Магнитомодуляционный измерительный преобразователь постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК G01R19/00 H01F38/30 

(5) МАГНИТОМОДУЛЯЦИОННЫЙ1 ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения постоянного тока.

Известно устройство для измерения больших постоянных токов, содержащее разъемный магнитопровод, состоящий из двух идентичных половин, охватывающих шину с измеряемым током, каждая половина магнитрпровода состоит из нескольких концентрично расположенных дуг, соединенных между собой на концах перемычками, на дугах расположены модуляционные и измерительные обмотки tl.

Существенными недостатками этого устройства являются невозможность . плавного регулирования чувствительности, низкая точность, плохая повторяемость статической характеристики от образца к образцу, нетехнологичность изготовления конструкции. Эти недостатки обусловлены тем, что длина пути рабочего магнитного потока не изменяется, что не позволяет плавно регулировать чувствительность. От вибрации и изменения температуры в процессе эксплуатации устройства происходит значительное изменение магнитного сопротивления соединений встык дуг магнитопровода, что обуславливает низкую точность измерения и плохую повторяемость статической характеристики. Нетехнологичность изготовления конструкции вызвана сложной геометрической формой сердечников магнитопровода и сложным их расположением, что увеличивает трудоемкость изготовления конструкции и стоимость ее ремонтов.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее ферромагнитный магнитопровод, выполненный в виде двух концентрически расположенных цилиндрических сердечни- . ков, обмотку возбуждения, охватывающую оба сердечника магнитопровода, одновитковую обмО.тку постоянного тока и подвижную измерительную обмотку на внутреннем сердечнике L2.

Недостатками этого устройства также является- низкая точность измерения и малая чувствительность. Перемещение измерительной обмотки и присоединенных к ней измерительных проводников, выполняемое для изменения диапазона измеряемого тока, значительно сокращает долговечность измерительной цепи, снижает безотказность процесса измерения и увеличивает стоимость ремонтов, что вызывает низкую надежность устройства.

Цель изобретения повышение точности измерения, увеличение чувствительности и надежности преобразователя .

Поставленная цель достигается тем, что в магнитомодуляционном измерительном преобразователе постоянного тока, со/ ержащем ферромагнитный магнитопровод с {эазмещенными на нем измерительной и модуляционной обмотками, входную обмотку постоянного тока ,магнитопровод выполнен в виде двух параллельных одностержйевых сердечников, соединенных в середине ферромагнитного перемычкой,по обе стороны которой раз-мещены два подвижных П-образных сердечника, длинные стержни котс|рых образуют равномерные зазоры со смежными одностержневыми сердечниками, на сердечниках по обе стороны от перемычки расположены идентичные секции измерительной обмотки, соединенные между собой последовательно и встречно, а на перемычке размещена модуляционная обмотка.

На чертеже изображен предлагаемый преобразователь, общий вид..

Преобразователь состоит из ферромагнитного магнитопровода, содер каего сердечники I- и ферромагнитную перемычку 5, входную обмотку 6 постоянного тока, измерительную обмотку, содержащую секции 7, 8, 9 и 10, и модуляционную обмотку 11. Магнитопровод выполнен из двух параллельных дностержневых сердечников 1 и 2, соединенных в середине ферромагнитной перемычкой 5 и двух подвижных -образных ферромагнитных сердечников 3 и t, расположенных по обе стороны от перемычки 5 длинные стержни которых образуют равномерные зазоры сердечниками 1 и 2, обмотка 6 постоянного тока выполнена одновитковой, размещена в окне магнитопровода.

образованном участками сердечников

Iи 2, перемычкой 5 и сердечником 3 (или k). Измерительная обмотка выполнена из четырех идентичных секций , соединенных последовательно и встречно, которые размещены на сердечниках 1 и 2 по обе стороны от перемычки 5. Модуляционная обмотка

IIразмещена на перемычке 5. Магнитомодуляционный измерительный

преобразователь постоянного тока работает следующим образом.

Модуляционная обмотка 11 подключена к источнику переменного напряжения и создает в левой части объемов сердечников 1 , 2 и сердечнике 3 поле 12 (H|s/j), а в правой части объемов сердечников 1 , 2 и сердечнике k - поле 13 (HV).

При синусоидальном изменении полей модуляции Н и Н(д«, равных по величине, но противоположных по направлению, дифференциальная относительная магнитная проницаемость сердечников магнитопровода изменяется с удвоенной частотой. Измеряемый ток Н (1) созг дает постоянное поле (Ни) , которое разветвляется на 16 (Ии) и 17 (Ни|2) Поля Ни и Ни а направлены вдоль сердечников 1 и 2, В каждый момент времени в правой части объемов сердечников 1,2 и сердечнике k дер ствует разность напряженностей (Ни-Нм), а в левой части объемов сердечников 1, 2 и сердечников 3 сумма (Ни Q + + Йм). Для магнитных индукций в сердечниках левой и правой половины магнитопровода запишем

В (НИ , Нм), В В (Ни-Нм)

I Изменяющаяся во времени проницаемость при наличии постоянного поля приводит к пульсации с удвоенной частотой магнитных индукций, что создает изменение потока постоянного магнитного поля, который индуктирует в секциях 7, 8, 9 и 10 измерительно; обмотки переме(;1ную ЭДС удвоенной частоты, .величина которой пропорционгль на напряженности постоянного поля, а следовательно, и измеряемому постоянному току. Перемещение сердечника 3 в крайнее левое положение, а сердечника А в крайнее правое, когда концы их стержней имеют координаты 18 (,и 19 (X|()cooTBeTCTBeHHO.расширяет диапазон измеряемого постоянного тока минимальная чувствительность. Перемещение же сердечника 3 в крайнее правое положение, а сердечника Ц в крайнее левое, когда концы их стержней имеют координаты 20 () и 21 (,2 соответственно, обеспечивает максимальную чувствительность, увеличивает разр ешающую способность и расширяет нижний предел измерения величин постоянного токА.

Перемещение сердечников 3 и k для изменения пределов измерения не требует перемещения чувствительных элементов и соединительных проводов, что обеспечивает их сохраняемость, долговечность устройства в целом и безотказность его работы. Изменение длины пути магнитного потока по стали путем продольного перемещения сердечников 3 и при минимальных воздушных зазорах и больших их площадях между сердечниками 1, 2 и смежными с ними длинными стержнями сердечников 3 и позволяет повысить чувствительность, увеличить разрешающую способность, обеспечить высокую .точность во всем диапазоне измерения и улучшить повторяемость статической характеристики от образца к образцу. Симметричное размещение секций 7-10 измерительной обмотки на участках сердечников I и 2 с противоположных сторон перемычки 5 обеспечивает уничтожение сигналов, наводимых в измерительной обмотке, при воздействии на преобразователь внешних магнитных полей, так как наводимые ЭДС имеют одинаковые величины и различное направление, что обеспечивает высокую защищаемость устройства от влияния внешних магнитных полей и ферромагнитных масс. Улучшение эксплуатационных качеств устройства обеспечивается удобством и снижением требования к его монтажу и наладке, так как не требуется разрыв цепиизмеряемого тока, разборки стыковых соединений магнитопровода, а также малой чувствительности устройства к смещению обмотки постоянного тока из центрального положения в окне магнитопровода. Кроме того, конструкция предлагаемого преобразователя проста, так как сердечники магнитопровода имеют простые геометрические формы, сто позволяет упростить технологию изготовления и снизить трудоемкость по сравнению с известным устройством.

Формула изобретения

Магнитомодуляционный измерительный преобразователь постоянного тока, содержащий ферромагнитный магнитопровод с размещенными на нем измериительной и модуляционной обмотками, входную обмотку постояннога тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, увеличения чувствительности и надежности преобразователя, магнитопровод выполнен в виде двух параллельных одностержневых сердечников, соединенных в середине ферромагнитной перемычкой, по обе стороны которой размещены два подвижных П-образных сердечника, длинные стержни которых образуют равномерные зазоры со смежными одностержневыми сердечниками, на сердечниках по обе стороны от перемычки расположены идентичные секции измерительирй обмотки, соединенные нежд собой последовательно и встречно, а на перемычке размещена модуляционная обмотка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

W «гуЮ, кл. Н 01 F kQ/Q6, 22.05.72.