Устройство для бесконтактного измерения тока

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 24 .02 . 81 (21) 3279555/1&.-21 с присоединением заявки т4о— зц м.кп.

6 01 (1 13/40

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано j 50383. Бюллетень М 10 З) У@К 821.317. .7(088.8) Дата опубликования описания 15.038

И

1 1 т (12) Авторы изобретения

Б.М. Мамиконян и С.О. Варданян .

1 (Ленинаканский филиал Ереванского политехнического института (11) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО

ИЭМЕРЕНИЯ ТОКА

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к устройствам для измерения тока по величине напряженности магнитного поля, создаваемого контролируемым током, и может быть использовано для бесконтактного измерения токов, преимущественно — постоянного.

Известны устройства для бесконтактного измерения тока, содержащие магнитопленочный датчик, выполненйый в виде магнитной пленки с одноосной анизотропией, нанесенной на диэлектрическую подложку; предварительно при помощи постоянного магнита пленка разбивается иа две смежные облас- ти, намагниченные в противоположных направлениях вдоль оси легкого намагничивания (ОЛН) 1 при измерениях датчик помещается над токонесущим проводником таким образом, чтобы проводник был перпендикулярен к границе раздела областей, под действием магнитного поля контролируемого тока доменная граница перемещается вдоль оси трудного намагничивания (ОТН) в ту или другую сторону в зависимости от направления, контролируемого тока, величина этого перемещения характеры. зует пиковое значение тока(положение доменной границы можнс регистрировать с использованием, например, магнитоойтического эффекта Керра (1 1.

Однако данное устройство имеет ограниченные функциональные возможности, а именно может быть использовано только для измерений пикового значения кратковременного импульса тока.

Мгновенное значение тока не может быть измерено, так как при уменьшении тока граница не движется в противоположном направлении, а фиксируется в

"положении, соответствующем = пиковому значению тока. Продолжительно действующие токи не могут быть измерены, так как при этом пленка перемагничивается полностью.

Наиболее близким к предлагаемому

2р изобретению является устройство для бесконтактного измерения тока,содержащее магнитную пленку прямоугольной формы с одноосной анизотропией, нанесенную на проводящую подложку клино25 образованной формы,и оптическую измерительную систему (2 ).

Однако в этом устройстве равновесное положение доменной границы соответствует пиковому значению ток : при уменьшении тока граница не возвращается назад, т.е. устройство не может

О П И С А Н И Е, 488

И 3 О Б Р Е Т Е Н И Я

1004889 измерять мгновенное значение тока, кроме того, у данного устройства существенно нелинейный характер зависимости координаты положения границы от измеряемого тока.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для бесконтактного измерения тока, содержащее магнитную пленку прямоугольной формы с одноос. 10 ной анизотропией, нанесенную на проводящую подложку клинообразной формы, и оптическую измерительную систему, магнитная пленка нанесена на одну из параллельных граней подложки таким 15 образом, что продольная ось пленки сбвпадает с продольной осью симметрии . подложки и .проекцией направления проводника с током,c которым продольная эсь магнитной пленки образует угол, причем подложка, широкой гранью и вершиной подключена.к введенному в устройство источнику постоянного тока, при этом угол, образованный направлением прОнс 1ника с хоКоМ и продольной осью магнитной пленки, равен

"м

Р МГС91п 2ЛН Ъ Р с где Зм- предельное значение измеряемого тока;

Нс — коэрцитивная сила магнитной пленки, 4 - йредельная величина переме.щения доменной границы.

На фиг.1 и 2 изображена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит магнитопленочный датчик 1, устанавливаемый над проводником 2 с контролируемым током 3, источник 3 постоянного тока и 40 индикатор положения. доменной границы (не показан).

Индикатор может быть выполнен на основе гальваномагнитного эффекта, . магнитооптического. эффекта Керра,.ли-45 бо другого. щагнитопленочный датчик состоит .иэ клинообразной токопроводящей подложки 4 и магнитной пленки 5 с одноосной анизотропией, нанесенной на подложку и изолированной от нее диэлектрическим слоем б. ОЛН пленки перпендикулярна оси симметрии подложки; последняя через вершину и оснона- . ние подключена к источнику 3 постоянного тока 3> . Проводник 2 проходит через вершину R клина подложки и образует с ее плоскостью угол . Ука» занная форма основания клина выбрана для обеспечения ранномерного распределения тока.по поперечному сечению клина. 60

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии намагниченность магнитной пленки 5 имеет одно из двух направлений по ОЛН, например 65 вдоль оси. С включением тока 3> от источника 3 на пленку действует магнитное поле, направленное против ее намагниченности, Из-за клинообразности подложки 4 напряженность Нв(х) этого поля в различных точках пленки ндоль ОТН .неоднакова: она максимальна ,у вершины клина и уменьшается по мере удаления,от нее. Вследствие этого, с увеличением тока 3О у края пленки 5 со стороны вершины клина появляется домен обратной намагниченности, разделенный от остальной части плен 4. ки 180о-ной,доменной границей. Домен обратной намагниченности появляется тогда, когда в-данной точке напряжен,ность Нв(х) становится больше коэрцитивной силы Нс пленки 5. Поэтому, по мере увеличения тока 3„ доменная граница перемещается в сторону основания клина. Величина тока 3О выбирается такой, чтобы при отсутствии контролируемого тока 3 доменная граница находилась в координате Х=О у края пленки 5 со стороны основания клина.

Контролируемый ток 3 создает магнитное поле, напряженность H(x) которого на поверхности пленки направлена встречно напряженности Н0(Х). Поэтому под действием тока 3 доменная граница перемещается и пленке 5 н направлении от основания к вершине клина.

Величина Х этого перемещения пронорциональна величине тока 3 . Положение координаты X доменной границы, являющееся мерой контролируемого тока, регистрируется индикатором, Выбором угла р подбирается необходимая чувствительность датчика при заданном диапазоне О- 1 „ контролиру» емого тока. При 3=3 должно быть х.= b.

При этом

М

2TH %

6 где ам — предельное значение измеря" емого тока;

H — коэрцитивная сила магнитной пленки;

Ъ --- предельная величина перемещения доменной границы

При этом следует

Х 3, 3м

Полученные ныражения свидетельствуют о высокой линейности измерения предлагаемого .устройства.

Предлагаемое устройство обладает широкими функциональными воэможносs ÿìè, так как позволяет, измерять не только пиковое, но и мгновенное значение контролируемого тока, кроме того, оно обладает более высокой точностью измерения благодаря линейной зависимости выходной величины от измеряемой.

1004889

Формула изобретения

Составитель Т. Веремейкина

Редактор Н. Воловик Техред Л. Пекарь Корректор В. Бутяга

Заказ 1875/56 Тираж 208 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Устройство для бесконтактного измерения тока, содержащее магнитную пленку прямоугольной формы с одноосной анизотропией, нанесенную на про- 5 водящую подложку клинообразной формы, и оптическую измерительную систему, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, магнитная пленка нанесена на одну из 10 параллельных граней подложки таким образом, что продольная ось пленки совпадает с продольной осью симметрии подложки и проекцией направления проводника стоком,с которым продольная ось магнитной пленки образует угол,причем подложкаширокой гранью и вершиной

-подключена к введенному в устройство источнику постоянного тока.

2. Устройство по п.3, о т л и ч аю щ е е с я тем, что -.: г..зл, образо ванный направлением проводника .с то» ком и продольной осью магнитной пленки авен ю р

- p=crcsfn » Нг. + где 3щ -предельное значение измеряе" мого тока; — коэрцитнвная сила магнитной с пле-нки; b †предельн величина перемещения доменной границы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СШХ М 4180775, кл. 324-249, 1979.

2. Разин И,И. и др. Бесконтактное измерение электрических токов. Атомиздат. М., 1974, 125-12б.