КОМПАРАТОР ТОКА

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и предназначена для использования в трансформаторных измерительных мостах.
Известен многодекадный электромагнитный компаратор тока [Трансформаторные измерительные мосты / Под ред. К.Б.Карандеева. - М.: Энергия, 1970. - C.129-131], состоящий из двух регулируемых плеч, одно из которых обычно выполнено однодекадным, а другое плечо выполнено много декадным с последовательным включением индуктивно связанных декад.
Недостатком многодекадного электромагнитного компаратора тока является недостаточная точность отсчитывания из-за невозможности построения плечевого элемента с большим количеством декад.
Наиболее близким к предложенному является компаратор тока [Свидетельство на полезную модель №14291, МПК G01R 17/12, опубл. 10.07.2000], выбранный в качестве прототипа и содержащий магнитопровод из материала с высокой магнитной проницаемостью, обмотки двух регулируемых плеч, одно плечо которого выполнено однодекадным, а второе плечо выполнено трехдекадным, при этом первая декадная обмотка содержит в 10 раз больше витков, чем вторая декадная обмотка, а вторая - в 10 раз больше, чем третья декадная обмотка, и соединены между собой последовательно посредством переключателей, индикаторную обмотку для подключения нулевого индикатора, одноступенчатый или многоступенчатый делитель тока, первичная обмотка которого присоединена последовательно к трехдекадной обмотке второго плеча компаратора тока, вторичная обмотка через переключатель присоединена к тем же декадным обмоткам второго компаратора тока.
Недостатком прототипа является недостаточная точность компарирования токов из-за снижения крутизны основной кривой намагничивания материала магнитопровода компаратора тока в районе нуля характеристики.
Техническим результатом является повышение точности компарирования тока.
Технический результат достигается тем, что компаратор тока содержит магнитопровод из материала с высокой магнитной проницаемостью, обмотки двух регулируемых плеч, первое плечо которого выполнено однодекадным, а второе плечо выполнено трехдекадным, при этом первая декадная обмотка содержит в 10 раз больше витков, чем вторая декадная обмотка, а вторая - в 10 раз больше, чем третья декадная обмотка, и соединены между собой последовательно посредством трех переключателей, индикаторную обмотку для подключения нулевого индикатора, одноступенчатый или многоступенчатый делитель тока, первичная обмотка которого присоединена последовательно к трехдекадной обмотке второго плеча компаратора тока, причем он дополнительно снабжен тремя дополнительными декадными обмотками, соединенными последовательно с вторичной обмоткой одноступенчатого или многоступенчатого делителя тока, при этом первая дополнительная декадная обмотка содержит в 10 раз больше витков, чем вторая дополнительная декадная обмотка, а вторая дополнительная декадная обмотка - в 10 раз больше, чем третья дополнительная декадная обмотка, и соединенные между собой последовательно посредством трех дополнительных переключателей, а также снабжен обмоткой подмагничивания, подсоединенной к генератору переменного тока и фильтру, включенному между индикаторной обмоткой и нулевым индикатором.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что для уменьшения нелинейности основной кривой намагничивания материала магнитопровода компаратора тока в районе нуля характеристики в устройство введена обмотка подмагничивания, по которой протекает ток высокой частоты, а также три дополнительные декадные обмотки, что приводит к повышению точности компарирования тока.
На фиг.1 приведена схема компаратора тока, на фиг.2 приведена магнитная характеристика материала магнитопровода.
Компаратор тока содержит магнитопровод 1 из материала с высокой магнитной проницаемостью, обмотку 2 первого плеча компаратора тока, обмотки 3, 4, 5, 6, 7, 8 второго плеча компаратора тока, при этом обмотки 3 и 6 содержат в 10 раз больше витков, чем обмотки 4 и 7, а обмотки 4 и 7 - в 10 раз больше витков, чем обмотки 5 и 8, индикаторную обмотку 9, нулевой индикатор 10, подключенный к индикаторной обмотке 9 через фильтр 11, обмотку подмагничивания 12 с подключенным к ней генератором переменного тока 13, переключатели 14, 15, 16 для коммутации соответственно обмоток 3, 4, 5, дополнительные переключатели 17, 18, 19 для коммутации соответственно дополнительных обмоток 6, 7, 8, одноступенчатый или многоступенчатый делитель тока 20, первичная обмотка которого соединена через переключатели 16, 15, 14 последовательно с обмотками 3, 4, 5 компаратора тока, а вторичная обмотка одноступенчатого или многоступенчатого делителя тока 20 через дополнительные переключатели 17, 18, 19 соединена последовательно с дополнительными обмотками 8, 7, 6 компаратора тока. Число витков обмотки 2 первого плеча компаратора тока регулируется переключателем 21.
1
2
2
1
1
2
Компаратор тока работает следующим образом. Ток I (фиг.1), протекая по обмотке 2, создает магнитный поток в магнитопроводе 1 компаратора тока. Ток I, проходя по обмоткам 3, 4, 5, и ток I/1000, проходя по обмоткам 6, 7, 8, создают магнитный поток, направленный навстречу магнитному потоку, созданному током I. Суммарный магнитный поток от токов I и I будет равен нулю при условии равенства магнитодвижущих сил, создаваемых этими токами:
1
2
2
3
2
4
2
5
2
6
2
7
2
8
Iω=Iω+Iω+Iω+Iω/1000+Iω/1000+Iω/1000,
2
где I/1000 - ток, протекающий во вторичной обмотке делителя тока 20,
2
3
4
5
6
7
8
ω, ω, ω, ω, ω, ω, ω - числа витков обмотки 2, обмотки 3, обмотки 4, обмотки 5, обмотки 6, обмотки 7 и обмотки 8 соответственно.
1
2
Поскольку в момент равенства токов I и I их суммарный магнитный поток равен нулю, то для точного определения этого момента необходимо иметь как можно большую крутизну основной кривой намагничивания материала магнитопровода 1 компаратора тока в районе нуля характеристики.
3
2
1
2
3
1
2
3
Ток I, протекающий в обмотке подмагничивания 9 от генератора переменного тока 13, создает в магнитопроводе 1 магнитный поток высокой частоты. Частота тока I должна превышать частоту компарируемых токов I и I в 10 или более раз. При этом в магнитопроводе компаратора тока 1 постоянно присутствует высокочастотный нескомпенсированный магнитный поток, создаваемый током 1, что приводит к выпрямлению начального участка характеристики магнитного материала сердечника 1 (на фиг.2 показано пунктирной линией). Нулевой индикатор 10, подключенный к индикаторной обмотке 9 через фильтр 11, реагирует только на напряжение с частотой токов I и I, и не реагирует на напряжение с частотой тока I.
Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает повышение точности компарирования тока.