СПОСОБ ВЫПОЛНЕНИЯ ПОЯСА РОГОВСКОГО Российский патент 2004 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к измерениям больших постоянных и переменных токов.

Известен способ выполнения пояса Роговского (см. Шваб А. Измерение на высоком напряжении: Измерительные приборы и способы измерения, 1983 г. - С. 155), заключающийся в намотке обмотки, расположенной на разъемном неферромагнитном каркасе.

Недостатком этого способа является наличие воздушных зазоров в местах соединения разъемного нефсрромагнитного каркаса, что влияет на точность измерения тока или магнитного потока.

Известен также способ выполнения пояса Роговского (см. полезная модель 8125, 6 G 01 R 19/00, опубл. в 1996 г.), в котором предусмотрено введение дополнительных безвитковых секторов, длина каждого из которых равна длине начального безвиткого сектора (обусловленного местом разъема неферромагнитного каркаса), расположенных равномерно вдоль пояса. Витковые секции выполняются в виде многослойной обмотки, каждый слой которой необходимо наматывать виток к витку (фиг.1). Количества n_в витковых и n_б безвитковых секторов равны между собой: n_в=n_б=n. Такой способ принят за прототип.

Недостатком данного способа является наличие погрешности (при измерении тока с помощью пояса Роговского) от наклона витка вследствие не равного нулю шага витков обмотки пояса и соответствующего наклонного положения витков на угол γ (это угол между нормалью n к поверхности витка и осью пояса) (фиг.1), т. е. виток и ось пояса не перпендикулярны друг другу. Эту погрешность можно определить из следующего выражения:

где α- угол между вектором индукции В_k, в месте расположения k-го витка обмотки и осью пояса Роговского; γ- угол наклона (фиг.2).

Для примера па фиг.3 приведены зависимости рассматриваемой погрешности (в процентах) от углов α и γ. Отметим, что выражение (1) определяет погрешность одного витка. При суммировании магнитных потоков витков углы наклона γ_k некоторых витков будут суммироваться с углами α_k, уменьшая поток, пронизывающий витки, а другие углы - вычитаться, увеличивая магнитный поток. Но речи о полной компенсации этих частных погрешностей вести не приходится, поскольку из выражения (1) следует, что погрешность δ зависит от конфиигурации магнитного поля (угол α), поэтому ее скомпенсировать невозможно при использованном в прототипе способе выполнения пояса Роговского. Из выражения (1) видно также, что погрешность δ равна нулю только при условии, что
γ = 0. (2)
Кроме этого, недостатком использованного в прототипе способа является повышенная вероятность выполнения обмотки пояса навалом, что делает неодинаковыми витковые секторы (появляются неравномерность обмотки и различное количество витков в секторах), что в свою очередь также приводит к возрастанию погрешности при использовании пояса Роговского для измерительных целей.

Технический результат - повышение точности измерения поясом Роговского.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе выполнения пояса Роговского, включающем выполнение обмотки на общем разъемном неферромагнитном каркасе, состоящей из n витковых секций, разделенных между собой n безвитковыми секциями, располагаемых равномерно по всей длине пояса Роговского, соединение секций с витками последовательно, особенность заключается в том, что секции с витками выполняются в виде плоских спиральных катушек, наматываемых на собственных неферромагнитных каркасах, причем толщина прорези катушки равна диаметру намоточного провода, а собственные каркасы спиральных катушек распологаются на общем разъемном неферромагнитном каркасе перпендикулярно относительно оси пояса.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружено аналога, характеризующегося признаками, тождественными всем признакам заявленного изобретения, а определение из перечня аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображен витковый сектор прототипа, на фиг.2 изображены векторы магнитной индукции для прототипа, на фиг.3 приведены погрешности от наклона витка катушки, фиг.4 и 5 иллюстрируют пример реализации предлагаемого способа выполнения пояса Роговского.

Предлагаемый способ выполнения пояса Роговского может быть выполнен следующим образом.

Витковые секторы предлагается выполнить в виде плоских спиральных катушек (фиг. 4, а), толщина которых равна диаметру намоточного провода (фиг.4, б). Такие катушки наматываются на собственных неферромагнитных каркасах (фиг.4, в). Прорезь каркаса имеет толщину, равную диаметру намоточного провода (обычно не более 0,1 мм) (фиг.4, в), что удобно для выполнения обмотки: практически исключается намотка навалом и обеспечивается одинаковое количество витков (равное w).

Спиральная намотка витковых секторов с учетом их перпендикулярного расположения относительно оси пояса (фиг.4, б) исключает наклон витков, т.е. способствует выполнению условия (2), которое устраняет причину возникновения погрешности от наклона витков, описываемую выражением (1).

Витковые секторы в виде спиральных катушек 1 равномерно располагаются вдоль пояса, т.е. фиксируются на разъемном неферромагнитном каркасе 2 (фиг. 5), где место разъединения общего каркаса указано цифрой 3. Фиксация может быть выполнена с помощью гарантированного натяга между внутренним диаметром D (фиг.4, в) неферромагнитного каркаса спиральных катушек и диаметром общего разъемного каркаса пояса.

С помощью разъемного неферромагнитного каркаса производится охват токопровода с последующим замыканием общего каркаса, и выполняются необходимые измерения (на фиг.5 токопровод не показан).

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет устранить погрешность от наклона витков катушки, повысить равномерность распределения витковых секторов вдоль пояса Роговского (устранение намотки навалом и постоянство числа витков в секторах w), что повышает точность измерения поясом Роговского.

Вышеизложенное свидетельствует, что для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к измерениям больших постоянных и переменных токов. Технический результат заключается в повышении точности измерения за счет использования плоских спиральных катушек, исключающих наклон витка в обмотке. Секции плоских спиральных катушек наматывают на собственные неферромагнитные каркасы, толщина прорези которых равна диаметру намоточного провода и которые располагаются на общем разъемном неферромагнитном каркасе перпендикулярно оси пояса. Витки секций плоских катушек соединены последовательно и разделены между собой межвитковыми секциями. 5 ил.

Способ выполнения пояса Роговского, включающий намотку обмотки на общем разъемном неферромагнитном каркасе, состоящей из n витковых секций, располагаемых равномерно по всей длине пояса Роговского и соединенных последовательно, отличающийся тем, что витковые секции выполняются в виде плоских спиральных катушек, наматываемых на собственных неферромагнитных каркасах, толщина прорези которых равна диаметру намоточного провода обмотки и которые располагаются на общем разъемном неферромагнитном каркасе перпендикулярно оси пояса Роговского.