Устройство для измерения производной тока

 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для бесконтактного дистанционного измерения первой или второй производной тока в проводнике. С целью повышения точности измерения за счет уменьшения динамической точности при дистанционных измерениях оба вывода наружного проводника коаксиального кабеля обмотки 3 соединены между собой, а один из выводов центрального проводника обмотки 3 через линию 4 связи соединен с электрометрическим преобразователем 7. Под действием тока в проводнике 2 в ферромагнитном сердечнике 1 создается магнитный поток, который в обмотке 3 преобразуется в электрический сигнал, по проводникам 5 и 6 линии 4 поступающий на вход преобразователя 7. По шине 18 подаются команды на установку режима измерения первой или второй производной, результат измерения подается на зажим 9. В первом случае конденсатор 10 через переключатель 14 преобразует усилитель 8 в интегратор, во втором случае через переключатель 13 включен измерительный резистор 11. Резисторы 15 и 16 обеспечивают режим работы усилителя 8. По шине 17 кодируется сигнал сброса и ключ 12 замыкается, разряжая конденсатор 10. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„594438 (51)5 G 01 R 19/12 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4463258/24-21 (22) 19.07.88 (46) 23.09.90. Бюл. У 35, (72) А.В.Есаулов (53) 621.317.7 (088,8) ФиаУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ Т СССР (56) Авторское свидетельство СССР.8 1347025, кл. С 01 К 19/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

Р 1323970, кл. G 01 R 19/00, 1984. (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗЖРЕНИЯ ПРОИЗВОДНОЙ ТОКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для бесконтактного дистанционного измерения первой и второй производной тока в проводнике. С целью повышения точности измерения за счет уменьшения динамической точности при дистанционных измерениях оба вывода наружного проводника коаксиального кабеля обмотки 3 соединены между со2 бой, а один из выводов центрального проводника обмотки 3 через линию 4 связи соединен с электрометрическим преобразователем 7. Под действием тока в проводнике 2 в ферромагнитном сердечнике 1 создается магнитный поток, который в обмотке 3 преобразуется в электрический сигнал, по- проводникам 5 и 6 линии 4 поступающий на вход преобразователя 7. По шине 18 подаются команды на установку режима измерения первой и второй производной, результат измерения подается на зажим 9. В первом случае конденсатор

10 через переключатель 14 преобразует усилитель 8 в интегратор, во втором случае через переключатель 13 включен измерительный резистор 11.

Резисторы 15 и 16 обеспечивают режим работы усилителя 8. По шине 17 кодируется сигнал сброса и ключ 12 замы-. кается, разряжая конденсатор 10.

3 ил.

1594438

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для бесконтактного дистанционного измерения первой или второй производ5 цой тока в проводнике.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения динамической погрешности при дистанционных измерениях. 10

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 и 3— временные диаграммы входных и выходных напряжений блоков устройства

В режимах измерения соответственно первой и второй производных тока.

Устройство для измерения производ-! ой тока содержит ферромагнитный сердечник 1, первичную обмотку 2, вы-! полненную в виде проводника, проходя20

Щего по осевой линии сердечника 1, вторичную обмотку 3, охватывающую равномерно распределенными витками ерромагнитный сердечник 1 и выполенную коаксиальным кабелем, линию 25

4 связи, включающую проводники 5 и б.

Электрометрический преобразователь

7 тока содержит электрометрический усилитель 8, своим выходом соединен-! ный с выходным зажимом 9, интегрирующий конденсатор 10, измерительный

1 езистор 11, разрядный ключ 12! аналоговые переключатели 13 и 14, резисторы 15 и 16. Выводы внешних провод-! ников концов коаксиального кабеля обмотки 3 соединены через проводник

5 линии 4 связи с общей шиной электрометрического преобразователя /, а

Вывод внутреннего проводника одного из концов коаксиальной обмотки 3 через проводник 6 линии 4 связи соединен с входом электрометрического преобразователя 7 тока. Вход электрометрического преобразователя 7 соединен также с одним выводом разрядного ключа 12 и выводами нормально разомкнутого контакта аналогового переключателя 13 и нормально замкнутого контакта аналогового переключателя 14, Нормально замкнутый контакт аналогового переключателя 13 и нормально разомкнутый контакт аналогового переключателя 14 соответственно через резисторы 15 и 16 соединены с общей шиной устройства. Переключаюшие контакты аналоговых переключате- 55 лей 13 и 14 соединены через измерительный резистор 11 и интегрирующий конденсатор 10 соответственно с выходом электрометрического усилителя

8. Вход управления разрядного ключа

12 соеди:аен с шиной 17 "Сброс". Входы управления аналоговых переключателей

13 и 14 i"оединены с шиной 18 "Режим работы".

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерения, после подачи питающих напряжений, выходное напряжение электрометрического преобразователя тока в режиме измерения первой производной тока отлично от нулевого уровня (фиг. 2 г). В момент времени t поступает команда ! начальной установки электрометрического преобразователя 7 (фиг.,2 д) и а его выходное напряжение устанавливается близким к нулевому уровню (фиг. 2 r ) . При появлении импульса контролируемого тока I в первичной

2 обмотке 2 (фиг. 2 а) в ферромагнитном сердечнике 1 создается магнитный поток Ф, который пронизывает витки

W вторичной обмотки 3. Электродвижущая сила U на концах внутреннего проводника кабеля вторичной обмотки

3 пропорциональна скорости изменения потокосц пления " " (фиг.2б):

dV d9

U = — =--W— з.,1 dt

Между внутренним проводником вторичной обмотки 3 и внешним проводником (экраном) коаксиального кабеля из которого выполнена вторичная обмотка 3, имеется распределенная емкость

С . Таким образом, при появлении ЭДС

U между короткозамкнутой внешней оболочкой кабеля и внутренним проводником кабеля, который соединен через линию 4 связи с входом электрометрического преобразователя 7, протекает ток I, уровень которого пропорционален второй производной по времени контролируемого тока I z (фиг. 2 в):

d !1Ф

= — с — — (w — )

5 о dt dt (2) где у — магнитная проницаемость сердечника 1;

h — размер обмотки 3 вдоль оси

3 j

1594438

r и r< — соответственно внешний и внутренний радиусы ферромагнитного сердечника 1, Так как интегрирующий конденсатор

10 включен в цепь отрицательной обратной связи электрометрического усилителя 8, то выходной сигнал U электрометрического преобразователя 7 тока пропорционален первой производной тока I< (фиг. 2 r):

С r 1 С о 1 Л

U = — Мрhln — 1+ — (1+ — ) .x (3) где С вЂ” емкость интегрирующего конfo денсатора 10;

C — емкость линии 4 связи;

К вЂ” коэффициент усиления электрометрического усилителя 8 с разомкну-той обратной связью К » 1. . Благодаря тому, что электрометрический усилитель 8 охвачен глубокой отрицательной обратной связью„ а его неинвертирующий вход соединен с общей шиной устройства, то его входное напряжение близко к нулевому уровню (доли милливольта) и перезарядка емкости линии 4 связи практически не происходит. За счет этого уменьшается динамическая погрешность измерения производной контролируемого тока, "вызванная емкостью С„, причем чем выше коэффициент усиления К электрометрического усилителя 8, тем меньшее влияние оказывает емкость С „ на результат измерения.

При конгроле второй производной тока Iq электрометрический преобразователь 7 работает в режиме резистивного преобразователя малых токов и его выходное напряжение U< пропорционально входному току I (фиг. 2 в, r):

+ — (1 + "-) (4) Ф ff 5 К R

11 или с учетом (2):

U = R С Wphln — у

1 и o o г (5)

Диаграммы фиг. 3 a,á соответствуют диаграммам фиг. 2 а б. В этом случае, как и в режиме интегратора тока, благодаря глубокой отрицательной обратной связи входное напряжение электрометрического усилителя

8 близко к нулевому уровню и пере15 зарядка емкости лйнии 4 связи практически не происходит. Это приводит к сниженио динамической погрешности измерения второй производной контролируемого тока.

Формула из обретения

Устройство для измерения производной тока, содержащее ферромагнитный сердечник с первичной обмоткой, выполненной в виде проводника, проходящего по осевой линии ферромагнитного сердечника, вторичную обмотку, охватывающую равномерно распределен30 ными витками ферромагнитный сердечник и выполненную коаксиальным кабелем, и линию связи, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет уменьшения динамической погрешности при дистанционных измерениях, в него дополнительно введен электрометрический пресбразователь тока, с общей шиной которого через первый проводник линии

40 связи соединены выводы внешних проводников концов коаксиального кабеля, а вывод внутреннего проводника одного из концов коаксиального кабеля через второй проводник линии связи соединен с входом электрометрического преобразователя тока, выход которого является. выходом устройства, а входы управления режимом работы и начальной установки электрометрического преобразователя тока соединены соотН 11

|ветственно с шинами Режим работы и "Сброс", 1594438

Составитель В.Смирнов

Редактор С.Пекарь Техред М.Хоцанич Корректор M Ñàìáaðñêàÿ

Заказ 2825 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101