КОМБИНИРОВАННЫЙ ДАТЧИК ТОКА И СПОСОБ УСТАНОВКИ УПОМЯНУТОГО ДАТЧИКА Российский патент 2017 года по МПК G01R1/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к комбинированному датчику тока, содержащему в кожухе датчик магнитного потока, имеющий катушку, намотанную на магнитопровод, и устройство измерения тока, включающее в себя катушку Роговского, выполненную таким образом, что первичный контур магнитного датчика соответствует первичному контуру упомянутого устройства измерения тока. Комбинированный датчик тока содержит электронное средство для выполнения обнаружения и измерения электрического тока, причем упомянутое средство запитывается от катушки магнитного датчика.

Изобретение также относится к способу установки комбинированного датчика тока.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Применение устройства измерения тока, содержащего индуктивные датчики типа Роговского, подробно описано в литературе.

Устройства измерения тока Роговского содержат опору, изготовленную из немагнитного материала, расположенного вокруг проводника или линии электрического тока, по которой протекает измеряемый ток. На опору наматывается электрический провод для получения вторичной обмотки. Данный узел образует трансформатор, в котором упомянутый проводник или линия электрического тока составляет первичную обмотку, а упомянутая вторичная обмотка обеспечивает измерительный сигнал. Напряжение, создаваемое на выводах вторичной обмотки, прямо пропорционально силе электрического тока, протекающего по проводнику или линии электрического тока. Наличие магнитного сердечника, способного достигать насыщения, позволяет обеспечивать широкий диапазон измерений.

В некоторых решениях (US 4611191, WO 01/57543 А1) содержатся катушки в виде тороидальных соленоидов. При этом электрический провод может быть намотан на тороидальную непроводящую опору круглого или прямоугольного сечения. Хотя решения, в которых используется замкнутый тор, являются весьма эффективными, их промышленное производство по-прежнему остается сложным из-за геометрии тора. Кроме того, возникают проблемы при размещении катушек на опоре.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Поэтому задачей изобретения является устранение недостатков существующего уровня техники и создание устройства измерения электрического тока, отличающегося тем, что промышленное производство последнего упрощено.

Комбинированный датчик тока в соответствии с изобретением содержит соединяющую кассету, содержащую первое фиксирующее средство, выполненное с возможностью размещения и закрепления упомянутой кассеты путем клеммного скрепления на измерительном устройстве, и второе фиксирующее средство, выполненное с возможностью размещения и закрепления упомянутой кассеты и измерительного устройства путем клеммного скрепления на кожухе. Упомянутый датчик дополнительно содержит электрические контакты, соответствующим образом соединенные с катушкой Роговского и с электронным средством обнаружения.

В соответствии с одним вариантом изобретения, катушка Роговского состоит из изолирующей оболочки, на которую намотан металлический провод, причем упомянутая изолирующая оболочка содержит средство клеммного скрепления, предназначенное для взаимодействия с первым фиксирующим средством соединяющей кассеты.

В одном варианте средство клеммного скрепления оболочки и первое фиксирующее средство соединяющей кассеты образуют систему типа шип-паз.

В соответствии с одним вариантом изобретения, второе фиксирующее средство содержит, по меньшей мере, один центрирующий и фиксирующий штырь для размещения и закрепления соединяющей кассеты и измерительного устройства путем клеммного скрепления на кожухе.

Предпочтительно, кожух содержит основание, содержащее первый корпус для электронного средства обнаружения и измерения, причем в одной из стенок упомянутого корпуса имеется отверстие для прохождения соединяющей кассеты.

Предпочтительно, кожух содержит первую крышку, выполненную с возможностью фиксации с помощью пайки на наружных кромках стенок первого корпуса основания.

Предпочтительно, электронное средство содержит печатную плату, выполненную с возможностью размещения внутри стенок корпуса, причем в печатной плате имеются отверстия, позволяющие электрическим контактам соединяющей кассеты проходить сквозь них и соединяться.

Предпочтительно, основание содержит второй корпус, имеющий стенки, внутри которых размещаются датчик магнитного потока и устройство измерения тока.

Предпочтительно, кожух содержит вторую крышку, выполненную с возможностью фиксации с помощью пайки на наружных кромках стенок второго корпуса основания.

Датчик магнитного потока соединен с электронным средством для выполнения обнаружения электрического тока и управления им с помощью жестких электрических межсоединений, надежно прикрепленных к основанию.

Изобретение относится к способу установки комбинированного датчика тока согласно вышеприведенному описанию. Способ в соответствии с изобретением включает в себя следующие этапы:

- фиксацию соединяющей кассеты на изолирующей оболочке устройства измерения тока, при этом провода катушки электрически соединяются с электрическими контактами кассеты;

- размещение узла, образованного соединяющей кассетой и оболочкой с обмоткой, в корпусе основания кожуха, при этом два центрирующих штыря кассеты обеспечивают размещение и закрепление кассеты и измерительного устройства путем клеммного скрепления на кожухе;

- фиксация датчика магнитного потока на основании кожуха;

- электрическая пайка электрических межсоединений на катушке магнитного датчика;

- размещение печатной платы электронного средства обнаружения внутри стенок первого корпуса;

- пайка электрических контактов кассеты и электрических контактов электрических межсоединений на электронном средстве обнаружения;

- размещение и пайка первой крышки на наружных кромках стенок первого корпуса;

- размещение и пайка второй крышки на наружных кромках стенок второго корпуса основания.

Предпочтительно, электрические контакты соединяющей кассеты и электрические контакты электрических межсоединений напаиваются на электронное средство обнаружения с помощью лазерной пайки оловом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие преимущества и признаки станут более понятными из нижеследующего описания конкретного варианта осуществления изобретения, изложенного лишь в целях неограничительного примера и изображенного на прилагаемых чертежах, на которых:

фиг.1 представляет собой покомпонентное изображение комбинированного датчика электрического тока в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения;

фиг.2 представляет собой покомпонентное изображение устройства измерения тока комбинированного датчика электрического тока в соответствии с фиг.1;

фиг.3 представляет собой общий вид устройства измерения тока комбинированного датчика электрического тока в соответствии с фиг.1;

фиг.4 и 5 представляют собой подробные общие виды варианта осуществления устройства измерения тока в соответствии с фиг.3;

фиг.6 представляет собой подробное изображение устройства измерения тока комбинированного датчика электрического тока в соответствии с фиг.1;

фиг.7 представляет собой общий вид электронного средства для выполнения обнаружения и измерения электрического тока устройства измерения тока комбинированного датчика электрического тока в соответствии с фиг.1;

фиг.8 и 9 представляют собой общие виды комбинированного датчика электрического тока в процессе сборки в соответствии с фиг.1;

фиг.10 представляет собой функциональную схему распределительного устройства в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, содержащего комбинированный датчик электрического тока в соответствии с фиг.1.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, изображенным на фиг.1, комбинированный датчик 100 тока содержит датчик 30 магнитного потока и устройство 40 измерения тока, смонтированные в кожухе 50.

Датчик 30 магнитного потока содержит катушку 31, намотанную на магнитопровод 33.

Устройство 40 измерения тока содержит катушку 41 Роговского, выполненную таким образом, что первичный контур магнитного датчика 30 соответствует первичному контуру упомянутого устройства 40 измерения тока. Катушка 41 Роговского выполнена из изолирующей оболочки 43, на которую намотан металлический провод. В одном примере осуществления упомянутая оболочка 43 имеет круглый полый профиль и изготовлена из жесткого или полужесткого немагнитного материала предпочтительно цилиндрического или овального сечения. Металлический провод, намотанный на оболочку 43, предпочтительно изготавливается из меди или сплава на основе меди.

Кожух 50 снабжен центральной выемкой 90, обеспечивающей прохождение проводника или линии 80 тока, по которой осуществляется измерение тока. Данный проводник или линия тока образует первичный контур устройства 40 измерения тока.

Как показано на фиг.1 и 7, комбинированный датчик 100 тока содержит электронное средство 20 для выполнения обнаружения и измерения электрического тока. Упомянутое средство запитывается от катушки 31 магнитного датчика 30.

В соответствии с одним вариантом осуществления, как показано на фиг.2-7, комбинированный датчик 100 тока содержит соединяющую кассету 10, содержащую первое и вторые соединяющие средства 11, 12.

Кожух 50 включает в себя основание 51, содержащее первый корпус 52 для электронного средства 20 обнаружения и измерения, причем в одной из стенок упомянутого корпуса имеется отверстие 58 для прохождения соединяющей кассеты 10.

Первое фиксирующее средство 11 выполнено с возможностью размещения и закрепления упомянутой кассеты путем клеммного скрепления на устройстве 40 измерения тока. Задачей изобретения является возможность фиксации соединяющей кассеты 10 на измерительном устройстве 40 в воспроизводимом положении, благодаря чему упрощается установка комбинированного датчика 100 тока. При этом изолирующая оболочка 43 катушки 41 Роговского содержит средство 44 клеммного скрепления, выполненное с возможностью взаимодействия с первым фиксирующим средством 11 соединяющей кассеты 10.

Средство 44 клеммного скрепления оболочки 43 и первое фиксирующее средство 11 соединяющей кассеты 10 образуют систему типа шип-паз. Такое соединение в то же время предпочтительно обеспечивает функциональный зазор для нейтрализации различных высот катушки и предотвращения натяжения проводов.

Второе фиксирующее средство 12 соединяющей кассеты 10 выполнено с возможностью размещения и закрепления упомянутой кассеты и измерительного устройства 40 путем клеммного скрепления на кожухе 50. Задачей изобретения является возможность фиксации узла, образованного соединяющей кассетой 10 и измерительным устройством 40, на кожухе 50 в воспроизводимом положении, благодаря чему упрощается установка комбинированного датчика 100 тока.

В примере осуществления, изображенном на фиг.4 и 5, второе фиксирующее средство 12 содержит, по меньшей мере, один центрирующий и фиксирующий штырь 14 для размещения и закрепления кассеты 10 и измерительного устройства 40 путем клеммного скрепления на кожухе 50. Второе фиксирующее средство предпочтительно содержит два центрирующих штыря 14, обеспечивающих размещение и установку узла, образованного из кассеты и измерительного устройства, в корпусе 52 основания 51 кожуха 50.

Соединяющая кассета 10 содержит электрические контакты 13, соответствующим образом соединенные с катушкой 41 и с электронным средством 20 обнаружения. В одном примере осуществления электрические контакты 13 припаяны к электронному средству 20 обнаружения. Может использоваться автоматизированный процесс лазерной пайки оловом. Электронное средство обнаружения также предпочтительно содержит соединительные шпильки, предназначенные для соединения с разъемом.

Как показано на фиг.7, электронное средство 20 обнаружения содержит печатную плату, выполненную с возможностью размещения внутри стенок первого корпуса 52. В упомянутой печатной плате имеются отверстия 21, позволяющие электрическим контактам 13 соединяющей кассеты 10 соединяться и проходить сквозь них. Кожух 50 содержит первую плоскую крышку 55, выполненную с возможностью фиксации с помощью пайки на наружных кромках стенок первого корпуса 52 основания 51. Наружные кромки стенок первого корпуса 52 предпочтительно проходят вдоль плоскости.

Кожух содержит основание 51, содержащее второй корпус 53, имеющий стенки, внутри которых размещаются датчик 30 магнитного потока и устройство 40 измерения тока.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, как показано на фиг.8 и 9, наружные кромки 54 стенок проходят в плоскости. Кожух 50 содержит плоскую вторую крышку 57, выполненную с возможностью фиксации с помощью пайки на наружных кромках 54 стенок второго корпуса 53 основания 51.

Датчик 30 магнитного потока соединен с электронным средством 20 для выполнения обнаружения и измерения электрического тока с помощью жестких электрических межсоединений 56, надежно прикрепленных к основанию 51. Электрические межсоединения содержат на своих концах контакты 59. Для припаивания упомянутых контактов 59 электрических межсоединений 56 к печатной плате электронного средства 20 обнаружения может использоваться автоматизированный процесс лазерной пайки оловом.

Изобретение также относится к способу установки комбинированного датчика тока согласно вышеприведенному описанию. Данный способ состоит на первом этапе в фиксации кассеты 10 на изолирующей оболочке 43 устройства 40 измерения тока. Провода катушки 41 Роговского электрически соединяются с электрическими контактами 13 кассеты 10.

На втором этапе узел, образованный соединяющей кассетой 10 и оболочкой 43 с обмоткой, размещается и фиксируется в первом корпусе 52 основания кожуха 50. В соответствии с данным вариантом осуществления, два центрирующих штыря 14 соединяющей кассеты 10 обеспечивают размещение и закрепление упомянутой кассеты 10 и измерительного устройства 40 путем клеммного скрепления на кожухе 50.

Следующий этап состоит в фиксации датчика 30 магнитного потока на основании кожуха 50. Фиксирующее средство 36 обеспечивает закрепление магнитного датчика 30 и устройства 40 измерения тока на основании кожуха 50. Выполняется электрическое соединение между электрическими межсоединениями 56 и катушкой 31 магнитного датчика 30. Соединение может также выполняться, например, с помощью электрической пайки.

В соответствии с одним вариантом осуществления, фиксирующее средство 36 не может быть удалено и может быть выполнено в виде штифтов. При использовании фиксирующих средств такого типа обычное применение компенсирующего уплотнения не подходит для закрепления магнитного датчика 30 и устройства 40 измерения тока.

Затем печатная плата электронного средства 20 обнаружения размещается внутри стенок первого корпуса 52. Электрические контакты 13 соединяющей кассеты 10 проходят сквозь отверстия, имеющиеся в плате. Электрические контакты 59 электрических межсоединений 56 также проходят сквозь отверстия 21 упомянутой платы. Затем все электрические контакты 13, 59 предпочтительно припаиваются с помощью автоматизированного процесса пайки посредством лазерной пайки оловом. Затем первая крышка 55 размещается на наружных кромках стенок первого корпуса 52. Наружные кромки предпочтительно проходят в плоскости. Затем на упомянутые кромки напаивается первая крышка 55, проходящая в плоскости.

На последнем этапе вторая крышка 57 размещается на наружных кромках 54 стенок второго корпуса 53 основания 51. Затем вторая крышка, проходящая в плоскости, напаивается на упомянутые наружные кромки 54.

Как показано на фиг.10, один или более комбинированных датчиков 100 тока могут при этом устанавливаться в электрическом устройстве 60 расцепления, выполненном с возможностью управления распределительным устройством 70, таким как прерыватель цепи. Прерыватель 70 цепи устанавливается на проводники или линии 80 электрического тока. Распределительное устройство 70 содержит отключающий механизм 72 электрических контактов 71.

Затем датчики 30 магнитного потока соединяются с блоком 68 универсального источника питания устройства 60 расцепления. При этом средство 68 электропитания соединяется с упомянутым комбинированным датчиком 100 тока для приема, по меньшей мере, одного сигнала электропитания.

Устройства 40 измерения тока в соответствии с изобретением соединяются с универсальным средством 69 обработки. При этом средство 69 обработки соединяется с упомянутым комбинированным датчиком 100 тока для приема, по меньшей мере, одного сигнала, соответствующего первичному току, протекающему в линиях 80.

Само универсальное средство 69 обработки запитывается от блока 68 универсального источника питания. Как показано на фиг.10, каждый из нескольких электрических полюсов установки может содержать комбинированный датчик 100 тока, включающий в себя датчик 30 магнитного потока и устройство 40 измерения тока. Если универсальное средство 69 обработки принимает через устройство 40 измерения тока информацию о неисправности, имеющейся в одной из линий 80, команда на выполнение отключения контактов 71 может быть отправлена на отключающий механизм 72 с помощью реле 73.

Изобретение относится к комбинированному датчику тока. Комбинированный датчик тока содержит в кожухе датчик магнитного потока, содержащий катушку, намотанную на магнитопровод, устройство измерения тока, содержащее катушку Роговского, выполненную таким образом, что первичный контур магнитного датчика соответствует первичному контуру упомянутого устройства измерения тока, электронное средство для выполнения обнаружения и измерения электрического тока, причем упомянутое средство запитывается от катушки магнитного датчика; при этом датчик содержит соединяющую кассету, содержащую первое фиксирующее средство, выполненное с возможностью размещения и закрепления упомянутой кассеты путем клеммного скрепления на измерительном устройстве; второе фиксирующее средство, выполненное с возможностью размещения и закрепления упомянутой кассеты и измерительного устройства путем клеммного скрепления на кожухе; электрические контакты, соответствующим образом соединенные с катушкой Роговского и с электронным средством обнаружения. Технический результат – упрощение установки комбинированного датчика тока. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Комбинированный датчик тока, содержащий в кожухе:

- датчик магнитного потока, содержащий катушку, намотанную на магнитопровод,

- устройство измерения тока, содержащее катушку Роговского, выполненную таким образом, что первичный контур магнитного датчика соответствует первичному контуру упомянутого устройства измерения тока,

- электронное средство для выполнения обнаружения и измерения электрического тока, причем упомянутое средство запитывается от катушки магнитного датчика;

при этом датчик содержит соединяющую кассету, содержащую

- первое фиксирующее средство, выполненное с возможностью размещения и закрепления упомянутой кассеты путем клеммного скрепления на измерительном устройстве;

- второе фиксирующее средство, выполненное с возможностью размещения и закрепления упомянутой кассеты и измерительного устройства путем клеммного скрепления на кожухе;

- электрические контакты, соответствующим образом соединенные с катушкой Роговского и с электронным средством обнаружения.

2. Комбинированный датчик тока по п.1, в котором катушка Роговского состоит из изолирующей оболочки, на которую намотан металлический провод, причем упомянутая оболочка содержит средство клеммного скрепления, предназначенное для взаимодействия с первым фиксирующим средством соединяющей кассеты.

3. Комбинированный датчик тока по п.2, в котором средство клеммного скрепления оболочки и первое фиксирующее средство соединяющей кассеты образуют систему типа шип-паз.

4. Комбинированный датчик тока по п.1, в котором второе фиксирующее средство содержит, по меньшей мере, один центрирующий и фиксирующий штырь для размещения и закрепления соединяющей кассеты и измерительного устройства путем клеммного скрепления на кожухе.

5. Комбинированный датчик тока по п.1, в котором кожух содержит основание, содержащее первый корпус для электронного средства обнаружения и измерения, причем в одной из стенок упомянутого корпуса имеется отверстие для прохождения соединяющей кассеты.

6. Комбинированный датчик тока по п.5, в котором кожух содержит первую крышку, выполненную с возможностью фиксации с помощью пайки на наружных кромках стенок первого корпуса основания.

7. Комбинированный датчик тока по п.5, в котором электронное средство содержит печатную плату, выполненную с возможностью размещения внутри стенок корпуса, причем в упомянутой печатной плате имеются отверстия, позволяющие электрическим контактам соединяющей кассеты соединяться и проходить сквозь них.

8. Комбинированный датчик тока по п.5, в котором основание содержит второй корпус, имеющий стенки, внутри которых размещаются датчик магнитного потока и устройство измерения тока.

9. Комбинированный датчик тока по п.8, в котором кожух содержит вторую крышку, выполненную с возможностью фиксации с помощью пайки на наружных кромках стенок второго корпуса основания.

10. Комбинированный датчик тока по п.1, в котором датчик магнитного потока соединен с электронным средством для выполнения обнаружения и управления электрическим током с помощью жестких электрических межсоединений, надежно прикрепленных к основанию.

11. Способ установки комбинированного датчика тока по п.1, содержащий следующие этапы, на которых:

- фиксируют соединяющую кассету на изолирующей оболочке устройства измерения тока, при этом провода катушки электрически соединяются с электрическими контактами кассеты;

- размещают узел, образованный соединяющей кассетой и оболочкой с обмоткой, в корпусе основания кожуха, при этом два центрирующих штыря соединяющей кассеты обеспечивают размещение и закрепление соединяющей кассеты и измерительного устройства путем клеммного скрепления на кожухе;

- фиксируют датчик магнитного потока на основании кожуха;

- электрически припаивают электрические межсоединения к катушке магнитного датчика;

- размещают печатную плату электронного средства обнаружения внутри стенок первого корпуса;

- припаивают электрические контакты кассеты и электрические контакты электрических межсоединений к электронному средству обнаружения;

- размещают и припаивают первую крышку на наружных кромках стенок первого корпуса;

- размещают и припаивают вторую крышку на наружных кромках стенок второго корпуса основания.

12. Способ установки по п.11, в котором электрические контакты соединяющей кассеты и электрические контакты электрических межсоединений припаивают к электронному средству обнаружения с помощью лазерной пайки оловом.