Устройство для измерения тока Советский патент 1982 года по МПК G01R15/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА

Изобретение относится к электроизмерительной технике и. может быть использовано для измерения токов в системах управления, регулирования, информационно-изме зительных.

Известно устройство для измерения тока, содержащее трубчатый проводник с продольной прямоугольной прорезью и измерительную катушку, причем из- мерительная катушка с сердечником размещена внутри проводника в плоскости, проходящей через его продольную ось и ось прорези, симметрично относительно продольной оси проводника 1 .

Недостатками этого устройства являются влияние внешних магни.тных полей, невозможность измерения постоянных токов, так как в качестве магниточувствительного элемента использована измерительная катушка, невозможность регулирования коэффициента преобразования, поскольку катушка размещена в плоскости, проходящей через ось проводника и ось прорези симметрично относительно продольной оси проводника. Если изменять коэффициент преобразования этого устройства путем поворота катушки вокруг оси проводника, то зависимость выходной

ЭДС катушки от угла поворота нелинейна, что затрудняет проектирование такого устройства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для измерения тока, которое содержит цилиндрический проводник с полостью, выполненной в виде эксцентрического

10 цилиндрического канала. В полости расположен измерительный магниточувствительный элемент. Компенсационный магниточувствительный элемент включен последовательно-встречно с измерительным и расположен на поверхности цилиндрического проводника в касательной плоскости, которая параллельна плоскости измерительного магниточувствительного элемента. Это

20 устройство мОжет быть использовано для измерения как переменного, так и постоянного тока и неподвержено влиянию внешних однородных магнитных полей, так как в качестве магниточувствительных элементов использованы датчики Холла, которые включены последовательно-встречно 2.

Однако невозможно изменять коэффициент преобразования устройства, что сужает его область применения

и функциональные возможности. Если же в данном устройстве изменять коэффициент преобразования посредством поворота измерительного магниточувс вительного элемента, то появится погрешность от влияния внешних магнитных полей, поскольку плоскости магниточувствительных элементов непараллельны друг другу. В то же,время такому техническому приему регулирования коэффициента преобразования присущ недостаток - нелинейность характеристики регулирования.

Целью изобретения является расширение диапазона преобразования.

Поставленная цель достигается т.ем что устройство, содержащее цилиндрический токопровод с внутренней полостью, в которой размещен измерителный магниточувствительный элемент, соединенный последовательно-встречно с компенсационным магниточувствительным элементом, расположенным в плоскости касательной к поверхности цилиндрического токопровода и параллельной плоскости измерительного магниточувствительного элемента, снабжено штоком с направляющими, причем измерительный магниточувствительный элемент установлен на конце штока, а внутренняя полость выполнена в виде прорези, параллельной оси токопровода.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, разрез; на фиг. 2 - то же, поперечное сечение.

Устройство для измерения тока содержит цилиндрический токопровод 1 с прорезью 2, в которой помещен измерительный магниточувствительный элемент 3, на поверхности токопровода 1 размещен компенсационный магниточувствительный элемент 4. Устройство содержит также направляющие5, в которых перемещается шток 6, и выходные клеммы 7.

Устройство работает след.ующим образом.

При протекании тока по токопроводу 1 в токопроводе и в прорези 2 возникает магнитное поле. Напряженность магнитного поля в прорези линейно зависит от тока Э и расстояния магниточувствительного элемента 3 от оси токопровода 1. Следовательно, напряжение на выходных клеммах 7 линейно зависит от TOKait), протекающе го по токопроводу 1, и положения измерительного магниточувствительного элемента 3 в прорези 2. Коэффициент преобразования устройства изменяетс путем перемещения штока 6 в направляющих 5. Так .как при перемещении штока плоскости магниточувствительных элементов 3 и 4 остаются параллельными, то напряжение на выходных клеммах 7 не зависит от внешнего однородного магнитного поля.

Прорезь 2 в цилиндрическом токопроводе 1 может быть выполнена, как показано на фиг. 1, диаметрально или как показано на фиг. 2, смещена от оси токопровода 1. Кроме того, угол между прорезью 2 и плоскостью элемента 3 может быть отличен от нуля. При всех этих изменениях работоспособность устройства сохраняется.

Путем выбора оптимальных значений радиуса проводника, расстояния от оси токопровода до прорези, угла между плоскостями магниточувствительных элементов и прорезью, угла между осью перемещения измерительного маг}ниточувствительного элемента и осью токопровода, можно построить преобразователь с требуемыми характеристиками. Однако оптимальным вариантом выполнения прорези является случай, кода ее смещение от оси проводника равно нулю и угол между плоскостями магниточувствительных элементов и прорезью также равен нулю. При этом направление вектора напряженности магнитного поля нормально к плоскости магниточувствительного элемента 3 ро всем диапазоне регулирования коэффициента преобразования, причем градиент магнитного поля в прорези постоянный. В случае же смещенной прорези, вследствие того, что вектор магнитной индукции напряженности магнитного поля поворачивается относительно плоскости элемента, возникает переменная по величине погрешность, обусловленная неси и1метричностью диаграммы направленности некоторых магниточувствительных элементов, например датчика Холла.

Если устройство предназначено для измерения величины постоянного и переменного тока, то в качестве магниточувствительного элемента могут быт использованы гальваномагнитные преобразователи (датчики Холла, магниторезисторы, магнитодиоды, гальваномагниторекомбинационные транзисторы и дд). Для измерения величины переменного трка можно применить индукционные преобразователи, например измерительные катушки. Для измерения величины постоянного тока могут быть использованы также феррозондовые и другие магнитомодудяционные датчики.

Формула изобретения

Устройство для измерения тока, содержащее цилиндрический токопровод с внутренней полостью, в которой размещен измерительный магниточувствительный элемент/ соединенный последовательно-встречно с компенсационным магниточувствительным элементом, расположенным в плоскости касательной к поверхности цилиндрического токопровода и параллельной плоскости