Бесконтактный датчик тока Советский патент 1988 года по МПК G01R19/00 

Вид/

СО 00 О5

х со

к

Изобретение относится к области электрических измерений, может быть использовано для измерения постоянного, переменного и импульсного токов в сильноточных цепях и является усовершенствованием изоб- ретения по авт. св. № 746301.

Цель изобретения - расширение области использования датчика тока за счет увеличения диапазона измеряемых токов и увеличение стабильности параметров.

На фиг. 1 изображен датчик; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 и 4 - катодно- сеточный узел в двух проекциях.

Бесконтактный датчик тока содержит герметичный вакуумированный кольцевой баллон 1, внутри которого расположены плоский кольцевой оксидный катод 2, оксидное покрытие которого выполнено в виде радиальных полос 3, и, например, четыре анода 4-7, последние соединены попарно с по- мощью керамических стоек 8 и 9, при этом через керамические стойки пропушены растяжки 10 и 11, жестко фиксируюшие катод 2 относительно анодов 4-7, причем пары верхних и нижних анодов 4-7 соединены керамическими пластинами 12, последние имеют металлические лепестки, с помош.ью которых собранный аноднокатодносеточный узел фиксируется внутри кольцевого баллона 1. Сетка выполнена в виде металлических стержней 13 и 14 П-образной формы, соединенных основаниями соответственно с внутренним и внешним фланцами катода 2. Верхнее наружное и нижнее внутреннее кольца, а также соответственно нижнее наружное и верхнее внутреннее кольца анодов 4-7 могут быть соединены перемычками 15.

Бесконтактный датчик тока работает следующим образом.

Для измерения тока шина измеряемой цепи пропускается в отверстие датчика. Электронный поток, эмиттируемый радиальными полосами 3, регулируется по величине в сторону уменьшения и фокусируется стержнями 13 и 14 сетки. Сфокусированный в радиальном направлении электронный поток под воздействием анодного напряжения направляется на аноды 4-7, на которых при отсутствии тока в шине измеряемой цепи распределяется равномерно. При протекании по шине измеряемого тока магнитное поле последнего приводит к перераспределению электронного потока между анодами 4-7, разностный анодный ток которых пропорционален измеряемому току.

Простейшим конструктивным решением датчика, дополнительно содержаш,его сетку, является конструктивное соединение сетки с катодом 2 в катодном узле, при этом осу- ществленное, по крайней мере, на порядок увеличение предельного измеряемого тока, достигается уменьшением катодного тока за счет экранирующего влияния сетки, а следо

5

5

g

0 5

5

с

0

0

0

вательно, существенным повышением анодного напряжения. Такое конструктивное соединение сетки с катодом 2, исполняемое в виде единого узла, позволяет не использовать дополнительных крепежных и изолирующих элементов, а также источника сеточного питания, применение которых снижает стабильность параметров датчика.

Максимальное уменьшение анодных токов за счет введения в конструкцию датчика сетки, соединенной с катодом 2, даже при существенно увеличенном анодном напряжении достигается за счет уменьшения суммарной эмиттирующей поверхности путем выполнения оксидного покрытия в форме равномерно расположенных по кольцевым поверхностям катода полос 3. Так как принцип действия датчика основан на радиальном отклонении электронного потока магнит- иым полем, полосы 3 оксидного покрытия должны размешаться радиально.

Для эффективного уменьщения тока катода 2 за счет экранирующего действия сетки необходимо, чтобы радиальный размер полос 3 оксидного покрытия превышал их ширину, одновременно с этим достигается стабильный токоотбор с поверхности оксидных полос 3. Для исключения искажений показаний и поБыщения стабильности пара.мет- ров датчика сетка должна быть выполнена в виде радиально расположенных стержней 13 и 14, установленных с обеих сторон оксидного покрытия 3, что необходимо для того, чтобы электронный поток, не искажаясь в радиальном направлении, отклонялся под воздействием магнитного поля также радиально.

Минимальное расстояние между стержнями 13 и 14, равное ширине оксидного покрытия, обеспечивает минимально необходимый токоотбор с одной полосы 3 оксидного покрытия, такой, чтобы суммарный ток всех полос обеспечивал стабильный режим измерений тока. Максимальное расстояние между стержнями сетки,не должно превышать шага полос 3 оксидного покрытия, так как при этом стержень 13 (14) сетки находится в середине промежутка между сетками. Такое конструктивное расположение сетки позволяет регулировать в которых пределах величину тока анода для получения стабильны. параметров датчика за счет улучшения соотношения между анодны.м напряжением, током анода и выходными параметрами.

Для исключения влияния внешних магнитных полей на показания датчика минимальное количество равномерно расположенных по окружности катода 2 полос 3 оксидного покрытия равно трем, а максимальное количество полос 3, которым определяется суммарный анодный ток, необходимый для обеспечения стабильных параметров датчика, определяется минимальным расстоянием между полосами (порядка 0,1 мм), при котором между полосами 3 еще можно разместить стержень 13 (14) сетки с требуемой формоустойчивостью, что необходимо для стабильности параметров датчика.

Формула изобретения

Бесконтактный датчик тока по авт. св. № 746301, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования и повышения стабильности параметров, оксидное покрытие катода выполнено в виде равномерно расположенных по кольцевым поверхностям катода радиальных полос с радиальным размером, превышающим их ширину.

и введена сетка, выполненная в виде ра- диально расположенных стержней, установленных с обеих сторон оксидного покрытия, при этом концы стержней прикреплены соответственно к внутреннему и внешнему фланцам катода, минимальное расстояние между стержнями равно ширине полос оксидного покрытия, а максимальное ае должно превышать шага полос оксидного покрытия, при этом минимальное количество полос оксидного покрытия равно трем, а максимальное выбираается из условия обеспечения минимально возможного расстояния между полосами оксидного покрытия, при котором между ними можно разместить стержни сетки с требуемой формоустойчивостью.

Изобретение может быть использовано для измерения постоянного, переменного и импульсного токов в -сильноточных цепях. Бесконтактный датчик тока содержит герметичный вакуумированный кольцевой баллон, внутри которого расположены плоский кольцевой оксидный катод (ПКОК) 2, оксидное покрытие которого выполнено в виде радиальных полос (РП) 3, равномерно рас- патоженных, с радиальным размером, превышающим их ширину, аноды 4-7, соединенные попарно с помощью керамических стоек 8, 9, растяжки 10, 11, жестко фикси- ПКОК 2 относительно анодов 4-7, сетку в виде металлических стержней 13, 14 П-образной формы, минимальное расстояние между которыми равно ширине РП 3, а максимальное не должно превышать их шаг, при этом количество РП 3 равно 3-п, п выбирается из условия обеспечения минимально возможного расстояния между РП 3, при котором между ними можно разместить металлические стержни ь сетке с требуемой формоустойчивостью. Бесконтактный датчик тока имеет повышенную стабильность параметров. 4 ил. I (Я с

12

15

Фиг.1

i3 3 n

-Ihtll- (Pu.d