ДАТЧИК ТОКА Советский патент 1972 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к датчикам контроля параметров шахтных подстанций и токонриемников, нрименяемых в горной иромынь ленности.

В системах нередачи телемеханических измерений, автоматического дистанционного контроля к защиты измерения величины тока электрических установок при номощи обычных трансформаторов тока имеют место:

необходимость прокладки длинных контрольных кабелей с сечением жил, допускающим передачу тока до 5 а;

невозмоЖНость ирименеаия коммутаторов периодического коитроля, требуюнщх разрыва цепей, измерительных устройств и аппаратуры телеизмерения с унифицированным входом и бесконтактных коммутирующих устройств на полупроводниковых приборах;

недопустимость измерения и пе редачи тока во взрывоопасных средах без специального взрывобезопасиого исполнения и т. д.

В предлагаемом датчике тока, с целью линейного преобразования переменного тока нромышлениой частоты в нропорциопальное искробезонасное нормированное напряжение, магнитопровод выполнен чередующимся из ферромагнитных и неферромагнитных частей, равноудаленных друг от друга и распределенных по всей длипе магнитопровода датчика

тока, обпхая длина которых онределяется номинальным значением измеряемого тока.

Точность измерений с помощью такого датчика тока ири подключенной нагрузке должна оставаться в пределах принятых классов точ1ГОСТИ для измерительного трансформатора тока.

На чертеже представлена схема предлагаемого датчика тока.

На схеме приняты следующие обозиачення: ферромагнитная часть / тороидального магнитопровода; неферромагнитная часть 2 магнитопровода; изоляционное покрытие 3 магнитопровода; слои 4, 5 измерительной обмотки;

5 межслоевая изоляция 6, 7; защитиое изоляционное покрытие 8 обмотки; выводы 9 излгерительной обмотки. (Часть изоляции п обмоток выше линии I-I условно оснята).

Датчик тока включает в себя кольцеобразной формы сердечник, состоящий из ферромагнитных / и неферромагнитных 2 частей магннтопровода; слои 4, 5 измерительной обмотки с изоляционными слоями Л, 6, 7 и 8 и выводы 9 измерительной обмотки.

5

Принцип работы нредлагаемого датчика заключается в следующем. шого магнитного сопротивления в виде множества воздушных (неферромагнитных) зазоров, равномерно распределенных по всей длине сердечника. Магнитный поток создает э. д. с. во вторичной (измерительной) обмотке датчика, к которой подключается через выводы нагрузочное сопротивление (измерительная цепь) большой величины. Такое сопротивление нагрузки можно рассматривать как сопротивление холостого хода датчика, в результате чего падение напряжения иа этом сопротивлении приблизительно соответствует э. д. с. вторичной обмотки, так как магнитный поток вторичной обмотки во много раз меньше магнитного потока первичной обмотки. Слои 4, 5 измерительной обмотки отделены друг от друга при помоши межслоевой изоляции. Для использования датчика тока в устройствах высокого напряжения корпус датчика покрывают защитным изоляционным покрытием 8, например из эпоксидной смолы. В качестве первичной обмотки датчика может быть использована как собственно обмотка, так и провод или шина электроустановки, проходящие внутри окна магнитопровода. Измеряемый ток и, проходя по первичной обмотке датчика Wi, создает в магнитопдрводе магнитный поток ф г, .IF, . G,n где Gm - магнитная проводимость магнитопровода. Величина этого потока будет зависеть от размеров магнитопровода и его магнитных свойств. Основным условием работы датчика является независимость результатирующего магнитного потока Ф в магнитопрОБОде от режима работы вторичной цепи датчика тока, т. е. Ф Ф - ф, : ф,(2) где - магпитный поток в магнитопроводе, оозда1ваемый током /2 во вторичной обмотке Wz. Из формулы (2) видно, что датчик тока работает в режиме, близком к режиму холостого хода. Принимая во внимание известное выражение для э. д. с. на выходе датчика тока ., :-4.1,ll.f.r,-i,-W7,(3) .., :.4.1,11./.Г,-/,.Ц7.,-.0-(Ггде f - частота тока, гц; 1,256- магнитная проницаемость пустоты, ен-л-; / - магнитная проницаемость материала магнитопровода; 5 - сечение магнитопровода, В - индукция, тл; /ср- Средняя длина магнитоировода, м, и учитывая формулу (2), можно считать, что предлагаемый датчик тока является электромагнитным прибором, преобразующим переменный ток Il в пропорциональную ему э. д. с. Одновременно э. д. с. для режима холостого хода может определяться через выражение:,:4-1,11-/-.,-Ф, .4-1,n-f W,-B-S (4) Сравнив формулы (3) и (4) и решив их относительно индукции, получим: 6::.:.ЛО}Л 1- Г. Г 1,256 срtop Отсюда можно сделать вывод, что пропорциональность и линейность изменения индукции В при изменении измеряемого тока /i являются основными условиями работы и могут иметь место только в том случае, если магнитопровод датчика тока будет выполнен из материала, которому не свойственно насыщение. Если сердечник будет выполнен из пеферромагнитного материала с . 1, то средняя такого магнитопровода для датчика тока, например на номинальный ток 1000 а, исходя из того, что 1F и В 1,54-1,6 тл, будет равна: /ср. „ - 1,256 1 10 0,8 - . 1 ,о/ Предмет изобретения Датчик тока, содержащий тороидальный магнитопровод и измерительные обмотки, изолированные одна от другой и от магнитопровода, отличающийся тем, что, с целью линейного преобразования переменного тока промышленной частоты в пропорциональное искробезопасное нормированное напряжение, магнитопровод выполнен чередующимся из ферромагнитных и неферромагнитных частей, равноудаленных друг от друга и распределенных по всей длине магнитопровода датчика тока, общая длина которых определяется номинальным значением измеряемого тока.