Устройство для бесконтактного измерения токов Советский патент 1988 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к. электро- змерительной технике и может быть использовано для измерения постоянных токов в цепях без их разрыва.

Целью H3o6peTeHfiH является повышение точности измерения устройства за счет исключения дополнительной Погрешности от нестабильности напря-- женил питания,

На фиг,1 схематично изображена Конструкция предлагаемого устройства на фиг.2 - разрез А-А на I Устройство имеет разъемный магии- -{опровод 1 5 охватывающий проводник

контролируемым током, источник 3 итания автогенератора и частотомер 4, подключенный в цепь автоганера :)-- а,, в качестве которого -может быть i|lc п о л ь 3 ов ан э л ек т р о нно-ме х а нкч е с кий гЫторегуляторз содержащий кеподвил;-- ые транзистор 5, импульснягю катуш- ity 63 включеннута в коллекторн по ijeni франзистора 5 управляющую катушку V )ЗключетгШую в базовую цепь транзистора 5, к осциллятор, который содгрк:-:- По стоянный магнит 8 цилиндр1.1ческой формы5 закрепленный на балансе 9., йыполнгкном в-виде тонкого стержня из немагнитного материала и посаженный на поворотную ось lO, проти- iJoBec 11 баланса.; вьшопненкьгй фз ферромагнитного мятериалг, и 1)асположеннь Й в воздумном заэо-- ре магннтопровода 1 Въкслгочагелъ 12 СЛУ7КИТ для подключения автоганер;: тора к источнику питания. Все части устройства вмонтированы в корпусе :; вьшолненном из И5оляционног о материала .

Устройство работает следующим образом.

Б исходном состоянии, когда отсу 1 ::твует контролируемый ток в проводнике 2;, при замыкании вьзхлючателя li автоколебания осциллятора не вс збу к- даются,, так как отсутствует противодействующая сила нлобходнкая для возвращения -осциллятора в полюх;еш-;С равновесия при, его отклонении Гравнс весным является положение.; при котором постоянный магнит S распола-- гается соосно катув каии/ , ПРИ налргчии контролируемого тока послед- ню создает в воздушном зазора маг- нитопровода 1 магнитное поле Со стг роны этого поля на феррокагактный п; противовес 1 действует электромагнитная сила Рз ,, которая стремится

3941.51

при отклонени.ях осцил-пятора вернуть его в положение равновесия: т.е. выполняет роль упругой силы противодействующей пру-лсины. В этих условиях осциллятор совершает незатухаю- сштоколебакия вблизи положения равновесия.

Автоколебания осциллятора возникают следуюш.им образом.

Пусть баланс 9 из положения начального отклонения на угол Ы движется под действием силы F против часовой стрелки (профильная, проек- .Ц1- 1Я на чертеже) При пересечении магнитны - полем постоянного магнита 8 .лезой части управляющей катушки 7 в ней наводится ЭДС положительной молярноети5 при которой происходит Золее гпубокое згапирание транзистора :;, При дальнейшем движении осциллятора 3 том же направ.пе.нии магнитное поле постоянного магнита 8 6yMet пересекать правую сторону управляющей катушки 7., Бс.ледствие чего в ней 5у.дет наво.циться ЭДС отрицательной по..аярности8 отпирающа-я транзистор 5, В рвзу.п.ьтате через ргмпульсную катушку 6 проходит импульс коллекторного тока от источника .3 Взаимодействие магнитного поля этого тока с полем посто5;нного магнита 8 создает импуль силь:, дейстэующей на магнит и спо- собствз ющей дальнейшему движению осциллятора в том же направлении. Прек ращекиз по.Борота осци.плятора вокруг О СИ 0 против часовой стрелки и его в:ачальное движение в обратном направ лании происхо.цйт под действием си- .пы F

При обратном движении осциллятора в управляющей катуш-се наводится ЭДС положительной а затем отрицательной пс лярности при пересечении магни 1ым п-олем постоянного 5aгнитa 8 соответственно прав-ой и .певой сторон ун- равляюЕлай катушки 7,

TaicKW образом5 за один период ко- лс.Зс.ния на }:сетоянный- магнит 8 действуют два псложктальных импу.пьса си ЛЫ8 которь;& к поддерживают автоколе- . я осгц-шлятора. По этой же причин частотомер 4 показъшает удвоенное .нашчение частоты а зтоко.лебаний.

Дпя з 7ансвления зависимости частоты автоколебаний осциллятора от ЗНЙЧ8НКЯ контролируемого тока I находят зыранение си.пы F З читывая5 колебания осциллятора происходят

3139Д151

небольшой аУтлитудйй вблизи положения равновесия, то при определении

п I II со„-- |---..

Изобретение может быть использовано для измерения больших постоянных токов в цепях без их разрьша. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения дополнительной погрешности от нестабильности напряжения питания. В зазоре разъемного магнитопровода 1, охватывающего проводник 2 с контролируемым током, установлен ферромагнитный противовес 11. Последний связан с балансом 9 электронно-механич-еского- спускового регулятора прибора времени. Частота автоколебаний осциллятора, измеряемая частотомером 4, линейно зависит от значения контролируемого тока и не зависит от напряжения питания источника 3. 2 ил. с S (Л

силы Fg можно считать, что перемещения противовеса в зазоре магнитопрЬ- вода 1 являются линейными. Тогда

F и ,

где К - постоянный коэффициент, зависящий от констр5гктивных размеров противбвеса 11 и воздушного зазора магнитопровода I.

к «3

о.

где I - момент инерции осциллятора; М„ - устанавливающий момент, обусловленный силой FA и

М,

равный F.l,

где 1 - плечо силы Р относительно

поворотной оси 10. С учетом значений F и Mj, уравнение движения равно

,2 .

I - -с к ll et 0. Его решение имеет вид «{, aLgCOBC3g t,

где оСо амплитуда колебаний

(JOg - угловая частота колебаний, определяемая формулой

что

„

2irf

о

то частота

f ° ° 2 п

а показание частотомера

- „.. W 1К1 ..

Т /I 2 --- в-, I - - - - .Т

о т Д|

т.е. прямо пропорционально значению контролируемого тока.

20

ормула изобретения

25

30

Устройство для бесконтактного измерения токов, содержащее разъемный магнитопровод с воздушным зазором, охватьшающий проводник с измеряемым током, транзисторно-магнитный автогенератор, в цепь питания которого включен частотомер, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения, в качестве транзисторно-магнитного автогенератора используется электронно- механический авторегулятор, противовес баланса которого выполнен из ферромагнитного материала и расположен 35;в воздушном зазоре разъемного магнитопровода.

Фиг,2