Способ измерения больших токов Советский патент 1982 года по МПК G01R19/00 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ БОЛЬШИХ ТОКОВ

I Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при реализации бесконтактного контроля постоянных токов значительной величины. Известен способ измерения больших токов, предусматривающий концентрацию магнитного поля с помощью магнитопррвода,охватывающего проводник с контролируемым током, (|)иксацию тангенциальной составляющей напряженности маг нитного поля в одном или нескольких зазорах магнитопровода и определение по зафиксированным значениям танге.нциальной составляющей контурного магнитного потенциала (интеграла напряженности магнитного поля), отображающего величину контролируемого тока 0 Известный способ не требует исполь зования большого количества измерительных преобразователей, однако характеризуется низкой точностью измерения вследствие возможного насыщения магнитопровода при широком динамическом диапазоне контролируемого тока. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ измерения больших токов, заключающийся в одновременной фиксации тангенциальной составлякмдей напряженности магнитного поля в п-точках замкнутого контура, охватывающего токопровод с контролируемым током, и определении по зафиксированным значениям тангенциальной составляющей контурного магнитного потенциала 2. При практической реализации указанного способа количество точек (JwKсации тангенциальнойсоставляющей магнитного поля не может быть выбрано значительным, поскольку в данном случае увеличение точек фиксации сопряжено с существенным ростом количества измерительной аппаратуры. В связи с этим достоверное определение интеграла напряженности магнитного поля является затруднительным, что обусловливает заметные погрешности в результатах измерения. Цель изобретения - повышение точности измерения больших токов при ми нимально необходимом количестве измерительной аппаратуры. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения больших токов, основанному на фиксации тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля в п-точках замкнутого контура, охватывающего токопровод. с контролируемым током и определений по зафиксированным значениям тангенциальной составляющей контурного магнитного потенциала п-точечную фиксацию тангенциальной составляющей напряженности магнитног поля осуществляют последовательно во времени и одновременно с фиксацией напряженности магнитного поля в (п+1)-и. неизменной точке пространства, а контурный магнитный потенциал определяют с учетом относительных пр ращений тангенциальной составляющей за время перехода от точки к точке, которые оценивают по соответствующим приращениям нап.яженности магнитного поля в (п+1)-й точке пространства. В случае измерения постоянного тока стабильной амплитуды высокая точность может быть достигнута при использовании одного измерителя тангенциальной составляющей напряженнос ти магнитного поля, перемещаемого по замкнутому контуру Ju , и арифметического блока, производящего операцию суммирования з.афиксированных зна чений. Нетрудно убедиться, что при 11 -V 00 результат суммирования отобра жает контролируемый ток Г11„. f.ceou: ; -i, k ф Н„ „(,-) & j, где По постоянный коэффициент; ц(() - функция, учитывающая распределение тангенциальной соста ляющей напряженности магнитного поля в точках, расположенных по замкнутому конту РУ J- 1 - элементарный отрезок контура cL . Однако, серьезным препятствием дл практического применения подобного режима проведения измерений является требование в отношении обеспечения ВЫСОКОЙ стабильности контролируемого тока в процессе измерения, которое в практике измерения больших токов не может быть обеспечено. Это требование снимается при использовании предл.оженного способа-за счет проведения двух групп совместных измерений. Одна группа измерений осуществляется последовательно во времени и в различных точках замкнутого контура. Другая же группа измерений проводится одновременно (синхронно) с первой группой измерений, но в одной (неизменной) точке прострарстоа. Это позволяет скомпенсировать погрешность, которая могла бы иметь место за счет нестабильности контролируемого На чертеже показано устройство для реализации предлагаемого способа. Устройство состоит из токопровода 1 произвольного профиля и охватываю(цей токопровод замкнутой направляю1цей 2. Измеритель 3 тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля передвигается по направляющей 2 при помощи каретки 4, фиксируемой на время измерения в реперных точках,нанесенных на равных расстояниях одна относительно другой. На каретке k размещается блок 6 синхронизации измерителя 3 и неподвижно закрепленного измерителя 7 напряженности магнитного поля. Измеритель 3 подключен к сигнальному входу преобразователя 8 аналог - число импульсов. Выход измерителя 7 подсоединен ко входу управления коэффициентом преобразования преобразователя 8. На выходе преобразователя 8 установлен суммирующий счетчик 9 импульсов, поступающих с преобразователя 8 за время обхода измерителем 3 всех реперных точек 5 направляющей 2. К выходу счетчика 9 подключен регистрирующий прибор 10. Стационарный (подлежащий калибровке и поверке) измеритель 11 тока представлен группой выносных первичных преобразователей 12 и 13 напряженности магнитного поля, выходы которых подключены посредством преобразователя 1 к регистрирующему прибору 15. Измеритель 11 во время поверки также синхронизируется посредством блока 6 синхронизации. В исходный момент времени t при нахождении магнитного поля в положении, совпадающем с одной (исходной) еперной точкой, осуществляется первое измерение тангенциальной составляющей. Одновременно (за счет синхронизации, осуществляемо блоком 6) фиксируется уровень выходного сигнала v;in rx. с: 1 jrjj4-/ocinD DDiAVJ nL/i w k-ni гтало измерителя 7, для которого нормируетс УАЛ ГПГЬМ П аГ ЭПЭ1Л 1 l/ I/.I OtJftrkljlH коэффициент передачи К - К«5, измерительного тракта (измеритель 3 - преобразователь 8) , и регистрируются показания поверяемого стационарного измерителя 11. Пусть Контролируемый ток J является функцией времени в соответствии с выражением Л (t). . Тогда для количества N импульсов, поступивших с выхода преобразователя 8 на счетчик 9 в момент времени t, справедливо соотношение N, КоН„- з(1,) « „(. Далее измеритель 3 с помощью механизма перемещения каретки передвига ется вдоль направляющей 2 до совпадения со второй реперной точкой. В. этом положении производится второе измере.ние тангенциальной составляющей напря женности магнитного поля. Количество N импульсов, поступающих в данный момент времени с выхода преобразовате ля 8 на вход счетчика 9 соответствует Ы „КбУ tj (t)) ,, f ) i3 - 2J ul-Ll) . г - fc в этом выражении член K0V7fji,t4)/ (t2,) отражает тот факт, что коэффициент передачи преобразователя 8 изменяется пропорционально отношению выходного напряжения V- измерителя 7 в первоначальный момент времени t k выходному напряжению преобразователя V7 в момент времени t. Затем аналогичные измерения проводятся во всех остальных реперных точках направляющей 2. Количество Nj импульсов, поступающих на счетчик 9 в момент измерения тангенциальной .сос тавляющей напряженности магнитного.поля в i реперной точке, может быть определено как Щ Ко-Н, f-,(t) ц(0 Для суммарного количества N всех импульсов, фиксируемых счетчиком 9 за полный оборот каретки t, MOWHO выражение записать п п Hz 5 Ni |: KQ-Ho-f.,(t,r ) Ё Ho-fn(Ei) f {ti)aLE ЗоГу(Ь) 1 ..) Таким образом, показание регистрирующего прибор.а 10 оказывается пропорциональным мгновенному значению измег ряемого тока 3 в момент времени t. Предложенные .способ и устройство могут быть использованы в качестве образцового средства для поверки и юстировки стационарных измерите.11ей больших токов. Сравнивая показание регистрирующего прибора 15, зафиксированное в момент t{, с показанием регистрирующего прибора 10 можно выявить погрешность стационарного измерителя и скорректировать ее до минимального значения, например, за счет подстройки коэффициента передачи преобразователя k. Формула изобретения Способ измерения больших токов, основанный на фиксации тангенциальной составляющей напряжения магяитного поля в п-точках замкнутого контура, охватывающего токопровод с контролируемым током, и определении по зафиксированным значениям тангенциальной составляющей контурного магнитного потенциала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, п-точечную фиксацию тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля осуществляют последовательно во времени и одновременно с фиксацией . напряженности магнитного поля в (п+1)-й .неизменной точке пространства, а контурный магнитный потенциал определяют с учетом относительных приращений тангенциальной составляющей за время перехода от точки к точке, которые оценивают по соответствующим приращениям напряженности магнитного поля в (п+1)-й точке пространства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 228779, кл. G 01 R 19/00, 196. 2, Авторское свидетельство СССР ff 7t753, кл. G 01 R 19/00, 1973.