Пояс Роговского Советский патент 1983 года по МПК G01R29/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть применено при измерении параметров импульсного тока без прерывания цепи тока.

Известен пояс Роговского, изменение чувствительности которого основано на изменении величины волнового сопротивления катушки пояса путем заполнения из внешней гидросистемы жидким диэлектриком полости между экраном пояса и катушкой пояс и изменении таким образом.электрической емкости экраном и катушкой в зависимости от величины g относительной диэлектрической проницаемости жидкого диэлектрика, а значит и изменении величины волнового сопротивления катушки пояса

Z с

где -L - индуктивность катушки;

С -, емкость катушки относительно экрана,

и соответственно изменении чувствительности пояса С13.

Недостатком известного способа регулирования является узкий диапазон регулирования чувствительности пояса Роговского. Это связано с тем, что практически применяемые жидкие диэлектрики имеют небольшой диапазон изменения величины ; максимальную величину имеет вода (Ь 81). Поэтому максималкное изменение чувствительности будет при замене газовой изоляции вйдой в полости между экраном и катушкой, когда волновое сопротивление катушки Zg уменьшают в V€ 9 раз и когда примерно во столько же раз максимально увеличивают чувствительность пояса. Кроме того, пояс по этому способу регулирования сложен по конструкции и имеет большие габариты в поперечном сечении из-за необходимости выполнения экрана герметичным, размещения в кольцевой щели экрана диэлектрической прокладки и герметизации ее, размещения в экране опорных изоляторов катушки для. гарантированного заполнения всей полости экрана жидкостью без газовых пузырей и для гарантированной откачки всей жидкости при ее замене.

Известен также пояс Роговского, содержащий тороидальный сердечник с размещенной на нем катушкой 2, регулирование чувствительности которого осуществляется изменением волнового сопротивления катушки пояса путем замены материала сердечника.

Так как индуктивность U катушки изменяется примерно пропорционально величине среды сердечника, а значения современных ферромагнитных материалов достигают нескольких десятков тысяч, то соответственно

возрастает диапазон изменения Zg и изменение чувствите/тьности пояса Роговского. Кроме того, пояс по этому способу проще по конструкции и имеет меньшие размеры в поперечном сечении.

Недостатком известного пояса Роговского является низкая оперативность регулирования, т.е. для изменения чувствительности демонтируют пояс, Нерематывают катушку на ферромагнитный сердечник с другим значением его среды, вновь собирают пояс, устанавливают его в систему, в КОТ9РОЙ измеряются параметры импульсного тока, подключают пояс к передающему сигнал тракту., проверяют контактные соединения и проводят калибровку тракта вместе с поясом по передаточной характеристике и амплитудной чувствительности. Кроме того, для доступа к поясу необходим демонтаж системы в которой измеряется ток, с нарушением ее контактных соединений и герметичности, а затем, после перемонтажа пояса и его подключения, вновь монтаж системы с проверкой надёжности ее контактных соединений и герметичности, приведение системы в работоспособное состояние..

Цель изобретения - увеличить диапазон оперативного регулирования чувств ительности пояса Роговского.

Цел,ь достигается тем, :что .в поясе Роговского, содержащем тороидальный сердечник с размещенной на нем катушкой, сердечник выполнен полым, заполнен жидкой средой .и снабжен устройством, обеспечивающим замену жидкости.

Причем для увеличения чувствительности пояса тороидальную полость 33 полняют жидким диэлектриком, величин диэлектрической и магнитной |uотносительных проницаемостей которого выбирают в соотношении 6 ./к- , а для уменьшения чувствительности пояса, тороидальную полость заполняют ферромагнитной жидкостью, величины магнитной уи и диэлектрической Е относительных проницаемостей которой выбирают в соотношении ju. 6,

При таком техническом решении чуэствительность пояса регулируют оперативно, т.е. без разборки пояса и системы, в которой измеряют поясом параметры тока, в широком диапазоне изменения чувствительности путем замены в полости катушки жидкой среды с помощью внешней гидросистеNM на жидкую среду с другими величинами диэлектрич еской и магнитной относительных проницаемостей, например, увеличивают чувствительность в 50 раз.

На фиг. 1 изображен пояс Роговского, в котором реализован данный способ оперативного регулирования его чувствительности -в широком диа-. пазоне; на фиг. 2 - сечение на фиг.1

В негерметинном металлическом экране 1 размещена тороидальная одн слойная катушка 2, намотанная проводом с шагом на диэлектрическом, например стеклянном, каркасе 3 с герметичной полостью 4 в нем. Полость 4 соединена посредством трубок 5 с гидросистемой 6 и заполнена жидкой средой, например водой или ферромагнитной жидкостью. Между экрном 1 и катушкой 2 проложен слой 7 из пленочного изоляционного материала (присоединение концов катушки,, нагрузочное сопротивление и часть трубок, а также система-, в которой установлен пояс для измерения импульсного.тока, не показаны на чертеже для его упрощения ),

Другие варианты пояса могут имет экран и каркас катушки иной формы, в частности прямоугольной, не иметь пленочной изоляции и т.д.

Пояс работает следующим образом. Пусть Требуется измерять поясом в системе импульсный ток, амплитуда которого путем изменения режимов системы изменяется в 100 раз. Для измерения минимальной амплитуды тока необходимо отрегулировать максимальную чувствительность пояса. С этой целью полость 4 в каркасе 3 катушки пояса заполняют через трубки 5 при помощи гидросистемы б жидкой средой, величина 6 относительно диэлектрической проницаемости которой максимальна, а относительной магнитной проницаемости yU- минималь на, такой средой является очищенная вода, у которой Е 81, уС(-«1, т.е. 7/JL.. При заполнении полости водой уменьшается согласно (1) волновое спротивление ZQ катушки 2 пояса из-за увеличения емкости ее витков относительно экрана 1 за счет втягивания большего числа силовых линий 8 электрического поля в жидкий диэлектрик в полости 4 и возрастает чувствительность пояса. Поэтому при пропускании по оси пояса небольшого измеряемого тока повышается амплитуда и сигнала на нагрузочном сопротивлении пояса.

Для измерения максимальной ампли туды тока необходимо уменьшить чувствительность пояса. Для этого из полости 4 в каркасе 3 катушки пояса

откачивают воду через трубки 5 посредством гидросистемы 6 и заполнякгт затем полость 4 ферромагнитной жидкостью, величину магнитной ju, и диэлектрической € относительных проницаемостей которой выбирают иэ соотношения /х, ,« например /и-- 1000 а €t.. Так как при этом индуктивность L катушки возрастает примерно в /х. раз, т.е. в 10000 раз, а электрическая ёмкость катушки относительно экрана уменьшается примерно в 2 раза из-за замены воды с 31 на жидкость с , то волновое сОпротивление 2 о катушки увеличится по сравнению со случаем заполнения п полости 4 водой в УС, 72 У1о У2«140 р примерно во столько же раз уменьшится чувствительность пояса. При таком способе регулирования чувствительности не демонтируют пояс, не перематывают катушку и ле демонтирую систему, в которой измеряется ток, с последующими их монтажом, проверками, приведением в работоспособное состояние, что существенно повышает оперативность регулирования чувствительности пояса в большом диапазоне, так как снижает трудоемкость процесса изменения чувствительности и сокращает время проведения операции изменения чувствительности. Между максимальной чувствительностью пояса при заполнении полости 4 водой и указанной минимальной чувствительностьк при заполнении полости ферроглагнитной жидкостью с ,и. 10000 мохсно получать промежуточные значе. ния-чувствительности путем замены этих жидкостей на жидкие среды с соответствующими значениями € и кроме того, указанная минимальная чувствительность может быть снижена еще, если полость заполнять ферромагнитной жидкостью с |U. 10000.

Предложенный способ особенно эффективен при измерении изменяемого в широких пределах (десятки раз и более ) режимом работы импульсного тока в громоздких и (или) герметизированных (вакуумированных ) системах, демонтаж которых для доступа к поясу их последующая сборка и приведение в работоспособное состояние сложны и трудоемки.

1. ПОЯС РОГОВСКОГО, содержащий тороидальный сердечник с размещенной на нем катушкой, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона оперативного регулирования чувствительности пояса, тороидальньй сердечник выполнен полым и заполнен жидкой средой и снабжен устройством, обеспечивающим замену жидкости. 2. Пояс Роговского по п. 1, о тличающийся тем, что, с целью повьвпения чувствительности, жидкость выбирают с величинами диэлектрической € и магнитной /и, относительных проницаемостей в соотношении fjL i. 3. Пояс Роговского по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения чувствительности, жидкость выбирают с величинами диэлектрической Е и магнитной относительных проницаемостей в соотношении Е .8 NP u fO ЭО