Электромагнитный датчик для бесконтактного реле максимального тока Советский патент 1976 года по МПК H02H3/18 G01R19/00 H03K17/80 

Между полюсами магнитной системы 1, которая охватывает токоведущую шину 2, расположен магнитный элемент 3, имеющий три параллельно включенных магнитопровода, на которых имеются обмотки 4, 5, 6. Средний магнитопровод имеет значительно большее, чем крайние магнитонроводы, магнитное сопротивление, или имеет воздушный зазор.

Магнитная система может быть выполнена также в виде тороидального сердечника с равномерно намотанной обмоткой и расположенного в середине тора прямоугольного магнитопровода с обмоткой.

Обмотки 4 и 5 включены между собой последовательно и согласно в цепь, состояш,ую из активного сопротивления - резистора 7 - и генератора 8 переменного напряжения U прямоугольной формы (фиг. 2).

Принцип работы датчика основан на перераспределении магнитного потока в трехстержневой магнитной системе при намагничивании ее полем токоведушей шины постоянного тока и полем обмотки возбуждения, на которую подается переменное напряжение прямоугольной формы.

При отсутствии тока в шине переменный магнитный поток Ф, создаваемый обмотками 4 и 5, проходит только по крайним магнитопроводам, выполненным равного сечения и длины. Параметры генератора, магнитной системы и обмоток выбираются таким образом, чтобы амплитуда переменного магнитного потока была равна потоку насьщения Фн крайних магнитопроводов.

В этом случае в цепи генератора через резистор 7 протекает ток, пропорциональный ширине петли гистерезиса. Очевидно, что вследствие симметрии системы магнитный поток не проходит через средний магнитопровод и в обмотке 6 3. д. с. не наводится.

При протекании тока в шине 2 через магнитную систему 1 и элемент 3 проходит постоянная составляюшая магнитного потока Фт, пропорциональная току. Вследствие этого происходит насыщение одного из крайних магнитопроводов. Для указанного на фиг. 1 направления потоков насыщается верхний магнитопровод. Это приводит к наруш:ению симметрии распределения потоков и магнитодвижущих сил и, следовательно, нарастания магнитного потока в среднем магнитоироводе, что вызывает появление на зажимах обмотки 6 импульса Е.

Одновременно на резисторе 7 появляется импульс напряжения, обусловленный увеличением тока i в цепи генератора 8 при насыщении одного из крайних магнитопроводов (см. фиг. 3, б).

При последующем переходе напряжения генератора 8 через нуль и нарастании переменной составляющей потока происходит восстановление магнитной симметрии. Вследствие этого поток в среднем магнитопроводе снижается до нуля, а на обмотке 6 возникает импульс э. д. с. обратной полярности.

При изменении направления тока в шппс п. следовательно, потока Фх полярность импульсов в обмотке на среднем магнитопроводе соответственно изменяется (фиг. 3, в). Таким образом, при изменении направления тока в шине величина и длительность протекания тока насыщения в цепи генератора 8 не изменяется, а импульсы в обмотке 6 меняют знак на противоположный. Для формирования сигнала, определяющего направление тока, применяется известная логическая схема, учитывающая полярность импульсов, снимаемых с обмотки 6 по отношепию к импульсу напряжения на резисторе 7 (например, схема, приведепная на фиг. 2). В этой схеме ток, проходящий по резистору 7, выпрямляется, а падение напряжения на резисторе 7 дифференцируется устройством 9, и полярность импульсов, полученных после

дифференцирования, сравнивается схемой 10 с полярностьЕО импульсов, снимаемых с обмотки 6. Запаздывание работы бесконтактного направленного реле максимального тока с электромагнитным датчиком не превышает полупериода напряжения генератора 8.

При повышении тока происходит увеличение длительности насыщенного состояния крайнего магнитонровода. Измерение величины тока в шине производится путем преобразования интервала протекания тока насыщения в цепи генератора 8 в напряжение известными методами.

Таким образом, предлагаемое реле совмещает в себе функции измерения величины тока и определения его направления.

Для устранения ложных сигналов в обмотке 6 при резком нарастании тока в шине может быть использована дополнительная компенсационная обмотка, расположенная на

магнитной системе 1, включенная последовательно и встречно с обмоткой 6.

При некотором максимальном токе вследствие полного насыщения сердечника магнитным полем шины функционирование реле

прекращается. Таким образом, реле имеет определенный диапазон токов, при которых обеспечивается фиксация направления. Для расширения диапазона токов сечение магнитной системы 1 выбирается таким образом,

чтобы она насыщалась раньше, чем магнитный элемент 3. Для устранения неносредственного намагничивания элемента 3 от поля шины используются магнитные экраны.

Формула изобретения

Электромагнитный датчик для бесконтактного реле максимального тока, содержащий

разомкнутую магнитную систему, охватывающую токоведущую шину и магнитный элемент с обмотками, расположенный между полюсами магнитной системы, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, магнитный элемент выполиен в виде трехстержневои системы, на двлх крайних стержнях которой расположены обмотки возбуждения, соединенные между собой соосно и присоединенные к генератору, прямоугольных импульсов через мостовой выпрямитель и резистор, а на среднем стержне,

имеющем более высокое магнитное сопротивление, рксположена дополнительная обмотка, вместе с резистором в цепи выпрямленного тока обмоток возбуждения присоединена ко входу логической схемы совпадения, выход которой является выходом датчика.

vV -NV-г -yVr

-VrV