Измерительный шунт Советский патент 1983 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения импульсных и переменных токов высокой частоты.

Известен измерительный шунт, содержащий коаксиальные металлические внешний и внутренний цилиндры, двгс фланца, два токовых и два потенциальных вывода и проводник, .расположенный на оси цилиндров, причем внутренний цилиндр выполнен из материала с выроким удельным сопротивле нием Щ.

Недостатком данного устройства является значительная динамическая погрешность. Так, в связи с проявлением эффекта вытеснения тока во внутреннем цилиндре переходная характеристику имеет вид апериодической кривой, время нарастания которой пропорционально квадрату толщины стенки внутреннего цилиндра. Вместе с тем при конструировании шунтов толщина стенки внутреннего цилиндра выбирается из условия его нагрева измеряемым током, в результате чего у шунтов, предназначенных для измерения, больших токов, внутренний цилиндр догасен быть толстостенным. Такой Измерительный шунт имеет переходную характеристику с большим временем

.нарастания, -что при его использовании для измерений импульсных токов с высокой крутизной нарастания или высоь кочастотных токов приводит к эиачнтельной динамической погрешности.

Известен измерительный шунт, содержащий внешний цилиндр с первым токовым выводом и внутренний цилиндр, из п стержней, каждый из которых вы10полнен из металлических лент с высоким удельным сопротивлением, плоскости которых паргшлельны оси внешнего и внутреннего цилиндров, первый фланец с потенциальными вывода15ми, второй фланец с вторьм токовым выводом и изолированный проводник, один конец которого соединен с центральным потенциальным выводом и расположен на оси цилиндров, а другой

20 проложен между лентами одного из стержней и соединен со вторым токовым выводом С2 3.

Хотя поверхностный эффект ироявля25ется в данном устройстве не так значительно, он тем не менее вызывает ограничение частотного диапа-. зона, что приводит к существенной дина1ииЧеской погрешности при изме30рении импульсных и переменных токов. Цель - расширение частотного диапазона. Цель достигается тем, что измерительный шунт, содержащий внешний цилиндр с первым токовым выводом и внутренний цилиндр из п стержней каждый из которых выполнен из метал лических лент с высоким удельным сопротивлением, плоскостикоторых раллельны оси внешнего и внутреннего цилиндров, первый фланец с по тенциальными выводами, второй фланец с вторым токовым выводом, кото рый соединен с одним концом изолированного проводника, размещенного между лентами одного из стержней, другой конец которого расположен на оси цилиндров и соединен с центральным потенциальным выводом, m стержней выполнены из изолированных пакетов металлических лент, которые транспортированы на участке попереч ного сечения внутреннего цилиндра, при этом порядок чередования пакето На участке транспози1;ии изменен на обратный, изолированный проводник размещен между лентами одного из пакетов и изогнут на участке транспозиции, . На фиг. 1 приведена конструкция измерительного uiyHTa; на фиг. 2 - с чение одного из стержней на участке транспозиции. Hз fepитeльный шунт содержит внеш ний цилиндр 1, внутренний цилиндр 2 первый фланец 3, за№лкающий внешний цилиндр 1 и внутренний цилиндр 2,второй фланец 4, расположенный на .противоположном торце внутреннего цилиндра 2, первый токовый вывод 5, расположенный на внешнем цилиндре 1 второй токовый вывод 6, расположенн на втором фланце 4, центральный потенциальный вывод 7 и коаксиальный потенциальный вывод 8, расположенны на первом фланце, и изолированный проводник 9, соединенный одним концом со вторым фланцем, а другим - с центральным потенциальным выводом. При этом (фиг. 2 ) внутренний ци линдр 2 выполнен из п плотно прилег щих стержней 10, состоящих из набор металлических лент 11-16 с высоким удельным сопротивлением, разделенны в m стержнях (1 m п) изолирующими прокладками 17 на пакеты 18 и 19 (на фиг. 2 показан частный случай двух пакетов по три ленты в каждом ) Каждый из m стержней 10 транспортирован на участке между первым фланцем 3 и вторым фланцем 4 так, что порядок чередования пакетов 18 и 19 изменяется на обратный. Изолированный проводник 9 проложен в одном из га стержней между лентами одного из пакетов, например пакета 19, и на участке транспозиции выведен под углом 90° на ось внешнего 1 и внутреннего 2 цилиндров. Для придания жесткости внутреннему 1;илиндру 2 стержни 10 могут быть расположены на изоляционном каркасе.. Транспозиция пакетов осуществляется, например, скручиванием стержня 10 на 180° вокруг его оси (фиг.2). Центральный потенциальный вывод 7 и коаксиальный потенциальный вывод 8 образуют выходной высокочЖстотный разъем шунта. Устройство работает следующим образом. С помогтью токовых выводов 5 и б шунт подсоединяется в разрыв цепи с измеряемым током, который протекает по внешнему 1 и внутреннему 2 цилиндрам. Посредством коаксиального потенциального вывода В и центрального потенциального вывода 7, соединенных с фланцами 3 и 4 соответственно, с внутреннего цилиндра 2 снимается напряжение, которое с помощью кабеля подводится к регистрирующему прибору (например, осциллографу ). Это напряжение складывается в стержне 10 в основном из двух составляющих: напряжения, снимаемого с поверхности ленты 16, образукяцей внутреннюю стенку внутреннего цилиндра 2 (на участке от первого фланца 3 до места вывода из пакета 19 изолированного проводника 9 ), и напряже- , ния, снимаемого с поверхности ленты 15 на участке от места вывода из стержня 10 проводника 9 до второго фланца 4. В случае прямоугольного импульса тока из-за вытеснения тока во внутреннем цилиндре 2 первая составляющая имеет вид апериодической кривой. Вторая составляющая нарастает более быстро и в начале имеет выброс за установившееся значение, в результате чего она частично компенсирует запаздывание фронта первой составляющей, так что время нарастания результирующей кривой снимаемого напряжения уменьшается. Транспозиция пакетов приводит к ослаблению вытеснения тока, т.е. ,к увеличению плотности тока на внутренней поверхности стержня. В результате этого время нарастания переходной характеристики предлагаемого шунта уменьшается, расширяется его частотный диапазон, снижается динаическая погрешность. Минимальное время-нарастания апеиодической переходной характерисики получают подбором числа трансонируемых пакетов, места транспозиии и места прокладки проводника Э. Проведенные исследования показывают, что у предлагаемого измерительного