Устройство для измерения токов большой силы Советский патент 1936 года по МПК G01R19/00 

Уже известны устройства для измерения токов большой силы при помощи генераторов постоянного либо переменного тока, возбуждение которых осуществлено измеряемым током. Если скорость вращения ротора генератора постоянна и если намагничивание сердечника не достигло точки насыщения материала, то напряжение на зажимах генератора меняется в зависимости только от силы измеряемого тока, возбуждающего генератор. В большинстве известных конструкций подобного рода сердечник генератора непосредственно охватывает токоведущую шину.

Предлагаемое согласно изобретению устройство использует указанный выще метод измерения. Особенность его заключается в схеме включения измерителя, дающей возможность помощью одних и тех же генераторов определять силы тока в различных щинах системы; а также в форме выполнения отдельных элементов устройства, в частности измерительных приборов, используемых при измерении.

На чертеже фиг. 1 изображает схематически один из генераторов устройства; фиг. 2-взаимное расположение системы из нескольких генераторов; фиг. 3-картину распределения токов в щинах и фиг. 4-общую схему соединения.

В устройстве применены синхронные генераторы переменного тока. Возбуждение генератора осуществляется со стороны статора, причем, как указывалось, возбуждающей силой является ток в шине.

Якорь снабжен двумя отводами во внешнюю цепь, одним из которых служит контактное кольцо, а вторым-вал машины.

Предлагаемое устройство предназначается, главным образом, для измерения больших сил токов в электролитических ваннах, в виду чего конструктивное выполнение его предусматривает работу установки при температуре 150-300 , как это бывает при технологическом процессе электролиза алюминия. Для этой цели контактное кольцо и щетки вынесены на такое расстояние, где температура не превышает 85° и отсутствуют факторы, разрущающие поверхность контакта. Вал машины изготовлен из медной трубы, к которой присоединен один из концов обмотки, другой же конец ее выведен через канал трубы к контактному кольцу, которое удалено от генератора на значительное расстояние. Обмотка якоря выполняется медным проводом с оксидной изоляцией. При применении такой обмотки работа машины возложена при температурах до 300°.

Конструкция магнитной цепи и схема якорной обмотки должны удовлетворять условию получения от машины напряжения синусоидальной формы.

Для измерения токов в отдельных электродах электролитических ванн необходимы несколько генераторов, которые установлены на одном общем валу, как это изображено на фиг. 2.

Все они J-4, кроме одного, возбуждаются токами в соответствующих шинах, один же из них 5 имеет постоянное возбуждение. Генераторы /, 2, 3, 4 должны быть расположены под крышкой ванны, тогда как генератор 3 может быть вынесен за ее пределы.

Общий вал генераторов приводится во вращение от двигателя, примерно, постоянным числом оборотов причем, как указано ниже, изменение скорости вращения в некоторых пределах не влияет на правильность работы установки.

На фиг. 3 представлена примерная схема распределения токов в шине между тремя электродами ванны, где

/I - ток в первом электроде

/2 + Л- во втором

/4- ,, в третьем „

Магнитопроводы генераторов охватывают шины в местах, отмеченных пунктиром, причем генераторы в точке шины Й и учитывают ток /i-|-4; в точке «2 2-ток 4; в точке а by-ток /з и в точке 4 4-ток /а

Принципиальная схема измерения токов приведена на фиг. 4, где 7-5 изображает синхронные генераторы, у которых соответственной установкой полюсов и расположением обмотки якоря достигается полная синфазность э.д.с.

Для измерения токов в отдельных электродах имеется ряд измерительных приборов 6, 7, 8, например, электродинамической системы, соединенных по схеме диференциальных ваттметров. Их неподвижные обмотки состоят из двух электрически не связанных катушек, которые, как указано на схеме, включены в цепь соответствующих генераторов последовательно с реактивными сопротивлениями Р.

Подвижные обмотки всех приборов соединены последовательно между собой и также через реактивное сопротивление 10 присоединены к генератору 5 с постоянным возбуждением. Так как ток в подвижных обмотках будет всегда постоянным по величине и будет совпадать по фазе с токами неподвижных обмоток, то отклонение стрелок приборов будет пропорционально результирующим ампервиткам неподвижных обмоток. При этом, в зависимости от направления токов в обеих неподвижных обмотках, отклонение прибора будет равно сумме либо, разности протекающих токов. Так как параметры всех машин и приборов одинаковы, то, как можно вывести из фиг. 3 и 4, прибор 6 будет измерять ток в электроде /i, прибор 7-в электроде/2 +/3, и прибор - в электроде АЕсли активное сопротивление цепи генератора незначительно по сравнению с реактивным, т. е. Z X, то можно считать, что

. . (1)

X 2-fL

где К- постоянная, В - магнитная индукция, L-самоиндукция цепи,/-частота.

Уравнение (1) можно представить в виде

(2)

где .

Из уравнения (2) видно, что ток в приборе является функцией только В.

Предмет изобретения.

1.Устройство для измерения токов большой силы, например, в электролитических ваннах, при помощи электрических генераторов, в качестве обмотки возбуждения которых использована шина, по которой протекает измеряемый ток, отличающееся тем, что, с целью определения силы тока в отдельных электродах ванн, применен диференциальный измерительный прибор, обмотки которого предназначены для питания их токами генераторов, установленных на токоведущих шинах до и после места присоединения электрода.

2.В устройстве по п. 1 применение добавочного генератора с независимым возбуждением, укрепленного на общем валу с остальным и предназначенного

для питания обмоток возбуждения диференциалькых измерительных приборов.

3. Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью предотвращения влияния нагрева токоведущих шин на контактные приспособления генератора, вал, на котором

укреплены якори генераторов, выполнен в виде удлиненной полой трубы, на удаленном от шины конце которой укреплены контактные кольца.

4. В устройстве по п. 1 применение реактивных сопротивлений, включенных в цепь якоря каждого из генераторов.

ctinr.I

CfDnr 3

,а ggi . ,

ТТ

J,

фиг. 2