Токосъемник Советский патент 1989 года по МПК G01R19/02 

СП

со

Изобретение относится к электричес КИМ измерениям, а именно к измерениям тока при высоких частотах.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона токосъемника и уменьшение влияния смещения проводников с измеряемым током на величину выходного сигнала.

На фиг.1 приведена электрическая схема токосъемника; на фиг.2 - конструкция токосъемника.

Токосъемник содержит основной трансформатор 1 с обмотками 2 и 3, вторичная обмотка 3 которого намотана равномерно в один слой по всей поверхности тороидального ферритово- го сердечника и соединена с первичной обмоткой 4 дополнительного трансформатора 5, а его вторичная обмотка 6 подключена к резистору 7. Оба трансформатора помещены в экранирующем корпусе 8. Обмотки 4 и 2 дополнительного трансформатора 5 намотаны также равномерно, в один слой по всей поверхности тороидального фер- ритового сердечника., причем витки вторичной обмотки расположены между витками первичной, а выводы обмоток i выполнены в диаметрально противоположных местах. Коэффициент трансформации дополнительного трансформатора 5 при таком выполнении близок к единице. Выводы вторичной обмотки 6 подключены к нагрузочному резистору 7 и через коаксиальный разъем 9 к измерителю 10 напряжения.

Дополнительный трансформатор 5 расположен вплотную к внешней поверхности тороидапьного сердечника основного трансформатора 1, причем оси колец взаимно перпендикулярны (фиг.2).

Токосъемник работает следующим образом.

Измеряемый ток за счет магнитной связи наводит ток во вторичной обмотке 3 основного трансформатора 1, который, протекая по первичной обмотке 4 дополнительного трансформатора 5, вызывает ток в его вторичной обмотке 6, по величине равный току в первичной. Ток вторичной обмотки создает падение напряжения на резисторе 7, измеряемое вольтметром 10.

В связи с тем, что все высокочастотные измерителя напряжения имеют несимметричный вход, то в известном устройстве один вьшод вторичной обмотки основного трансформатора 1 сое0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

динеи с корпусом 8, тогда как в предлагаемом устройстве вторичная обмот- ха 3 основного трансформатора 1 с корпусом 8 не соединена. Указанное отличие приводит к тому, что вторичная обмотка 3 основного трансформатора 1 имеет так называемый плавающий потенциал относительно корпуса, что приводит к автоматическому ее симметрированию. В результате частотные искажения выходного сигнала определяются паразитными параметрами половины обмотки, что приводит к увеличению в два раза рабочей полосы частот токосъемника. Кроме того, такая обмотка менее чувствительна к перемещениям проводника с контролируемым током, так как при этих перемещениях влияния на сигналы в половинах обмоток частично компенсируются.

Конструктивное выполнение с использованием взаимной перпендикулярности осей тороидальных сердечников позволяет уменьшить магнитную связь между трансформаторами, в результате чего становится возможньм их расположение на минимальном расстоянии один от другого. Тем самым существенно сокращается длина вьшодов обмоток, что исключает дополнительные искажения амплитудно-частотных характеристик.

В предлагаемом токосъемнике с целью отсоединения обмотки основного трансформатора 1 от корпуса использог ван дополнительный трансформатор 5.

Поскольку дополнительный трансформатор 5 запитывается от обмотки основного трансформатора 1, который является источником тока, то его частотная характеристика равномерна в более щи- роком частотном диапазоне. Кроме того, габариты дополнительного трансформатора 5 существенно меньше, чем основного трансформатора 1, т.е. меньше и его паразитные параметры, определяющие частоту резонансного провала, а это позволяет заземлять вывод его вторичной обмотки без ухудшения частотных свойств всего устрой - ства в целом.

Предлагаемый токосъемник имеет по сравнению с известным в два раза более широкую полосу рабочих частот. Влияние смещения проводника с измеряемым током на величину выходного сигнала не превьппает 2-3 дБ против 6-10 дГ5 у известных токосъемников.

5IS

Формула изобретения

Токосъемник, содержаидий трансформатор с первичной и вторичной обмотками, размещенный на тороидальном сердечнике, первый вывод нагрузочного резистора подключен через коаксиальный разъем к измерителю напряжения, а его второй вывод подключен к корпусу, отличаю1дийс я тем, что, с целью расширения частотного диапазона и уменьшения погрешностей измерений путем уменьшения влияния смещения проводника с измеряемым током на величину выходного напряжения, он снабжен дополнительным трансформато- ром, причем выводы первичной обмотки дополнительного трансформатора соединены с выводами вторичной обмотки

0

основного трансформатора, выводы вторичной обмотки дополнительного трансформатора подключены к выводам нагрузочного резистора, дополнитель- HbDli трансформатор, выполненный на тороидальном сердечнике, расположенном вплотную к внешней поверхности тороидального сердечника токосъемника, причем оси тороидальных сердечников взаимно перпендикулярны, а первичная обмотка дополнительного транс- формагтора намотана равномерно в один слой по всей поверхности тороидального сердечника, между витками которой намотана вторичная обмотка, выводы которой расположены диаметрально противоположно от первичной обмотки.

Изобретение касается электроизмерений и может быть использовано для измерения тока при высоких частотах. Цель изобретения - расширение частотного диапазона токосъемника и уменьшение влияния смещения проводников с измеряемым током на величину выходного сигнала. Для достижения цели токосъемник снабжен дополнительным трансформатором 5, первичная обмотка 4 которого соединена с вторичной обмоткой 3 основного трансформатора 1. Вторичная обмотка 6 дополнительного трансформатора подключена к резистору 7. Оба трансформатора помещены в экранирующем корпусе 8. Обмотки 4 и 6 трансформатора 5 и вторичная обмотка 3 трансформатора 1 намотаны равномерно в один слой по всей поверхности тороидальных сердечников. Выводы вторичной обмотки 6 подключены через коаксиальный разъем 9 к измерителю напряжения 10. Трансформатор 5 расположен вплотную к внешней поверхности тороидального сердечника основного трансформатора 1. Оси колец взаимно перпендикулярны. 1 ил.

(риг. 2