Шунт Советский патент 1988 года по МПК H01C3/02 

(21)3900151/24-21

(22)16,05.85

(46) 23.04.88. Бюл. № 15

(71)Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов

(72)М.С.Векслер, Л.Т.Жданович, Г.К.Примак и A.M.Теплинекий

(53)621.316.8 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 696387, кл. G 01 R 19/00.

Справочник по электроизмерительным приборам./Под ред. К.К.Илюнина. Л.: 3-е изд. Энергоатомиздат, 1983, с. 685.

(54)ШУНТ

(57)Изобретение относится к электроизмерительной технике и служит для повышения точности коэффициента преобразования шунта и производительности измерительных операций путем существенного уменьшения изменения температуры (Т) резистивного элемента в зависимости от величины измеряемого тока. Лента 1 резистивного материала сложена бифилярно по линии перегиба 2 и образует резистивный элемент. Термодатчики (Tg) 3 и нагреватель (Н) 4 представляют собой гибкие печатные платы с вытравленным рисунком проводников. Тепловая связь между резистивным элементом Tg 3 и Н 4 сильная. Поэтому Tg 3 одинаково реагируют на изменение тепловых потоков от Н 4 или от ленты 1. Это обеспечивает постоянство Т резистивного элемента шунта независимо от изменения Т окружающей среды или от самонагрева измеряемым током. 3 ил.

(Л

/

/

00

со

о о

4 4

Изобретение относится к электроизмерительной технике,, а именно к уст10

ройствам преобразования тока в напряжение, предназначенным для точного измерения тока, мощности, энергии и цепях постоянного и переменного тока, в частности к шунтам, используемым совместно с термодатчиками и нагревателем, расположенными в термостате, управляемой системой те.рмостабилиза- ции шунта.

Цель изобретения - повьшение точности коэффициента, преобразования шунта и производительности измерительных операций путем существенного уменьшения изменения температуры резистивного элемента от величины измеряемого тока.

На фиг.1 дана конструкция предла- 20 гаемого шунта; на фиг,2 - кривые заисимости температуры известного шуна во времени; на фиг.З - то же, редлагаемого шунта во времени.

15

Предлагаемый шунт выполнен из кус-25 причем I/j т 1.

ка ленты 1 резистивного материала, сложенной бифилярно по линии 2 перегиба, образующего резистивный элемент.

Между двумя половинками ленты 1 помещены термодатчики 3, расположенные на боковых поверхностях нагревателя .4, диэлектрические прокладки 5. Для включения шунта в измеряемую цепь

используются токовые 6 и 7 и потенци- -.г мента шунта независимо от изменения

альные 8 и 9 выводы.

Термодатчики 3 и нагреватель 4 представляют собой гибкие печатные платы с вытравленным рисунком проводтемпературы окружающей среды или от самонагрева измеряемым током. Посто янство температуры резистивного эле мента шунта повышает точность коэфф

ников. Резистивная лента 1, термодат-49 чдента преобразования шунта.

чики 3, нагреватель 4 и прокладки .э жестко скрепляются между собой, например, путем склеивания., В результате получается плоский термостатированный шунт, обладающий малыми массойдг и теплоемкостью.

Для правильной оценки эффективности и работы предлагаемой конструкции шунта необходимо знать характер изменения температуры шунта от протекающего тока.

Шунт работает следующим образом,, При включении системы автоматического регулирования температуры, состоящей из термодатчиков 3, нагревате50

55

Кроме того, за счет снижен лоаккумулирующей массы шунта статом, снижения теплового со ления резистивный элемент-тер уменьшается время прогрева ре ного элемента, что повышает п дительность измерительных опе

На фиг.З пр€;дставлены крив симости температуры 9 резисти элемента предложенного шунта, ченные экспериментально на ма шунтов, выполненных по фиг.1. ратура резистивного элемента женного шунта становится равн данной температуре термостати (кривая 13) за время t.,, вышающее 2-4 мин.

ля 4, усилительно-преобразовательного устройства (не показано) сигнал от термодатчиков 3 поступает в усилительно-преобразовательное устройство,

которое преобразует его в управляющее тепловое воздействие на нагреватель 4, обеспечивая по ддержание температуры резистивного элемента шунта на заданном уровне.

Кривая 10 (фиг.2) показывает зависимость температуры б резистивного элемента известного шунта при включении, в момент времени системы термостабилизации шунта.

Через некоторое время (t, 30- 90 мин) температура резистивного элемента шунта поднимается от уровня температуры окружающей среды , до температуры термостабилизации

0, После прогрева термостата .и резистивного элемента шунта в момент времени t, шунт включается в цепь с измеряемым током. При этом резистив- ный элемент шунта дополнительно нагревается измеряемым током I , до температуры 9ц, (кривая 11) или током ( до температуры б i (кривая 12),

В предложенном шунте тепловая связь между резистивньм элементом и термодатчиками и соответственно нагревателем и термодатчиками сильная. Поэтому термодатчики одинаково реагируют на изменение тепловых потоков от нагревателя или от резистивной ленты шунта. Это обеспечивает посто- янство температуры резистивного элетемпературы окружающей среды или от самонагрева измеряемым током. Постоянство температуры резистивного элемента шунта повышает точность коэффичдента преобразования шунта.

Кроме того, за счет снижения теп- лоаккумулирующей массы шунта с термостатом, снижения теплового сопротивления резистивный элемент-термодатчик уменьшается время прогрева резистивного элемента, что повышает производительность измерительных операций.

На фиг.З пр€;дставлены кривые зависимости температуры 9 резистивного элемента предложенного шунта, полученные экспериментально на макетах шунтов, выполненных по фиг.1. Температура резистивного элемента предложенного шунта становится равной заданной температуре термостатирования (кривая 13) за время t.,, не превышающее 2-4 мин.

Если в некоторый момент времени включить шунт в цепь тока, то тем

пература шунта через короткий промежуток времени tj мин вновь становится равной температуре бет (кривая 14), т.е. время установления температуры снижается в 10-15 раз, причем среднее значение температуры шунта остается на заданном уровне 0д вне зависимости от величины тока шунта.

Кроме того, предлагаемая конструк I дня шунта позволяет улучшить равномерность температурного поля резис- тивного элемента, что обеспечивает возможность дополнительного повышени точности коэффициента преобразова,ния шунта, снижения габаритов, массы и материалоемкости шунта. Это обусловлено тем, что максимальная температура шунта имеет место в средней части резистивного элемента и температура нагрева снижается на 30-60% к краям и, особенно, к углам резистивного элемента при применении нагревателя с равномерной плотностью тепловьще- ления.

Для получения равномерного температурного поля по всей поверхности шунта в предлагаемом устройстве нагреватель выполнен в виде гибкой печатной платы, на которой методом, например, фотолитографии создается рисунок резистивных дорожек с увеличивающейся j периферии плотностью их расположения по поверхности нагревателя. Это позволяет усилить плотность тепловыделения нагревателя и поднять температуру на указанных участках до температуры, примерно равной температуре в средней части резистивного элемента.

0Кр О

0

5 Q

5

0

5

0

Изотермичность температурного поля позволяет устранить неравномерный нагрев резистивного элемента, снизить внутренние механические напряжения в резистивном элементе и повысить, таким образом, точность коэффициента преобразования шунта. Обеспечение изотермических условий по поверхности резистивного элемента позволяет дополнительно сократить размеры резистивного элемента, массу и материалоемкость шунта.

Применение шунта предложенной конструкции позволяет отказаться от дополнительного термостатирования известного шунта.

Формула изобретения

170

окр

О tj t t

Фиг. 3

t