Датчик магнитного поля Советский патент 1981 года по МПК G01R33/02 

1

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения переменного тока в расположённых на небольшом расстоянии друг от друга токопроводах (например, печатного или навесного монтажа) без разрыва цепи тока и без гальванической связи между цепью измеряемого тока и измерительной цепью..Известен датчик магнитного поля переменного тока, состоящий из П-образного сердечника и двух дифференциально включенных измерительных обмоток, расположенных на боковых стержнях сердечника 1.5

Недостатком данного датчика является невысокая точность измерения при близком расположении контролируемого и помехонесущих токопроводов.

Цель изобретения - повышение точ- 20 нрсти измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в датчик магнитного поля, содержс1щий П-образный сердечник с рас- положенными на его стержнях диффе- ренциально включенными измерительными обмоткгини, введены два магнитопроэода, расположеннь1е по обе стороны от П-образного сердечника и соединенные с ним, причем толщина стержней 30

П-образного сердечника равна расстоянию между ними и относится к толщине стержней введенных магнитопроводов, равной расстоянию от них до П-образного сердечника, как 2:1.

На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого датчика; на фиг. 2 схема экспериментального определения помехозащищенности датчика.

Датчик магнитного поля состоит из П-обра.зного магнитопроводящего сердечника 1, на стержнях 2 и 3 которого расположены измерительные обмотки 4 и 5.Обмотки содержат одинаковое количество витков и включены дифференциально. По обе Стороны от П-образного сердечника расположены введенные магнитопроводы 6 и 7. П-образный сердечник 1 и магнитопроводы 6 и 7 выполнены как одно целое из ферромагнитного материала.

Толщина магнитопроводов П-образного сердечника равна расстоянию между ними и относится-к Чалщине введенных магнитопроводов, равной, расстоянию от последних до П-образного сердечника, как 2:1. Оптимальное в смысле помехозащищенности соотношение между размерами конструктивных элементов датчика и минимальным расстоянием А между п роводниками,в которых необходимр измерять токовые сигналы: толщина стержней П-образного сердечника 0,4А толщина введенных магнитопроводов 0,2 Д расстояние между стержнями П-оеразного сердечника 0,4 А и расстояние от введенных магнитопроводов до стержней П-обраэного сердечника 0,2 А.

Датчик работает следующим образом

Для измерения тока датчик располагается над контролируемым проводнико 8 таким образом, чтобы ось симметрии датчика находилась над осью симметрии проводника (фиг. 1). Магнитные потоки, создаваемые в стержнях 2 и 3 сердечника контролируемым током, направлены встречно поэтому ЭДС,наводимые в измерительных обмотках 4 и 5, суммируются вследствие их дифференциального включения и на выходе датчика появляется сигнал, содержащий информацию о контролируемом токе. При.наличии помехонесущего токопровода 9 рядом с контролируемым в стержнях 2 и 3 сердечника наводятся магнитные потоки помех Ф и Ф-г. соответственно. Благодаря наличию магнитопровода 6 поток помехи Ф возрастает вследствие уменьшения воздушного зазора, по которому замыкаются магнитные силовые линии помехи через стержень 2. С другой стороны, магнитный поток Ф несколько уменьшается вследствие экранирующего действия магнитопровода б (некоторая част магнитного потока Ф теперь замыкается по более короткому пути - через магнитопровод 6).

В результате благодаря наличию магнитопровода 6 магнитные потоки Ф и Ф 2 помехи уравниваются по величине, т.е., в измерительных обмотках 4 и 5 индуцируются одинаковые по величине ЭДС, которые компенсируются вследствие дифференциального включения.обмоток и на выходе датчика сигнал помехи отсутствует.

Так как дополнительные магнитопроводы расположены с двух сторон от П-образного сердечника, то помехозащищенность датчика обладает симметрией, т.е. если помехонесущий токопровод 10 расположен слева от контролируемого (фиг. 1), то магнитные потоки помех в основных стержнях магнитопровода датчика уравниваются .благодаря наличию магнитопровода 7. Такое расположение введенных магнитопроводов позволяет проводить измерение тока в проводнике, в непосредственной близкости от которого расположены один или несколько помехонесущих токопроводов.

Помехи от токопроводов, расположенных на значительном удалении от контролируемого провода, устраняются за счет дифференциального в лючeния измерительных обмоток. Поэтому помехозащищенность датчика оценивают по

o уровню сигнала помехи на выходе датчика при условии, что помехонесущий токопровод находится в непосредственной близкости от контролируемого.

В данном случае наиболее объектив5 ko можно оценить помехозащищенность датчика, исследуя экспериментально его простраг1ственную разрешающую способность (избирательность). Для этого датчик (фиг. 2) перемещают в горизонQ тальной плоскости с помощью микрометрического винта над контролируемым проводником 8 в направлении, перпендикулярном оси симметрии последнего. Выходной сигнал датчика после преобразования и усиления интегрирующим

5 усилителем 11 регистрируют яз. экране осциллографа 12, посредством которого определяют его основные параметры : амплитуду, полярность и т.п. В ходе экспериментов изменяют

0 размеры введенных магнитопроводов с целью определения оптимальной в смысле помехозащищенности конструкции датчика.

35

Формула изобретения

Датчик магнитного -поля, содержащий П-образный сердечник с расположенными на его стержнях дифференциально включенными измерительными обмотками, отличающийся тем, что, с целью повьошения точности, он снабжен двумя магнитопроводами, расположенными по обе стороны П-образного сердечника и соединенными с ним, при этом толщина стерж- ней П-образного сердечника,, равна расстоянию между ними и относится к толщине стержней, введенных магнитопроводов, равной расстоянию от

них до П-образного сердечника, к ак 2:1.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 24590, кл. G 01 R 19/02, 1968.

« .

(риг. 2