Электромагнитный прибор с поляризующим подмагничиванием Советский патент 1993 года по МПК G01R5/14 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к поляризованным электромагнитным приборам с выпрямительным преобразователем, в которых измеряемый электрический сигнал

-npeo;6p efcVi во вращатёльЩё ДвйШние подвс йГбТб рДечника, намагничиваёмогб пЙлем неподвижной измерительной катуш- к 1 т1 сто$яШШг1Тгнита . ; ;: : ;:л:::; ; 1 1з вёсЧен дл ектромагнитный прибор, содержащий подвижный ферромагнитный сердечник, закрепленный на поворотной ocvrco стрелкой, неподвижную коаксиаль- ную катушку, создающую рабочий магнитный поток в области ферромагнитного сердечника, броневой магнитопрбвод с постоянным магнитом, содержащим подмаг- ничивающий. магнитны й поток, параллельный рабочему потоку. Благодаря этому в известном электромагнитном при- боре имеется линейная шкалаi постоянного тока, а , также, обеспечивается повышенная помехозащищенность, поскольку в рабочей области .неподвижного сердечника имеется пбляри зующее;магнитное поле, которое снижает чувствительность прибора к внёш- ним полям. Кроме того, имеется броневой магнитопровод, защищающий рабочую область как обычный экран. ...;: .; .. ,; ..

К недостаткам этого прибора следует отнести довольно сложную конструкцию магнитной системы и существенную нелинейность шкалы переменноготокасначэл.ьг ной зоной нечувствительности, что конечно затрудняет производство и использование т акйх приборов. : . .:,.;. . ... . . : .

Цел ью изобретения является повышение помехоустойчивости и линейности шка1« ий.. i.M-;-..-.-, : . . .-г- :.:,-.

Лоставлен ная цель достигается в при- боре, содержащем подвижный ферромагнитный сердечник, закрепленный на повбротнб й оси со стрелкой и расположенный в плоскости постоянного магнита и неподвижной измерительной катушки магнитный экран с полюсными наконечникйми, зэ счет введения детекторного выпрямителя, подключенного между входными клеммами и измерительной катушкой, причём постоянный магнит установлен параллельно оси измерительной катушки между полюсными наконечниками стаканообразной формы, один из которых является экраном измерительной катушки, а второй экраном подвижного ферромагнитного сер- дечника и имеет возможность перемеще- ния, причем ось вращения сердечника и ось измерительной катушки взаимоперпендикулярны. ...,, ... . :. . .

0

5 . 0 5

0

0

5

5

Изобретение поясняется чертежом, где изображен поперечный и продольный разрез предлагаемого прибора без защитного корпуса. . . . , : - :

Конструктивной основой прибора является немагнитный кронштейн 1 со шкалой 2 и тороидальной полостью воздушного успокоителя 3. На этом кронштейне. 1 закреплены также винты подпятников 4 поворотной оси 5 со стрелкой 6, противовесом и фер- р Омагнй Н-гым сердечником 8, которая ч ер ез пружину 9 упруго связана с корректором 10, Подвижный сердечник 8 расположен в рабо- чем.зазоре Измерительной катушки 11, ко- торйя. подключена к вхбдным клеммам прибора через детекторный выпрямитель 12 и закрыта магнитным экраном 13. Аналогичный экран 14 ферромагнитного сердечника 8 закреплен с другой стороны немагнитного кронштейна 1, в котором выполнено отверстие, где установлен постоян- ны:й,магнит 15, заж атый между .магнитными : экранами 13 и 14, являющимися одновременно его, полюсными.Наконечниками, : снабженными по крайней мере со стороны подвижного сердечника 8 овальными отверстиями под крепежные винты для подстро- ечного смещения экрана 14 вдоль поворотной оси 5 прибора.

Работа прибора основана на аксиальном воздействии параллельных магнитных полей .постоянного магнита Н0 длиной 1 и измерительной катушки с током I, содержащей гтгвитков изолированного провода, При этом магнитный поток в таком приборе будет определяться не только магнитовяжу- щей силой ml измерительной катушки 11, но и магнитной разностью потенциометров 1Н0, между магнитными экранами полюсными наконечниками) 13 и 14 постоянного магнита 15. Следовательно, вращающий момент прибора Мь при известной скорости изменения:индуктивности измерительной катушки L по углу поворота а может быть представлен в следующем виде:

j I j 4-1

сН. да

(1)

Раскрывая выражения в квадратных скобках,нетрудно заметить, что противодействующий момент прибора Mtt, пропорциональный удельной жесткости с Возвратной пружины 9, в состоянии равновесия (Мь М„) должен содержать постоян- :ную состапляющую М0, пропорциональную первоначальному повороту оси 5 на угол Оо , который необходим для установки на

нулевую отметку стрелки б обесточенного

прибора

равно действующему значению самой величины: (

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к поляризованным электромагнитным приборам с выпрямительным преобразователем, в которых измеряемый электрический сигнал преобразуется во вращательное движение подвижного сердечника, намагничиваемого полем неподвижной измерительной катушки и постоянного магнита. Целью изобрете- ния является повышение помехоустойчивости и линейности шкалы. Прибор содержит немагнитный кронштейн 1 со шкалой 2 и тороидальной полостью воздушного успокоителя 3. На этом кронштейне 1 закреплены также винты подпятников 4 поворотной оси 5 со стрелкой 6, противовесом 7 и ферромагнитным сердечником 8, которая через пружину 9 упруго связана с корректором 10. Подвижный сердечник 8 расположен в рабочем зазоре измерительной катушки 11, которая подключена к входным клеммам, прибора через полупроводниковый выпрямитель 12 и закрыта магнитным экраном 13. Аналогичный экран 14 подвижного сердечника 8 закреплен с другой стороны немагнитного кронштейна 1, в котором выполнено отверстие, где установлен постоянный магнит 15, зажатый между магнитными экранами 13 и 14 (являющимися одновременно его полюсными наконечниками), снабженными по крайней мере со стороны подвижного сердечника 8 овальными отверстиями под крепежные винты для подстроечного смещения экрана 14 вдоль поворотной оси 5 прибора. 1 ил.

Мп М0 + с а с (Оо + а),

(2)

Тогда угол первоначального поворота «о составит

„ mdL- °°-2Т Та

(3) 10

а уравнение шкалы для измеряемого тока I примет следующий вид;

« (т2 | J |2 +2 I Ир т III) dL/2cda.

.- -: : (4)

При этом поляризующее поле Но постоянного магнита /15 выбирается таким, что при малых токах, соответствующих начальному, участку шкалы 2 прибора, линейный член в круглых скобках выражения (4) гораздо больше квадратичного, то есть

m

I I 2IHo

(5)

ив диапазоне от 0 до 10% номинальной величины прибор измеряет в основном средневыпрямленное значение тока I I I , в котором может содержаться 10 - 20% высших гармоник. Эти гармоники могут вызвать дополнительную погрешность прибора, которая также составит около 10% от измеряемой величины тока 1. Однако приведенная погрешность в этом случае не превышает 1 % от номинальной величины измеряемого тока, то есть 10% от 10%. В результате зоне нечувствительности электромагнитного прибора в начале шкалы заменяется линейным участком с небольшой погрешностью от искажения формы синусоидального тока.

При дальнейшем увеличении измеряемого тока квадратичный член уравнения шкалы (4) нарастает гораздо быстрее линейного, поэтому при номинальном токе в конце шкалы прибор измеряет в основном действующее значение, так как действующее значения модуля измеряемой величины

-tlP

dt

Причем погрешность, обусловленная несинусоидальной формой измеряемого тока , в конце шкалы также не превышает допустимой величины, поскольку линейный член уравнения шкалы (А) при номинальном токе на порядок меньше квадратичного.

Благодаря этому прибор может использоваться для достаточно точного измерения действующего значения электрического тока по всей своей линейной шкале. Кроме того, надежное экранирование измерительной катушки и подвижного сердечника пО- люсными наконечниками магнитного экрана не только повышает помехоустойчивость прибора, но и устраняет необходимость во внешнем экранировании корпуса прибора, что существенно снижает металлоемкость его конструкции.

Формула изобретения

Электромагнитный прибор с поляризующим подмагничиванием, содержащий подвижный ферромагнитный сердечник, закрепленный на поворотной оси со стрелкой и расположенный в плоскости постоянного магнита и неподвижной измерительной катушки/магнитный экран с полюсными наконечниками, о т л и ч а ю щи и с я тем, что. с целью повышения помехоустойчивости и линейности шкалы, введен детекторный выпрямитель, пбдклю- ченный между входными клеммами и измерительной катушкой, постоянный магнит установлен параллельно оси измерительной катушки между полюсными наконечниками стаканбобразной формы, один из

которых является экраном измерительной катушки, а второй - экраном подвижного ферромагнитного сердечника и имеет воз1 можность перемещения, причем ось вращения сердечника и ось измерительной

катушки взаимо перпендикулярны.

. ....... . . . :.-:..-.