измерительный преобразователь большого тока
Классы МПК: | G01R19/02 измерения эффективных значений, например среднеквадратичных значений |
Автор(ы): | Казаков М.К., Хисамова Л.И., Ширманов А.Н. |
Патентообладатель(и): | Ульяновский государственный технический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-01-11 публикация патента:
20.04.2001 |
Изобретение предназначено, в частности, для измерения больших постоянных токов. Технический результат заключается в повышении точности измерения за счет снижения влияний пульсаций измеряемого тока. С этой целью устройство снабжено датчиком переменной составляющей тока в виде трансформатора тока, с помощью выходного сигнала которого производится компенсация переменной составляющей измеряемого тока. 5 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
Формула изобретения
Измерительный преобразователь большого тока, содержащий немагнитную рамку, охватывающую систему шин с измеряемым током, на которой на равных промежутках размещены n измерительных элементов магнитной индукции, каждый из которых содержит концентратор магнитного поля в виде магнитопровода, в одном зазоре которого, расположенном в плоскости, перпендикулярной линиям магнитной индукции, создаваемой измеряемым током, размещен датчик Холла, один вывод которого соединен с земляной шиной, другой - с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом устройства выборки-хранения, генератор пилообразного напряжения, намагничивающую обмотку, один вывод которой через резистор подсоединен к земляной шине, причем точка соединения намагничивающей обмотки и резистора подключена ко второму входу устройства выборки-хранения, выход которого является выходом измерительного элемента магнитной индукции, причем выходы всех измерительных элементов магнитной индукции соединены с n входами суммирующего устройства, выход которого является выходом всего преобразователя, отличающийся тем, что генератор пилообразного напряжения подсоединен к одному из входов сумматора напряжений, в измерительный преобразователь введены сумматор напряжений на основе операционного усилителя и измеритель мощности, которые входят в состав каждого измерительного элемента магнитной индукции, а также датчик переменной составляющей тока, который расположен на немагнитной рамке и выполнен в виде трансформатора тока с одной вторичной обмоткой, намотанной на ферромагнитном сердечнике, и преобразователь ток-напряжение на основе операционного усилителя, причем выход сумматора напряжений через усилитель мощности подсоединен к другому выводу намагничивающей обмотки, а датчик переменной составляющей тока включен между земляной шиной и входом преобразователя ток-напряжение, выход которого соединен с другим входом сумматора напряжений, а также с соответствующими входами сумматоров напряжений других (n-1) измерительных элементов магнитной индукции, причем коэффициент передачи сумматора выбирается такой, чтобы происходила компенсация переменной составляющей магнитного потока от измеряемого тока в магнитопроводе.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области электрических измерений, в частности к измерению больших постоянных токов пакета шин. Известны измерительные преобразователи, предназначенные для измерения постоянных токов (см. Писаревский Э.А. Электрические измерения и приборы. - М.: Энергия, 1970). Основными недостатками известных решений являются низкая точность измерения и низкий предел измеряемых токов. Известно также устройство для измерения постоянных токов (см. Меерович Э. А. , Андриевская Л.И. Измерение больших постоянных токов с использованием датчиков Холла. - Электричество, 1967, N 9, с. 49-55), содержащее магнитопровод, охватывающий шины с измеряемым током, датчики Холла, расположенные в зазорах магнитопровода, усилитель и размагничивающие обмотки. Недостатком этого аналога является снижение точности измерения из-за влияния полей рассеяния вследствие большой протяженности магнитопровода, что приводит к неравномерности намагничивания магнитопровода. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа измерительный преобразователь (см. патент 1713364, Россия), содержащий немагнитную рамку, охватывающую систему шин с измеряемым током, на которой на равных промежутках размещены n измерительных элементов магнитной индукции, каждый из которых содержит концентратор магнитного поля в виде магнитопровода, в одном зазоре которого, расположенном в плоскости, перпендикулярной линиям магнитной индукции, создаваемой измеряемым током, размещен датчик Холла, один вывод которого соединен с земляной шиной, а другой - со входом формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом устройства выборки-хранения, генератор пилообразного напряжения, намагничивающую обмотку, один вывод которой через резистор подсоединен к земляной шине, причем точка соединения намагничивающей обмотки и резистора подключена ко второму входу устройства выборки-хранения, выход которого является выходом измерительного элемента магнитной индукции, причем все выходы измерительных элементов магнитной индукции соединены с n входами суммирующего устройства, выход которого является выходом всего преобразователя. Недостатком прототипа является наличие погрешности в случае наличия пульсаций измеряемого тока, которые возникают после выпрямления приложенного к цепи напряжения. Погрешность имеет место из-за того, что прототип реагирует на различные значения потока от измеряемого тока (точки 1 и 2 на фиг. 1) при соседних импульсах пилообразного компенсирующего тока, протекающего по намагничивающей обмотке. Эту погрешность можно устранить, если устройство будет реагировать на среднее значение потока![измерительный преобразователь большого тока, патент № 2165626](/images/patents/306/2165626/934.gif)
![измерительный преобразователь большого тока, патент № 2165626](/images/patents/306/2165626/2165626-2t.gif)
где Bt - тангенциальная составляющая магнитной индукции в точках k размещения измерительных элементов; n - число измерительных элементов; K - постоянный коэффициент пропорциональности, обусловленный тем, что магнитная индукция измеряется лишь в некоторых точках вокруг шин. Измерительные элементы (фиг. 3) работают следующим образом. Для концентрации магнитного потока в точках измерения служит магнитопровод 4. Напряжение пилообразной формы с выхода генератора 6, подаваемое через сумматор 7 и усилитель 8, приложено к обмотке 9, ток которой создает в магнитопроводе 4 магнитный поток
![измерительный преобразователь большого тока, патент № 2165626](/images/patents/306/2165626/934.gif)
![измерительный преобразователь большого тока, патент № 2165626](/images/patents/306/2165626/934.gif)
![измерительный преобразователь большого тока, патент № 2165626](/images/patents/306/2165626/934.gif)
![измерительный преобразователь большого тока, патент № 2165626](/images/patents/306/2165626/934.gif)
что фиксируется с помощью датчика Холла 5, формирователь импульсов 12 генерирует короткий импульс, подаваемый на вход управления (вход 2) УВХ 11, которое запоминает значение UR падения напряжения на резисторе 10, подаваемого на вход 1 УВХ 11, которое пропорционально току обмотки 9, который в свою очередь пропорционален потоку
![измерительный преобразователь большого тока, патент № 2165626](/images/patents/306/2165626/934.gif)
![измерительный преобразователь большого тока, патент № 2165626](/images/patents/306/2165626/934.gif)
![измерительный преобразователь большого тока, патент № 2165626](/images/patents/306/2165626/934.gif)
![измерительный преобразователь большого тока, патент № 2165626](/images/patents/306/2165626/934.gif)
Класс G01R19/02 измерения эффективных значений, например среднеквадратичных значений