Способ измерения плотности тока в токопроводе и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК G01R19/08 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения плотности тока в токопроводах. Цель изобретения - упрощение способа измерения плотности тока и устройства для его осуществления Способ измерения, плотности тока в токопроводе основан на контроле напряженности магнитного поля, создаваемого током, протекающим по токопроводу, В предлагаемом способе контроль напряженности магнитного поля осуществляют в ддух точках, расположенных на поверхности токопровода на линии, перпендикулярной направлению тока в токопроводе,. на расстоянии друг от друга много меньшем ширины токопровода, и затем по разности напряженностей магнитного поля в этих точках определеяют плотность тока в элементарном сечении токопровода. На чертеже изображена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа. Устройство для измерения плотнос ти тока в токопроводе содержит преобразователь 1 Холла, именяций пять электродов. Один токовый электрод 2 расположенный в середине преобразователя 1 Холла, -подключен к одному из полюсов, например положительному источника 3 питания., а два других токовых электрода 4 и 5, расположенньк в торцах преобразователя 1 Холла, присоединены к другомуСотрицательному) полюсу источника 3. пита ния . Устройство содержит также регистрирующий прибор 6, например вольтметр, вход которого подключен к двум холловским электродам 7 и 8 расположенным в двух других торцах 9 и 10 преобразователя 1 Холла по разные стороны от токового электрода 2 на одинаковом расстоянии от не го. При измерении преобразователь Холла устанавливают на поверхности контролируемого токопровода 11. Устройство работает следующим образом. При включенном источнике 3 питания величины токов I упра ления, протекаю1щх от токового элек трода 2 преобразователя 1 Холла к его токовым электродам 4 и 5, равны между собой, так как токовый элек-трод 2 расположен в середине преобразователя 1 Холла, и сопротивления участков преобразователя 1 Холла между токовыми электродами 2 и 4 и токовыми электродами 2 и 5 одинаковы. При этом при отсутствии тока в контролируемом токопроводе 11 и, следовательно, -отсутствии магнитного поля, создаваемого этим током, напряжение на выходе преобразователя 1 Холла, образованном его холловскими электродами 7 и 8, т . R - Т R У23 27 у24 28 У сопротивления участков преобразователя 1 Холла между токовым электродом 2 и холловскими электродами 7 и 8 соответственно, равно нулю, так как холловские электроды 7 и 8 преобразователя 1 Холла равно удал.ены от его токового электрода 2 и К.у7 R gПри наличии тока в контролируемом токопроводе 11 между холловскими электродами 7 и В преобразователя 1 Холла возникают напряжения, пропорциональные напряженностям маг-: нитных полей,создаваемых змиттерными токами, протекакяцими по элементарйым сечениям контролируемого токопровода 11. При этом магнитное поле 12, создаваемое эмиттерным .током 13, протекакицим по сечению токопровода 11, расположенному под преобразователем IХолла между его холловскими электродами 7 и 8, на участке преобразователя 1 Холла с холловским электродом 7 направлено от токопровода I1в сторону преобразователя 1 Холла, а магнитное поле 14, создаваемое тем же элементарным током 13, на участке преобразователя 1 Холла с ХО.ЛЛОВСКИМ электродом 8 направлено от преобразователя 1 Холла в сторону токопровода 11. Величина напряженности магнитного поля, создаваемого током 13, равна illi- . Z 2и Ijv 2Л- где 1 - расстояние между электрода№1 2 н 7 преобразоватет ля 1 Холла; j - плотность тока I.- , протекающего по сечению токо провода 11, расположенному под преобразователем 1 Холла между егоэлектродами 7 и 8; AS - элементарное сечение токо провода 11, расположённое под преобразователем 1 . Холла, имеющее плотность j тока. , При этом напряжение ) на выходе преобразователя 1 Холла определяется, как (n ,- 2 -HH 2) где Jjij - постоянная преобразователя 1 Холла. Поскольку Н,, , то с учетом (1) выражение (2) дЛя напряжения U g/|-«Ha выходе преобразователя 1 Холла принимает вид 2 VI Н -JLLlA§ . . В, 2 1Г V7 3 j з J где К const, а - 1 Таким образом, напряжение на выходе преобразователя 1 Холла пропор ционально плотности тока, протекающего по сечению контролируемого токопровода, расположенному под преобразователем 1 Холла между электродами 7 и 8. В то же время элементарный ток 15, протекакнций по сечению токопровода 11, расположенному вне преобразователя 1 Холла, создает магнитное поле 16(17), направление которого на участках преобразователя 1 Холла, расположенных по разные стороны от токового электрода 2, одинаково. При этом напряженности магнитного поля от тока 15 на участках/преобразователя 1 Холла могут быть вьфажены, как „ 1|5э « 2ТТ где . и 1 g - расстояния между сечением токопровода 11 с током и электродами 7 и 8 преобразователя 1 Холла соответственно. Напряжение на выходе преобразователя 1 Холла, обусловленное током 15 с учетом (2), может быть предс тавлено в виде UT8f.5r У - ) Jfx f 1 - Ч5- Как следует из вьфажения (4),при уменьшении расстояния между холловскими электродами 7 и 8 напряжение на выходе преобразователя 1 Холла, обусловленное элементарными токами, протекающими вне. участка токопровода 11, расположенного между электродами 7 и 8, стремится к нулю. Тем самым обеспечивается компенсация влияния магнитных полей внешних токов на измерение плотности тока на определенном участке токопровода 11, причем с уменьшением расстояния меж|ДУ электродами 7 и 8 преобразователя 1 Холла степень этой компенсации возрастает и повьшается точность измерения. Располагая преобразователь 1 Холла над различными участками токопровода, можно измерить с высокой точностью плотность тока в эмиттерных сечениях токопроводов.

1. Способ измерения плотности тока в токопроводе, основанный на контроле напряженности магнитного поля, создаваемого током, протекаюпщм по токопроводу, отличающийся тем, что, с целью упрощения, указанный контроль напряженности магнитного поля осуществляют в каждой из двух точек, расположенных на поверхности токопровода на линии, перпендикулярной направлению тока в токопроводе на расстоянии друг от друга, много меньшем ширины токопровода, и по разности напряженностей магнитного поля в указанных точках определяют плотность тока в элементарном сечении токопровода. . 2. Устройство для измерения плотности тока в токопроводе, содержащее преобразователь Холла, расположенный в магнитном поле, создаваемом током, протекающим по токйпроводу, холловские электроды преобразователя Холла связаны с регистрирующим прибором, а первый токовый электрод, расположенный в первом торце преобразователя Холла, подсоединен к первому полюсу источника питания, отличающееся тем, что, с целью упрощения, второй токовый электрод, расположенный во втором, противоположном торце преобразователя Холла, соединен с первым токовым электродом, введенньй третий токовый электрод, расположенный в середине преобразователя Холла между первым и вторым токовыми электродами, подключен к второму полюсу источника питания, а холловские электроды, расположенные в двух других противоположных друг другу торцах преобразователя Холла, размещены по разные стороны от третьего токового электрода на одинаковом расстоянии от него.