SU970247A1 - Устройство дл измерени посто нного тока - Google Patents

Description

Устройство относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  бесконтактного измерени  посто нного тока и поверк различных измерителей тока. Известно устройство дл  измерени  посто нного тока, содержащее магнитный модул тор, индикаторна  обмотка которого через пассивный фильтр, усилитель переменного тока и фазовый детектор подсоединена к блоку обратной св зи и отсчетному блоку, обмотка возбуждени  через ус литель и делитель частоты подключена к задающему генератору, который соединен с управл ющим входом фазов го детектора. Посто нный ток пропус кают через измерительную обмотку Недостатком этого устройства  вл етс  зависимость преобразовываемого сигнала от коэффициентов передачи магнитного модул тора, пассивного фильтра, усилител  переменного тока фазового детектора, блока обратной св зи и отсчетного блока, а также о напр женности внешних магнитных полей . Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  посто нного тока, содержащее магнитный модул тор, состо щий из двух магнитных сердечников , на которых намотаны обмотки возбуждени , обмотка обратной св зи, измерительна  обмотка и индикаторна  обмотка. Обмотки возбухадени  подключены к генератору импульсов. Индикаторна  обмотка подсоединена к избирательному усилителю, выход которого через аналого-цифровой преобразователь и цепь обратной св зи подключен к обмотке обратной св зи. Выход аналого-цифрового преобразовател  соединен с цифровым отсчетным блоком, а блок управлени  управл ет работой аналого-цифрового преобразовател  и цифровым отсчетным блоком . Недостатком этого устройства  вл етс  низка  точность измерени , обусловленна  тем, что погрешность измерени  тока зависит от изменени  коэффициента передачи по цепи обратной св зи, погрешности от изменени  коэффициента преобразовани  пр мой цепи, погрешности от изменени  сопротивлени  входного шунта и погрешности , обусловленной вли нием внешних магнитных полей. Основным спосо бом уменьшени  погрешности от нестабильности коэффициента преобразовани  пр мой цепи  вл етс  применение глубокой отрицательной обратной св зи. Однако увеличение глубины отрицательной обратной св зи снижает коэффициент преобразовани  измерител  тока и приводит к ухудшению динамических характеристик схемы вплот до нарушени  устойчивости, т.е. потери работоспособности. Погрешность от изменени  коэффициента передачи по цепи обратной рв зи зависит от временной и температурной нестабиль; ности сопротивлений в цепи обратной рв зи и ее уменьшение св зано с технологическими трудност ми. ЕШешние магнитные пол  аддитивно вли ют на результат измерени  тока, преобразуемого магнитным модул тором в посто нное магнитное поле. Дп  уменьшени  их вли ни  необходимо тщательНое магнитное экранирование,, в част ности магнитный модул тор указанного устройства заключен в тройной пермал лоевый экран. Магнитные экраны в ос новном изготовл ют из пермаллоев, технологическа  обработка которых сложна. Погрешность, св занна  с из менением сопротивлени  входного шун определ етс  его температурной и вр менной нестабильностью. V Цель изобретени  - повышение точности измерени  посто нного тока. Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство дл  измерени  посто  нного тока, содержащее магнитный модул тор, состо щий из двух магнитных сердечников, на которых намотаны обмотки возбуждени , подключенные к йервому выходу генератора импульсов , измерительна  обмотка, обмотка обратной св зи, индикаторна  обмотка , подсоединенна  к основному входу избирательного усилител , выход которого подключен к входу аналогоцифрового преобразовател  и через цепь обратной св зи - к обмотке обратной св зи, блок управлени , первый и второй выходы которого подключены к управл ющим входам аналогоцифрового преобразовател  и цифрового отсчетного блока, причем второй выход генератора импульсов соединен с вторым рходом избирательного усилител , дополнительно введены три ключа, образцова  и дополнительна  обмотки, обмотка смещени / генератрр . тока I смещени , переменный рези тор, цифровой делительный блок и блок управлени  ключами, причем образцова  обмотка через первый ключ соединена с источником образцового .тока, дополнительна  обмотка, переменный резистор и второй ключ соединены последовательно и подключены параллел1 но измерительной обмотке, .обмотка смещени  соединена с генератором тока смещени , вход цифрового делительного блока соединен с выходом аналого-цифрового преобразовател , а выход - с входом цифрового отсчетного блока, третий ключ соединен последовательно с измерительной обмоткой , вход блока управлени  ключами соединен с третьим выходом блока управлени , а выход - Q управл ющими входами трех ключей, при этом четвертый выход блока управлени  подключен к управл ющему входу цифрового делительного блока. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит магнитный модул тор 1, состо щий из двух магнитных сердечников 2 и 3, на которых намотаны обмотки-4 и 5 воз.уждени , измерительна  6, дополнительна  7, образцова  8 и индикаторна  9 обмотки , обмотки обратной св зи 10 и смещени  11. Обмотки 4 и 5 возбуж-J дени  подключены к генератору 12 импульсов , который соединен с избирательным усилителем 13. Образцова  обмотка 8 через первый ключ 14 соединена с источником 15 образцового тока. Параллельно измерительной обмотке 6 подключена дополнительна  цепь, состо ща  из последовательно соединенных дополнительной обмотки 7, переменного резистора 16 и второго ключа 17. Обмотка 11 смещени  подсоединена к генератору 18 тока смещени . Индикаторна  обмотка 9 подключена к избирательному усилителю 13, выход которого через аналогоцифровой преобразователь 19 и цепь 20 обратной св зи соединен с обмоткой 10 обратной св зи. Выход аналого-цифрового преобразовател  19 подключен через цифровой делительный блок 21 к цифровому отсчетному блоку 22. Третий ключ 23 последовательно соединен с измерительной обмоткой 6. Блок управлени  подключен к аналого-цифровому преобразователю 19, цифровому делительному блоку 21, цифровому отсчетно блоку 22 и блоку 25 управлени  ключами, который подсоединен к ключам 14,17 и 23 и управл ет их работой. Устройство имеет два режима работы; Измерение и Установка нул . В режиме Измерение ключ 23 замкнут и измерение тока производ т периодически за четыре такта. Измер емый ток Ту протекает через измерительную обмотку 6. От генератора 18 тока смещени  через обмотку 11 смещени  во всех тактах протекает ток смещени  ICM.- Генератор 12 импульсов во всех тактах подает импульсы возбуждени  на обмотки 4 и 5 и синхроимпульсы на избирательный усилитель 13. Импульсы возбуждени  привод т магнитные сердечники 2 и 3 в насыщение дважды за период, приче создают в этих сердечниках противоположно направленные магнитные пото ки. В первом такте измерени  сигнало с блока 24 управлени  с помощью бло ка 25 управлени  ключами размыкают ключи 14 и 17. Магнитным модул тором преобразуют напр женности внешних и внутренних (создаваемых изме р емым током и током смещени ) посто нных магнитных полей в ЭДС четных гармоник частоты возбуждени , н водимых в индикаторной обмотке 9. И всего спектра частот с помощью изби рательного усилител  13 отфильтровы вают, усиливают и преобразуют в посто нный , ток только вторую гармошку . Полученный посто нный TQK,. подают на цепь 20 обратной св зи, котора  преобразует его ток обратной св зи, протекающий по обмотке 10 отрицательной обратной св зи. Одновременно этот посто нный ток с помощью аналого-цифрового пре |Образовател  19 преобразуют в коли|чество импульсов,- которое записываю в цифровом делительном блоке 11. йо втором такте измерени  замыкают ключи 14 и 17, Через образцовую обмотку 8 пропускают образцовый ток источника 15 тока. С помощью -ключа 17 подсоедин ют дополнительную цепь параллельно измерительной обмот ;ке б и компенсируют ее ампервитки. Дл  этого выбирают количество витков Iдополнительной обмотки 7 и величину сопротивлени  переменного резистора 16 такими, чтобы ампервитки измерительной 6 и дополнительной 7 обмоток были равны. Кроме этого, дополнительную обмотку 7 включают встреч. но по отношению к измерительной обмотке 6, таким образом обмотки 6 и 7 создают в сердечниках 2 и 3 равнь.д по величине,но противоположные по направлению ,магнитные потоки и,следовательно ,результирующий магнитный поток создаваемый ими в сердечниках 2 и 3, равен нулю. Также как и в первом такте, во втором такте измерени  на пр женности внешних и внутренних (создаваемых образцовьпл током и током смещени ) посто нных магнитных полей с помощью указанных выше блоко I преобразуют в количество импульсов и записывают в цифровой делительный блок 21. В третьем такте измерени  pa3Nbiкают ключ 14 и преобразуют напр жен ности внешнего пол  и магнитного пол , создаваемого током смещени , в количество импульсов, которое, как и раньше, записывают в цифровой делительный блок 21 е производ т обизмерени  предызультатов измереервых двух такльтат измерени , м такте, и дел т азность на вторую. высвечивают на блоке 22 как .реосто нного тока. а вход аналоговател  19 подают Ъ K,,--(.l2. напр женность посто нного магнитного пол , создаваема  измер емым током 1, протекающим через измерительную обмотку 6 с числом витков 7, ; длина средней магнитной линии сердечника; ток, протекающий через обмотку 10 обратной св зи с числом витков ток генератора тока смещени , протекающий через обмотку 11 смещени  с числом витков напр женность магнитного пол  в сердечниках, создаваема  ине- шними магнитными . пол ми; коэффициент преобразовани  избирательного усилител  13; напр женность посто нного магнитного пол , создаваема  током напр женность пол  смещени ; коэффициент передачи магнитного модул тора 1 . и определ етс  ч Д® ос ° епи 20 обратной св зи. Подставив значение тока t , в уравнение (1), определим ток Ii Г V/ (c. На выходе аналого-цифрового преобразовател  19 ток I/t преобразуетс  в число импульсов Ny Л1 - ААЛЛ КИУ AUn f 1 v,l ,1 w, j..uo е-«мллк.,,, ±дн.е), где К,,.,..- коэффициент преобразовани  аналого-цифрового преобра зовател . Во втором такте через обрс зцовую обмотку 8 с числом витков Wj, пропускают ток IQ от источника 15 образцового тока. Ампервитки WJ компенсируют с помощью ампервитков I«J WJ, так как параллельно измерительной обмотке б подключают дополнительную цепь из последовательно соединенных дополнительной обмотки 7 и переменного резистора 16 (при этом удаетс  избежать коммутации цепи измер емого тока Ij) Таким образом, во втором такте выполн ют условие Х,-1;«;и,(|5«;-5 Ч)0.

где R, R, R - соответственно активные сопротивлени  обмоток б и 7 и переменного резистора 16.

В результате напр женность посто нного магнитного пол  в сердечниках , преобразованна  в число импульсов NO, составл ет величину

, .,Кдип (,). E l vvNvKHvP-oc oc(5)

I- .

Это число записывают в цифровой де 1Ительный блок 21.

В третьем такте отключают образцо ый ток TO. При этом на сердечники 2 и 3 воздействует магнитное поле смещени  и внешнее магнитное поле напр женностью + ЛН. Дл  того, чтобы не анализировать в цифровом делительном блоке знак напр женности внешнего пол , величина напр женности магнитного пол  смещени  Н выбираетс  больше максимально возможной величины напр женности внешнего магнитного пол  .

В результате после преобразовани  в цифровом делительном блоке

Во втором такте размыкают ключ 23, 5 преобразуют напр женность в число импульсов вычитают его из числа N , записанного в цифровом делительном блоке в предыдущем такте. Учитыва , что во втором такте величина N определ етс  ...выражением

Км.лл к ИУ к ДЦ.П г

К ИУ К АЦ.П f ..у..(9)

e-K KHvfoc, получают разность N, -Nn , равную

л

N -N . Kn-jKAun I . J „ , . (10)

..ллЛ„.х/„ - - х

,

и индицируют ее на цифровом отсчетном блоке. Измен   сопротивление переменного резистора 16, устанавливают нулевые показани  цифрового отсчетного блока.

Установка нул  устройства может осуществл тьс  или перед измерением, или периодически через некоторое врем , в течение.которого устройство оаботало в режиме Измерение.

Достоинством предлагаемого устройства  вл етс  то, что цепь измер емого тока не коммутируетс , что, в свою очередь, важно при измерени х

тока в непрерывных технологических удет записано количество импульсов , равное .(б) V К + Г.д.-.КичРлг ОС в четвертом такте из результатов измерени  первого NX и второго NQ тактов вычитают результат измерени  третьего такта с. и первую разность дел т на вторую -й е5-:-г -1 -.. С ) Полученное число, пропорциональное измер емому току I, индицируют с помощью цифрового отсчетного блока 22. После этого начинаетс  следующий цикл преобразовани . В режиме Установка нул  устройство работает следующим образом. Цикл . преобразовани  состоит из двух тактов, причем ключ 14 в этом режиме разомкнут , а ключ 17 - замкнут, В первом такте ключ 23 замкнут. Как и ранее напр женность магнитного пол  сердечников 2 и 3 преобразуют в число импульсов MI и записывают его в циф- ровой делительный блок 21, при этом величина N/| определ етс  выражением , -л-кЙ ;7.с,;-,Х W Чсл„-.н-),

процессах, в научных исследовани х и при измерении больших токов.

Погрешность измерени  тока предлагаемым устройством составл ет величину пор дка +7 . Устройств позвол ет исключить аддитивную погрешность- измерени  тока, обусловленную вли нием внешних магнитных полей, неизменных за врем  измерени , и существенно ослабить вли ние медленно мен ющихс  внешних магнитных полей.

Claims (2)

1.Беркман Р.Я., Бондарук В.Л.,

Q Рохлин Л.И. Магнитотранзисторные усилители посто нного напр жени . Измерительна  техника, 1972, с.56.

2.Вишенчук И.М., Курдыдык Р.В., Рылик М.Г. и др. Цифровой интегрирующий вольтамперметр. -В кн.: Контрольно-измерительна  техника, Львов, 1975, с.77.(прототип).

V,A .Л.

Ю v vvorw VX

/

f6