измерительный преобразователь переменного тока

Формула изобретения

Измерительный преобразователь переменного тока, содержащий первичную и вторичную обмотки, расположенные на замкнутом магнитопроводе из ферромагнитного материала, первый операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с его выходом через первый резистор, второй операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с первым выводом второго резистора и через конденсатор с его выходом, отличающийся тем, что инвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с первым выводом вторичной обмотки, второй вывод которой соединен с общим проводом, второй вывод второго резистора соединен с выходом устройства и выходом первого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходом второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общим проводом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения переменного тока.

Известен магнитоэлектронный преобразователь ток-напряжение [1], содержащий первичную и две вторичные обмотки, расположенные на магнитопроводе из ферромагнитного материала, два операционных усилителя, первый и второй резисторы, конденсатор.

Данное устройство имеет достаточно сложную конструкцию в связи с наличием двух вторичных обмоток и низкую точность измерения в связи с подмагничиванием сердечника постоянной составляющей, возникающей за счет дрейфа выходного напряжения операционного усилителя.

Известен также измерительный преобразователь переменного тока [2], содержащий первичную и вторичную обмотки, расположенные на магнитопроводе из ферромагнитного материала, два операционных усилителя, четыре резистора, конденсатор, соединенные определенным образом.

Указанное устройство сложное, так как содержит большое количество элементов и имеет низкую точность измерения, вызванную смещением нуля операционного усилителя.

Заявленное изобретение направлено на упрощение устройства и повышение точности измерения.

Поставленная задача достигается тем, что в измерительном преобразователе переменного тока, содержащем первичную и вторичную обмотки, расположенные на замкнутом магнитопроводе из ферромагнитного материала, первый операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с его выходом через первый резистор, второй операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с первым выводом второго резистора и через конденсатор с его выходом, согласно изобретению инвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с первым выводом вторичной обмотки, второй вывод которой соединен с общим проводом, второй вывод второго резистора соединен с выходом устройства и выходом первого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходом второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общим проводом.

К существенным отличиям предложенного устройства относится наличие отрицательной обратной связи по постоянному напряжению, образованной соединением второго вывода второго резистора с выходом первого операционного усилителя, неинвертирующий выход которого соединен с выходом второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общим проводом.

При таком включении происходит компенсация нулевого сигнала первого операционного усилителя, выход которого является выходом устройства. Упрощение устройства достигается за счет уменьшения количества резисторов с четырех в прототипе до двух в заявленном устройстве.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлена схема измерительного преобразователя переменного тока, содержащего первичную 1 и вторичную 2 обмотки, магнитопровод 3, первый операционный усилитель 4, первый резистор 5, второй операционный усилитель 6, второй резистор 7, конденсатор 8, выход 9 устройства.

Первичная 1 и вторичная 2 обмотки расположены на замкнутом магнитопроводе 3 из ферромагнитного материала. К первому выводу вторичной обмотки 2 подключен инвертирующий вход первого операционного усилителя 4, выход которого соединен со вторым выводом второго резистора 7, с выводом 9 устройства и через первый резистор 5 с его инвертирующим входом. Инвертирующий вход второго операционного усилителя 6 соединен с первым выводом второго резистора 7 и через конденсатор 8 - с его выходом и с неинвертирующим входом первого операционного усилителя 4. Второй вывод вторичной обмотки 2 и неинвертирующий вход второго операционного усилителя 6 соединены с общим проводом.

Устройство работает следующим образом.

При протекании переменного тока через первичную обмотку 1 в магнитопроводе 3 создается переменное магнитное поле, которое индуцирует во вторичной обмотке 2 переменный ток, который протекает по цепи неинвертирующего входа первого операционного усилителя 4. Вследствие свойства операционного усилителя при работе в линейной области выходных напряжений сохранять нулевой потенциал на инвертирующем входе потенциал на вторичной обмотке 2 будет определяться током первичной обмотки, приведенным ко вторичной обмотке, при этом магнитный поток в сердечнике будет стремиться к нулю, что исключает подмагничивание сердечника. При этом на выходе первого операционного усилителя 4, а также на выходе 9 устройства будет присутствовать переменное напряжение, величина которого зависит от величины тока, протекающего через первый резистор 5, что упрощает перестройку коэффициента преобразования входного тока в напряжение путем изменения его сопротивления.

При работе первого операционного усилителя 4 на его выходе может присутствовать нулевой сигнал по постоянному току, для компенсации которого предназначен каскад, выполненный на втором операционном усилителе 6 с конденсатором 8 в цепи отрицательной обратной связи и вторым резистором 7 на входе.

Этот каскад имеет высокий коэффициент передачи по постоянному напряжению и образует отрицательную обратную связь по постоянному напряжению, которая компенсирует нулевые сигналы на выходе первого операционного усилителя 4 и соединенном с ним выходе 9 устройства.

Таким образом, такое включение операционного усилителя 4 обеспечивает отсутствие подмагничивания сердечника 3 и нулевого сигнала по постоянному напряжению в полезном сигнале на выходе 9 устройства.

Предложенный измерительный преобразователь переменного тока используется в системе контроля потребляемого тока и имеет хорошие эксплуатационные характеристики.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1246015, 1986 г.

2. Патент РФ №2084905, G01R 19/20, опубликован 20.07.1997 г. (прототип).