ДАТЧИК ТОКА Российский патент 2009 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть, в частности, использовано для контроля токов проводимости ограничителей перенапряжения нелинейных (ОПН).

В измерительной технике для бесконтактного измерения тока широко используются датчики тока, работа которых основана на принципе пояса Роговского.

Указанные датчики тока содержат магнитопровод с полостью для размещения в ней исследуемого проводника с током, а также, по меньшей мере, одну расположенную на магнитопроводе измерительную обмотку, в которой при прохождении тока по проводнику наводится ЭДС (см., например, RU 1213854, JP 1016967, RU 17992).

В настоящее время прогрессивным является использование для изготовления магнитопроводов, в том числе магнитопроводов для датчиков тока типа пояса Роговского, тонких лент из нанокристаллических сплавов на основе железа, имеющих высокое значение магнитной проницаемости.

Однако в датчиках тока, конструктивно выполненных в виде пояса Роговского, которые содержат кольцевые магнитопроводы, образованные слоями вышеописанного ленточного материала, при работе во внешнем сильном электромагнитном поле возникает проблема появления в магнитопроводе паразитной индуктивности, обусловленной изготовлением его в виде навитых друг на друга лент из магнитопроницаемого материала, что негативно влияет на результаты измерения.

В качестве ближайшего аналога заявляемого изобретения авторами выбран датчик тока, описанный в RU 17992.

Указанный датчик тока содержит кольцевой магнитопровод, на котором расположены первая индикаторная обмотка и вторая, подключенная к генератору компенсирующего тока, обмотка, витки которых намотаны вокруг магнитопровода с охватом его внутренней и внешней поверхностей.

В случае использования кольцевого ленточного магнитопровода в рассматриваемой конструкции датчика на точность его измерения негативно влияет проявляющаяся в сильном внешнем электромагнитном поле паразитная индуктивность, обусловленная конструкцией магнитопровода.

Задачей заявляемого изобретения является повышение точности измерения тока в датчике тока, содержащем кольцевой ленточный магнитопровод.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в датчике тока, содержащем кольцевой магнитопровод, на котором расположены первая и вторая обмотки, витки первой из которых намотаны вокруг магнитопровода с охватом его внутренней и внешней поверхностей, согласно изобретению магнитопровод выполнен из слоев ленточного магнитопроницаемого материала, а витки второй обмотки намотаны вдоль кольцевого магнитопровода на его внешней поверхности.

В частном случае выполнения изобретения на кольцевом магнитопроводе расположена дополнительная третья обмотка, витки которой намотаны вокруг магнитопровода с охватом его внутренней и внешней поверхностей.

В заявляемом изобретении применяется кольцевой магнитопровод, выполненный из слоев ленточного магнитопроницаемого материала. Это дает возможность применять для его изготовления современные материалы, в частности тонкие ленты из нанокристаллических сплавов на основе железа, имеющих высокое значение магнитной проницаемости. Использование указанных материалов позволяет уменьшить количество витков в измерительной обмотке датчика тока.

На кольцевом магнитопроводе расположены, по меньшей мере, две обмотки. Первая обмотка, витки которой намотаны вокруг части магнитопровода с охватом его внутренней и внешней поверхностей, является измерительной.

Вторая обмотка, витки которой намотаны вдоль кольцевого магнитопровода на его внешней поверхности, является компенсационной и предназначена для компенсации паразитной индуктивности, обусловленной изготовлением магнитопровода в виде навитых друг на друга слоев ленточного материала, возникающей при работе датчика тока во внешнем электромагнитном поле.

Таким образом, техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является повышение точности измерения тока за счет компенсации упомянутой выше паразитной индуктивности с помощью второй (компенсационной) обмотки.

В случае когда на кольцевом магнитопроводе расположена дополнительная третья (калибровочная) обмотка, витки которой намотаны вокруг магнитопровода с охватом его внутренней и внешней поверхностей, с ее помощью оказывается возможным устранить влияние изменения температуры окружающей среды и разброса технических параметров магнитопровода на результаты измерения тока.

На фиг.1 представлен чертеж общего вида заявляемого устройства (вид сверху); на фиг.2 представлен чертеж общего вида заявляемого устройства (вид спереди).

Датчик тока содержит кольцевой магнитопровод 1, на котором расположены первая (измерительная) обмотка 2 и вторая (компенсационная) обмотка 3. Витки первой обмотки 2 намотаны вокруг магнитопровода 1 с охватом его внутренней и внешней поверхностей. Витки второй обмотки 3 намотаны вдоль кольцевого магнитопровода 1 на его внешней поверхности.

Кроме того, на кольцевом магнитопроводе 1 расположена дополнительная третья (калибровочная) обмотка 4, витки которой намотаны вокруг магнитопровода 1 с охватом его внутренней и внешней поверхности.

Магнитопровод 1 выполнен из слоев ленточного магнитопроницаемого материала, в частности, из материала, представляющего собой нанокристаллический сплав на основе железа, толщиной порядка 25 микрон.

На фиг.1, 2 показан также исследуемый проводник 5 тока, который в рабочем положении датчика пропущен сквозь центральное отверстие кольцевого магнитопровода 1.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемый ток, в частности ток проводимости ОПН, проходит по проводнику 5, помещенному в центральном отверстии магнитопровода 1, при этом в измерительной обмотке 2 наводится ЭДС, величина которой пропорциональна величине измеряемого тока. Сигнал с измерительной обмотки 2 поступает на измерительный пульт (не показан), где происходит его обработка.

При воздействии на датчик тока внешнего электромагнитного поля возникающая в кольцевом магнитопроводе 1 паразитная индуктивность, обусловленная ленточной технологией его изготовления, компенсируется с помощью компенсационной обмотки 3. Сигнал с обмотки 3 также поступает на измерительный пульт, где происходит его обработка.

Для компенсации разброса технических параметров кольцевого магнитопровода 1 и устранения влияния температуры окружающей среды используется калибровочная обмотка 4, на которую поступает калибровочный сигнал с измерительного пункта.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть, в частности, использовано для контроля токов проводимости ограничителей перенапряжения нелинейных (ОПН). Сущность: датчик тока содержит кольцевой магнитопровод, выполненный из слоев ленточного магнитопроницаемого материала, на котором расположены первая (измерительная) и вторая (компенсационная) обмотки. Витки первой обмотки намотаны вокруг магнитопровода с охватом его внутренней и внешней поверхностей, а витки второй обмотки намотаны вдоль кольцевого магнитопровода на его внешней поверхности. Кроме того, на кольцевом магнитопроводе расположена дополнительная третья обмотка (калибровочная), витки которой намотаны вокруг магнитопровода с охватом его внутренней и внешней поверхностей. Технический результат - повышение точности измерения тока в датчике тока, содержащем кольцевой ленточный магнитопровод. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Датчик тока, содержащий кольцевой магнитопровод, на котором расположены первая и вторая обмотки, витки первой из которых намотаны вокруг магнитопровода с охватом его внутренней и внешней поверхности, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен из слоев ленточного магнитопроницаемого материала, а витки второй обмотки намотаны вдоль кольцевого магнитопровода на его внешней поверхности.

2. Датчик тока по п.1, отличающийся тем, что на кольцевом магнитопроводе расположена дополнительная третья обмотка, витки которой намотаны вокруг магнитопровода с охватом его внутренней и внешней поверхности.