Устройство для бесконтактного измерения тока Советский патент 1982 года по МПК G01R19/00 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначе но для использования при контроле тока как в разъемных, так и в неразъемных токонесущих цепях со спек ром частот до единиц мегагерц, в том числе и в случае однократных процес сов. Известен измеритель тока, содержащий замкнутый магнитный концентратор с вставками из материала с большой магнитной проницаемостью, например феррита, в которых размещены пре образователиХолла, включенные по схеме суммирования и соединенные со входом регистрирующего прибора, источник тока, выход которого через регулируемые резисторы подключен к цепям питания преобразователей Холла 1 . Недостаток известного устройства определяется нетехнологичностью его конструкции и низким динамицескйм: диапазоном контролируемого тока. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для бесконтактного измерения тока, содержащее кольцевой ферритовый концентратор с симметрично расположенными зазорами, в которых размещены преобразователи Холла, последовательно соединенные с сумматором, полосовым фильтром, из(жрательным усилителем, амплитудным детектором и широкополосным усилителем, генератор синусоидального тока,выход которого через блок согласования подключен к цепям питания преобразователей Холла 21. Недостаток указанного устройства незначительная кратность шкалы. Целью изобретения является расширение динамического и частотного диапазонов контролируемого тока. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для бесконтактного измерения тОка, содержащее кольцевой ферритовый концентратор с симметрично расположенными зазорами, в . которых размещены преобразователи Холла, последовательно соединенные с сумматором, полосовым фильтром, избирательным усилителем, амплитудным детектором и широкополосным усилителем, высокочастотный генератор синусоидального тока, выход кото рого через блок согласования подключен к цепям питания преобразователей Холла, введен фазовращатель-аттенюатор, включенный между выходом высоко частотного генератора синусоидального тока и одним из входов сумматора. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства для бесконтактного измерения тока; на фиг. 2 - конструкция входного узла, состоящего из кольцевого ферритовОго концентратора и преобразователей Холла. Устройство содержит генератор 1 синусоидального тока Сфиг. 1 фазовращатель-аттенюатор 2, блок 3 согла сования, выполненный в виде резонанс ной цепочки, входной узел (кольцевой ферритовый концентратор и преобразователи Холла), сумматор 5, полосовой фильтр 6, избирательный усилитель 7 амплитудный детектор 8 и широкополосный усилитель д. Пунктирными линиями на фиг. 1 отображено экранирование составных элементов устройства. Входной узел состоит из двух частей и представляет собой разъемную конструкцию цилиндрического типа Преобразователи Холла .защищены от воздействия- внешних электромагнитных полей двумя экранами: стальным 1 и медным i 1 (, фиг. 2 ). В экран-цилиндр вкладывается осно вание 12 из диэлектрика, например оргстекла, в котором сделано углубление 13 для размещения кольцевого ферритового концентратора, разрезанного по диаметру. На торцы одного из полуколец наклеены преобразователи Холла. Через разрез 14 проходят провода питания преобразователей Холла и снятия сигналов с них. Входной узе крепится к проводу с контролируемым током держателями 15- Для ориентации оси входного угла по направлению провода применены сменные шайбы 1б, изготовленные из меди и стали. Внутренние диаметры шайб выбирают ся, исходя из наружного диаметра про вода с контролируемым током. Устройство работает следующим образом. На последовательно соединенные преобразователи Холла входного узла k от генератора 1 через резонансную цепочку 3 подается ток питания частоты ff, , которая во много раз больше, чем частота контролируемого тока. При воздействии на преобразователи Хо.пла переменного магнитного поля, создаваемого контролируемым током с верхней и нижней частотами спектра fg и f , в преобразователях происходит амплитудная модуляция тока питания магнитным полем, ЭДС Холла на выходах преобразователей представляет собой модулированный по амплитуде сигнал, уровень несущей которого определяется величиной постоянной составляющей контролируемого тока и напряжения неэквипотенциальности преобразователей, а его спектр занимает область частот - fg, fo + fg. Область частот индукционной наводки ограничена частотами f-, f,. Холловские выводы расположены в плоскостях преобразователей входного узла k и соединены с сумматором 5 таким образом, что ЭДС Холла преобразователей суммируются, а напряжения неэквипотенциальности взаимно компенсируются. Частично компенсируются при этом и напряжения индукционных наводок, возникающие на холловских выводах преобразователей. В сумматоре 5 происходит суммирование ЭДС Холла преобразователей с напряжением, поданным от генератора синусоидального тока 1 через фазовращатель-аттенюатор 2, что позволяет устанавливать уровень несущей модулированного по амплитуде сигнала, необходимый для измерения токов & заданном диапазоне его значений. После сумматора 5 напряжение поступает на фильтр 6 с полосой пропускания о В о в где осуществляется окончательное подавление индукционной наводкиi Пройдя через фильтр б, модулированный по амплитуде сигнал усиливается избирательным усилителем 7 с усиливаемых частот fо - f , f о в и детектируется амплитудным детектором 8. Широкополосный усилитель 9 усиливает продетектированный сигнал до величины. необходимой для наблюдения его на экране осциллографа. Таким образом, предлагаемое устройство, обладая расширенным динамическим диапазоном контролируемого тока, позволяет измерять последний с достаточной точностью в условиях воздействия внешних высокочастотных и импульсных помех. Формула изобретения Устройство для бесконтактного измерения тока, содержащее кольцевой ферритовый концентратор с симметрично расположенными зазорами в рых размещены преобразователи Холла, последовательно соединенные с сумматором, полосовым фильтром/ избирательным усилителем, амплитудным детектором и широкополосным усилителем, высокочастотный генератор синусоидального тока, выход которого через б/юк согласования подключен к цепям питания преобразователей Холла, отличающееся тем, что, с целью расширения динамического и частотного диапазонов контролируемого тока, в него введен фазовращате}1ьаттенюатор, вк|п ченный между выходом высокочастотного генератора синусоидального тока и одним из входов сумматора. , Источники информации, : Принять1е во внимание при экспертизе 1.Авторское сй1едетельство СССР 228779 кл. G 01 R 19/00. 1961, 2.Погодин В.И. ц др. УсовершенсТ вование бесконтактных Холловских датчиков интенсивности пучков заряженных частиц. -Приборы и техника эксперимента, 1967, Jf 5, с. 11j-11 i.

5-5

/I

&.i.

I,1 J II-,I

(с 1)