Датчик тока Советский патент 1983 года по МПК G01R19/00 

ная надежность, обусловленные большим числом испольауемих преобразователей Холла,

Цель изобретения - упрощение, дат- чика и повышение его надежности.

Поставленная цель достигается тем, ;iTO в датчике тока, содержащем шесть лреобразователей Холла, расположенных вблизи тины с кoнтpoлиpye iым током, соединенных между собой последовательно одноименными потенциальными электродами, первый, пятый и третий преобразователи Холла установлены перпендикулярно одной из граней шины, одноименными потенциальными электродами в сторону этой грани, второй, шецтой и четвертый преобразователи Холла установлены идентичным образом у противоположной грани шины, первый, второй, третий и четвертый преобразователи Холла расположены у краев граней, пятый и шестой преобразователи Холла - у центра граней, трансформатор, имеющий первичную обмотку, подключенную к выходу генератора переменного тока, и восемь вторичных обмоток с одинаковым количеством витков, из которых первые четыре одноименными выводами раздельно присоединены к токовым электродам первого, второго, третьего и четвертого преобразователей Холла, пятая и шестая обмотки одними одноименными ;выводами раздельно соединены с одними токовыми электродами пятого и шестого преобразователей Холла, и усилитель, один входной зажим которого присоединен к свободному потенциальному электроду первого преобразователя Холла, а вы ход связан с выходом датчика, седьмая и восьмая обмотки трансформатора включены последовательно согласно с пятой и шестой обмотками соответственно и свободными выводами раздельно . соединены с другими токовыми электродами пятого и шестого преобразователе Холла, а свободный потенциальный электрод четвертого преобразователя Холла присоединен к другому входноглу зажиму усилителя.

На фиг.1 изображена блок-схема датчика; на фиг.2 - расположение преобразователей Холла датчика относи тельно шины с контролируемым током.

Датчик тока содержит преобразователи 1-6 Холла, расположенные вблизи шины 7 с контролируемым током, трансформатор 8 с одной первичной обмоткой 9, подключенной к выходу генератора 10 переменного тока, и восемью вторичными обмотками 11-18, имеющими одинановое количество витков, усилитель 19/ выход которого связан с выходом датчика (фиг,1 и 2) ,

Преобразователи 1-6 Холла (фиг.1) соединены между собой последовательно одноименными потенциальными электродами и образуют цепочку, виводы которой, связанные со свободными потенциальныг-1и электродами преобразователей 1 и 4 Холла присоединены ко входу усилителя 19. Вторичные обмотки 11-14 трансформатора 8, одноименными выво-, дами присоединены к токовым электродам преобразователей 1-4 Холла, вторичные обмотки 15, 16 и 17, 18 соединены попарно последовательно-согласно и свободными одноименными выводами присоединены к токовым электродам преобразователей 5 и б Холла.

Преобразователи 1, 5 и 3 Холла установлены перпендикулярно одной из узких граней шины 7, одноименными потенциальными электродами в сторону грани. Преобразователи 2, 6 и 4 Холла установлены таким же образом у противоположной грани 1чины 7. При этом преобразователи 1 и 3, и 4 Холла расположены у краев узких граней шины 7 на уровнях ее широких граней, а преобразователи 5 и б Холла около центров узких граней.

Преобразователи 5 и б Холла служат непосредственно для измерения тока, протекающего по шине 7, а преобразователи 1-4 Холла обеспечивают компенсацию помех, наводимых токами в соседних шинах в преобразователях

5и б Холла.

Датчик работает следующим образом. При включенном генераторе 10 переменного тока через токовые электроды преобразователей 1-6 Холла протекают токи J управления, имеющие в каждом преобразователе одинаковое направление. При этом величина токов Эу управления в преобразователях 5 и

6Холла- вдвое больше, чем в преобразователях 1 и 2, 3 и 4 Холла, за счет присоединения к токовым электродам каждого из преобразователей 5 и б Холла двух последовательно-согласно включенных обмоток 15 и 16, 17 и 18 трансформатора 8, что позволяет удвоить напряжение, прикладываемое к токовым электродам этих преобразователей 5 и б Холла,

: При наличии тока шине 7 между потенциальными электродами каждого преобразователя Холла возникает напряжение

,

где - коэффициент пропорциональности, учитыванлций чувствительность преобразователя Холла;

Вц - нормальная к плоскости преобразователя Холла составляющая вектора магнитной индукции в месте расположения преобразователя Холла. При этом силовые линии магнитного

поля, создаваемого током Зизм входят в плоскость преобразователя 5 ХолЛс) сверху, а в плоскость преобразователя 6 Холла снизу, в результате чего напряжения между их потенциальными электродами, равные по величине, имеют разные знаки. Соединение-преобразователей 5 и 6 Холла одноименными потенциальными электродами приводит к суммированию выходных сигналов обоих преобразователей 5 и & Холла, причем их сумма пропорциональна величине контролируемого тока Эцэил , протекающего по шине 7, Выходной сигнал преобразователей 5 и б Холла усиливается усилителем 19 и поступает на выход датчика.

При расположении справа или слева от шины 7 с контролируемым током З, шины с током помехи на расстоянии, соизмеримом с расстоянием между преобразователями 5 и 6 Холла, напряженность магнитного поля, создаваемого током помехи, в месте размещения преобразователей 5 и б Холла, оказывается соизмеримой с напряже.нностью магнитного поля, создаваемого контролируемым током 3„зм « При этом в суммарном сигнале преобразователей 5 и 6 Холла возникает сигнал помехи. Комг пенсация этой помехи, осуществляется с помощью преобразователей 1-4 Холла, также соединенных между собойодноименными потенциальными электродами. При этом удвоенный сигнал помехи на выходе пары преобразователей 5 и 6 Холла, компенсируется суммой сигналов помех пар преобразователей 1 и 2, 3 и 4 Холла.

При расположении шины с током помехи над (под) шиной 7 с контро ируемым током Оиэ1А силовые шины магнитного поля, создаваемого током помехи входятв плоскости преобразователей 1, 5 и 3 Холла сверху (снизу), а в плоскости преобразователей 2, б и 4 Холла - снизу (сверху). При этом сигналы помехи преобразователей Холла также взаимно компенсируются благодаря соединению преобразователей 1-6 Холла одноименными потенциальными электродами, и на выходе датчика формируется сигнал , пропорциональный. контролируемому току у(ъч Взаимная компенсация помех на выходе преобразователей 1-6 Холла обеспечивается при любом другом расподокении шины с током помехи.

Таким образом, предложенный датчик гока обеспечивает компенсацию помех При любом расположений их источника, но при меньшем количестве используемых преобразователей Холла, что упрощает датчик и поаашает надежность его работы..

Датчик может быть использован-; для бесконтактного измерения как постоянного , так и переменного тока в

шинах прямоугольного сечения. Наиболее эффективно использование датчика в автономных электроэнергетических системах при повышенных требованиях к его габаритам и надежности, и наличии высокого уройня помех, создавае№,1х токами короткого замыкания в шинах соседних фидеров.

Формула изобретенияДатчик тока,содержащий шесть преобразователей Холла, расположенных вблизи шины с контролируемом током, соединенных между собой последолательно одноименными потенциальными электродами , перкдй, пятый и третий преобразователи Холла установлены перпендикулярно одной из граней шины, одноименными потенциальнымл электродами в сторонуэтой грани, второй, шестой и четвертый преобразователи Холла установлены идентичным образом у противоположной грани шины, первый, второй, третий и четвертый преобразователи Холла расположены у краев граней, пятый и шестой преобразователи Холла - у- центра граней, трансформатор, имеющий первичную обмотку, подключенную к выходу генератора переменного тока, и восемь вторичных обмоток с ОДИНЦОВЫМ количеством витков, из которых первые четыре одноименными выводами раздельно присоединены к токовым электродам первого, второго, третьего и четвер тогопреобразователей Холла,- пятая и шестая обмотки одними одноименными выводами раздельно соединены с одними токовыми электродами пятого и шестого преобразователей Холла, и усилитель, один входной зажим которого присоединен к свободному потенциальному электроду первого преобразователя Холла, а выход связан с выходом датчика, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повьшения надежности, седьмая и восьмая обмотки трансформатора включены последовательно-согласно с пятой и .шестой обмотками соответственно и свободными выводами раздельно соединены с другими токовыми электродами пятого и шестого преобразователей Холла, а свободный потенциальный электрод четвертого преобразователя Холла присоединен к да угому входному зажиму усилителя.

Иеточники информации, принятые во вн«мание при экспертизе

1. Ириборы и техника эксперимента, 1, 1962, с. 124-128.

2.Авторское свидетельство СССР

789770, кл. G 01 R 19/00, 15.03.74 (прототи и) ..

/