Дискретное устройство для измерения тока Советский патент 1987 года по МПК G01R1/20 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в качестве дискретного трансформатора тока с первичными номинальными токами и токами предельной кратности силой от нескольких десятков ампер.

Цель изобретения - повьшение помехозащищенности устройства.

На фиг.1 представлен трансформатор тока;.на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - размещение и закрепление герконов в пазах магнито- провода; на фиг.4 - структурная схе ма взаимодействия трансформатора то ка с цифроаналоговым преобразовате - лем (ЦАП).

Дискретное устройство (фиг,1) содержит сердечник 1, являющийся кольцевым магнитопроводом.) с пазами 2, расположенными.«а разном расстоянии от центра. Герконы 3 расположены в пазах 2. Первичная обмотка 4 может быть выполнена, например, в виде витка провода или шины, проходящей через центр кольцевого магнитопрово- да 1, который может быть выполнен в виде полуколец и иметь разъемное соединение замкового типа (не показа10

J5

20

25

личина тока в первичной цепи достигла значения к К ,где К - число герконов, IR - ток, при котором срабатьшает первый геркон с радиальным расстоянием R,.

При неравномерном радиальном шаге между герконами, например при расположении герконов в точках пересечения спирали Архимеда с осями симметрии магнитопровода, можно получить нелинейную зависимость между входным и выходньЕМ токами преобразователя. Для реализации нелинейной зависимости могут быть применены также гер- коны с различной силой срабатьшания контактов.

Аналогичный эффект достигается применением наборного магнитопровода из колец- с различной магнитной проницаемостью и вложенных одно в другое с минимальным зазором или набранных столбиком. Для размещения герконов в материале колец делают пазы под геометрию геркона нпи используют кольца из ферромагнитных или иных материалов с различной магнитной проницаемостью и стыкуют- коль ца торцами, набирая нужный по числу разрядов (и максимального значения

но),, Герконы 3 имеют контакты 5, ко- измеряемого тока) трансформатор тоторые замыкаются под действием электромагнитной силы от протекания тока по шине 4 (первичной обмотке). Вставка 6 повторяет форму паза 2 и предназначена для закрьшания паза 2 над герконом 3 с целью уменьшения искажения распределения магнитных силовых линий по объему магнитопровода .1 .

Дпя обеспечения минимального иска жения траектории линий магнитного поля в магнитопроводе 1 пазы 2 зак- рьгаают вставкойоЗ и располагают на одной радиальной линии, а чередуют их по квадрантам оси симметрии маг- нитопровода 1 (фиг.1). При этом при равномерном aiare, т.е. при одинаково приращении радиального расстояния между первым и последующим геркона- MHj получают линейную зависимость между амплитудой первичного тока и номером срабатьшающего геркона. Например, при токе 10 А срабатьгоает геркон на расстоянии R,, при 20 А

на расстоянии на расстоянии

,

при 30 А - и т.д.

Таким образом, срабатьшание каж- дох- о геркона говорит о том, что ве10

J5

20

25

личина тока в первичной цепи достигла значения к К ,где К - число герконов, IR - ток, при котором срабатьшает первый геркон с радиальным расстоянием R,.

При неравномерном радиальном шаге между герконами, например при расположении герконов в точках пересечения спирали Архимеда с осями симметрии магнитопровода, можно получить нелинейную зависимость между входным и выходньЕМ токами преобразователя. Для реализации нелинейной зависимости могут быть применены также гер- коны с различной силой срабатьшания контактов.

Аналогичный эффект достигается применением наборного магнитопровода из колец- с различной магнитной проницаемостью и вложенных одно в другое с минимальным зазором или набранных столбиком. Для размещения герконов в материале колец делают пазы под геометрию геркона нпи используют кольца из ферромагнитных или иных материалов с различной магнитной проницаемостью и стыкуют- кольца торцами, набирая нужный по числу разрядов (и максимального значения

измеряемого тока) трансформатор то03

ка. Пазы для укладки герконов. могут быть заложены в конфигурацию колец и изготавливаться известными методами, например прессованием и др.

5

Магнитопровод может быть изготовлен, например, навивкой пермаллое- вой ленты и укладкой герконов прямо пОд витки ленты в соответствии с фиг.1 с изоляцией герконов.

Укладка герконов в пазы трансформатора показана на фиг.2 часть. В магнитопроводе 1 вьшолнен паз 2, в который вложен геркон 3 с контактами 5 на герметик 7 (или клей). Сверху геркона 3 уложена вставка 6 из материала магнитопровода 1. Контакты 5 геркона 3 имеют выводы 8, которые подключаются к соответствующим разрядам ЦАП (не показан).

Трансформатор тока совместно с ЦАП работает cлeдi oщим образом (фиг.З).

40 43 50

Дискретное устройство 9 представ- ее лено непосредственно магнитопроводом 1, проводником 4 с током, причем проводник 4 размещен внутри кольца магнитопровода 1. Контакты 10-14 герконов расположены также внутри

кольца магнитопровода и условно вынесены (штрих-пунктирная механическая связь), при этом замыкание контакта 14 геркона происходит под действием электромагнитной силы тока, протекающей в проводнике (шине) 4.При замыкании контакта 14 происходит подключение 1-го разряда (в данном случае младшего) ЦАП и на выходе блока 15 появится аналоговый сигнал, который, отобразится на приборе 16.

Весовое значение этого 1-го разряда задается делителями 17-25 блок 26 и уровнем опорных напряжений +Ед„ (или аналоговая земля) в блоке 26 делителей разрядных токов и -Едп в блоке 27 стабилизатора 28 токов. Блок 15 является по суш;ест- ву операционным усилителем с регулируемым коэффициентом передачи, блок 16 - блоком отображения аналогвой информации, т.е. измерительным прибором. При этом блоки 26, 27, 15 и 16 в данном случае строятся по известным схемным решениям. При возрастании тока в проводнике (шине) 4 срабатьюают соответственно герконовые ключи 10 - 13.,., подключают соответственнно 2, 3, 4,... К-й разряды ЦАП и на выходном приборе 16 отображается величина измеряемого тока в проводнике (шине) 4.

Предлагаемое дискретное устройство имеет высокую помехозащищенность так как всегда можно заранее выб-- рать уровни опорных напряжений tEjjjj, которые позволят отстроиться от помех. Кроме того, возрастает точность преобразования, которая определяется числом разрядов ЦАП, т.е. числом герконов, которое может быть выбрано потребителем по своему усмотрению в зависимости от технических требований и используемой аппаратуры.

Пример . Рассчитьшают геометрические параметры дискретного устройства по известным формулам, приняв исходные данные мм, Ry 100 мм, R4 20 мм, Ь 20 мм, Я 50 мм, . Сердечник изготовлен из магнитомягкой стали и экспериментально определен ток сра- батьюания первого геркона 10А. Радиус, на котором установлен геркон 25 мм, получают с точностью t20%: К 1; К, - 2,8; К,- 1; Ъ, р, . Таким образом, с точностью t20% второй геркон срабатьшает при токе около 20 А при его установке на радиусе около 41 мм, третий соответственно - при токе ЗОА на радиусе

0 57 мм. При необходимости увеличения числа разрядов (для данного случая) уточняют значения токов срабатывания последнего геркона и продолжают расчет с учетом искажения магнитных си5 ловых линий за счет вставок и несимметрии расположения проводника с током, учитьшая, что эти явления добавляют 15-20% искажений в вышеприведенные допущения.

0 Предлагаемое дискретное устройство может найти применения в схемах ограничителей экспериметальных значений токов, при этом на него не влияют перегрузки по току. По сравнению

5 с известным устройством оно обладает повьшенной точностью и помехозащищенностью. Кроме того, применение устройства позволяет экономить цветные металлы, в частности медные про0 вода, которые обькно применяются для изготовления как первичных, так и вторичных обмоток.

Предлагаемое устройство может t- найти применение в устройствах управления источниками сварочного тока и технологическими процессами сварки.

40

Формула изобретения

Дискретное устройство для измерения тока, содержащее кольцевой маг- нитопровод с расположенным внутри

45 него витком с током, преобразовательный элемент, цифровой преобрйзо-. ватель,отличающе еся тем, что, с целью повьш1ения помехозащищенности, кольцевой магнитопровод

5Q выполнен с пазами, перпендикулярными продольной его оси и расположенными на различном расстоянии от центра, а преобразовательный элемент выполнен в виде герконов, размещенных

55 в пазах, контакты герконов соединены с цифровым преобразователем.

PMif

Составитель В.Мясникова Редактор П.Гереши Техред М.Моргентал Корректор Н.Король

Заказ 5282/46 Тираж 730Подписное

ВНЙИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к дискретным устройствам измерения тока. Целью изобретения является повышение помехозащищенности. Дискретное устройство содержит сердечник 1, вьшолненный кольцевым с пазами 2, в которых на разных расстояниях от центра расположены герконы, контакты которых соединены с цифровым преобразователем. Внутри магнитопро- вода расположена шина 4. Пазы 2 закрыты вставкой. 4 ил. RI С