Устройство для измерения тока Советский патент 1978 года по МПК G01R19/00 

Предлагаемое изобретение относится к измерениям токов, а именно к измере ниям, импульсных ТОКОВ с помощью измерительной катушки, например, пояса Рого ского. Известно устройство, содержащее измерительную тороидальную катушку (пояс РОГОВского), нагруженную на низкоомное сопротивление. Недостатком данного устройства является большая погрешность измерения длинных импульсов, малая чув ствительность устройства в области низ ких частот pLJ. Известно устройство для измерения импульсных ТОКОВ, содержащее измерител ную катушку (пояс Роговского),. соединительный кабель и интегратор (интегратор Миллера), состоящий из усилителя с конденсатором в цепи обратной связи уси лителя и сопротивления, подключенного на входе усилителя . Недостатком данного устройства явля ется большая величина индуцированного напряжения на концах измерительной катушки при измерениях переменных, им.пульсных ТОКОВ с большой крут 1зной нарастания тока, которое приводит к электрическому пробою изоляции соед1шителы10го кабеля. Снижение напряжения известными способам, т.е. уменьшение площади .витка пояса Роговского, увеличения сопротивления резистора, подключенного параллельно зажимам измерительной катушки, приводят к снижению частотного диапазона работы устройства, увеличивают погрешность измерения в области высоких частот. Цель предлагаемого изобретения - защита коаксиального кабеля от перенапряжения, путем уменьшения напряжения на измерительной катушке, без снижения частотного диапазона работы устройства. Эта цель достигается тем, что в уст:ройство для измерения тока, содержащее измерительную катушку, например, пояс РОГОВСКОГО, которая с одной стороны соединена с корпусом, а с другой - через коаксиальный кабель с интегратором, состоящим из усилителя с конденсаторюм В обратной связк, введены дополнительная короткозамкнутая катушка, расположенная на измерительной катушке, и резистор, вкгаоченный поспедоватепьно с конденсатором интегратора. При этом постоянная величина цепи короткозамкнутой катушки T.j связана с величиной резистора следующим соотношением.ifi (1) где Ц индуктивность дополнительной короткозамкнутой катушки j - сопротивление короткозамкнутой катушки; Т 2 резистор, включенный последова тельно с конденсатором, интегратора. На фиг. 1 дана блок-схема предлагаемого устройства. Она содержит измерительную катуш (пояс Роговского) 1 j охватывающую проводник с измеряемым током, которая с одной стороны соединена с корпусом, а с другой - через коаксиальный кабепь с интегратором 9, дополнительную короткозамкнутую катушку 2, расположенную на измерительной катушке, усилитель 3, кон денсатор 4 в обратной связи усилителя, резистор 5, включенный последовательно с конденсатором интегратора 9, резистор 6 , подключенный на входе усилителя, согласованный коаксиальный coeдvшнтeль ный, кабель 7. Усилитель 3, конденса1Х)р 4 и резистор 6 образуют интегратор 9. На фиг. 2 показано расположение катушек 1 н 2, намотанных на каркасе 8. Предлагаемое устройство работает следующим образом. При измерении переменного тока в це пи измерительной катушки 1 наводится электродвижущая сила, пропорциональная производной измеряемого тока. Напряжение, снимаемое с концов измерительной катушки 1, поступает через коаксиальны кабель 7 на вход--интегратора 9, состоящего из усилителя 3, в цепи обратной св зи которого последовательно с конденсато ром подключен резистор 5, В результате преобразования сигнала, снимаемого с концов измерительной катушки, усилителем, в обратной связи которого последовательно с конденсатором включен резис тор, напряжение на выходе устройства ок зывается пропорциональным измеряемому току как в области низких, так и в обла ти высоких частот. При работе в области низких частот имеется следующее со отношение для усилителя, короткозамкнутой катушки, пояса Роговского соответстенноT 2 -l f ltOb XT 4--RT. ; где GI- емкость интегратора; 1|Х- индуктивность пояса Роговского; активное сопротивление пояса Роговского;Чтр- согласующее сопротивление нагрузки коаксиального кабеля. Таким образом, усилитель 4 работает в режиме интегрирования входного напряжения, снимаемого с концов пояса Роговского, Пояс Роговского, короткозамкнутая катушка 2 работают при этом в режиме близким к режиму холостого хода. И, таким образом, напряжение, снимаемое с концов пояса Роговского, пропорционально производной измеряемого тока, а короткозамкнутая, экранная катушка 2 не ослабляет магнитное поле измеряемого тока, действующее на пояс Роговского. Таким образом, напряжение на выходе усилителя пропорционально измеряемому току, В области высоких частот имеем следующие соотношения для усилителя, короткозамкнутой катушки, пояса Роговского i соответственно T,j,. , т.е. короткозамкнутая экранная катушка 2 ослабляет магнитное поле измеряемого тока, действующее на пояс Роговского; осуществляя его интегрирование. В результате резулъ/гирующее магнитное поле, действующее на пояс Роговского, оказывается пропорциональным интегралу от измеряемого тока. В поясе Роговского, работающем по-прежнему в режиме, близком к холостому ходу, наводится ЭДС, пропорциональная производной напряженности резулотирующего поля, а, следовательно, рропорциональная -изменяемому току,.Усилитель 4 работает в режиме умножения на постоянный множитель . Таким образом напряжение на выходе усилителя оказывается пропорциональным измеряемому току. Коэффициент передачи устройства, равный отношению напряжения на выходе усилителя к измеряемому току, одинаков в области низких частот при выполнении соотношения (ij. Предлагаемое устройство позволяет проводить измерение импульсных токов с крутизной нарастания тока до 10 А/сек, позволяет проводить измерение тока в щироком частотном диапазоне от 1 Гц до lO мГц, При этом возможно использование измеритепьной катушки с высокой чувствительностью, снижаются требования к размерам пояса Роговского, Формула изобретения Устройство для измерения тока, содержащее измерительную катушку, например. пояс Роговского, которая с одной стороны соединена с корпусом, а с другой - через коаксиальный кабель с интегратором, состоящим из усилителя с конденсатором в обратной связи, отличающееся тем, что, с целью защиты коаксиального кабеля от перенапряжения, путем умень- шения напряжения на измерительной катуш

ifZ.I ке, без снижения частот)юго даипаэона работы, введены дополнительная короткозa fкнyтaя катушка, расположенная на измеритепьной катушке, и резистор, включенный последовательно с кoндeнcaтopo f интегратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Разин Г. И,, Шелкин А. П. Бесконтактное измерение электрических токов, М., Атомиздат, 1974, с. 32. 2.Кзюпфель Г. Сверхсильные импульсные магнитные поля, М., Мир, 1972, с, 333.