).

После полного перемагничивания объемов ферромагнитных сердечников J. и 2, т,е. выхода за пределы рабочего диапазона, необходимо производить изменение направле- 1 ния входного тока, при этом выходной сигнал в пределах рабочего диапазона входного тока имеет функциональную зависимость с восходяшими и нисходящими участками и переменой знака (см. фнг. 3 б).

Изготовление профилированных ферромагнитных сердечников трансформаторного функционального преобразователя из материала с прямоугольной петлей гистерезиса позволяет использовать подвижную доменную стенку, возникающую в этих сердечниках, для получения требуемой функциональной зависимости между входным током и выходным сигналом преобразователя. В результате этого расширяется класс воспроизводимых преобразователем функций и появляется воэможность осуществлять генерацию, непрерывных функций любого вида. формула изобретения

Трансформаторный функциональный преобразователь электрического тока, содержащий два тороидальных 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 тороидальные ферромагнитные сердечники профилированы в радиальном сечении соответственно с воспроизводимой. функциональной зависимостью, входные обмотки тороидальных ферромагнитных сердечников соединены последовательно и согласно, а выходные - последовательно и встречно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1. Авторское свидетельство СССР

N 171183, кл. б О6 5 7I26, 1961 °

2. Розенблат М. А, Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники, M., «Наука", 1966, с. 198.

601 707

Составитель С. Шпади

Реда ктор A. Зинько вс ки и Т ехред Н. Андрейчук

Корректор Н, Яцемйрская

За кае 1 656/ Я Тираж 826 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам иэобретений и открытий

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

Ю . (Ф

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