Магнитный датчик тока
1. МАГНИТНЫЙ ДАТЧИК ТОКА, содержащий магнитную систему с .воздушным зазором, охватьшающую первичную обмотку, включенную последовательно с нагрузкой, и обмотки смещения , включенные в цепь источника тока , отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем использования в качестве датчика скорости нарастания тока и уменьщения потребляемой мощности, в воздушном зазоре магнитной системы установлен замкнутьй магнитопровод , внутри которого с воздушным зазором расположен вспомогательный магнитопровод, по обе стороны которого на замкнутом магнитопроводе размещены упомянутые обмотки смещения, соединенные последовательно и согласно одна с другой, причем выходы обмоток смещения служат выходными зажимами датчика. 2.Датчик по п. 1, отличающийся тем, что замкнутый магнитопровод выполнен в виде тороидального сердечника. 3.Датчик по п. 1, отличаi ющийся тем, что замкнутый магнитопровод выполнен в виде шихтован (Л ного сердечника. броневого типа, центральный магнитопровод которого имеет воздушный зазор. 4. Датчик по пп. 1-3, отличающийся тем, что, с целью получения дополнительного выхода датчика, гальванически не связанного собмотками смещения, на замкнутом магнитопроводе по обе стороны от вспомогательного магнитопровода расположены соединенные последовательно и о согласно одна с другой две дополни&д Од тельные обмотки, свободные концы которых служат дополнительными выходами датчика.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (1 9) (ll) (5()4 Н 02 Н 3/08
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3710588/24-07 (22) 16,03.84 (46) 23.09.85. Бюл. )) 35 (72) Г.В. Могилевский, A.Â. Лифар, Б.М. Петров и А.С. Нехитров (53) 621,316.925(088,8) (56) Гребенник В.И. Построение быстродействующей защиты от короткого замыкания по принципу совпадения двух сигналов. — В кн.: Преобразование параметров электрической энергии.
Киев: Наукова думка, 1976, вып. 2, с. 142-149.
Глух Е.М., Зеленов В,Е. Защита полупроводниковых преобразователей, М.: Энергоиздат, 1982, с. 107-109, (54)(57) 1. МАГНИТНЫЙ ДАТЧИК ТОКА, содержащий магнитную систему с .воздушным зазором, охватывающую первичную обмотку, включенную последовательно с нагрузкой, и обмотки смещения, включенные в цепь источника тока, отличающийся тем, что, .с целью расширения Функциональных возможностей путем использования в качестве датчика скорости нарастания тока и уменьшения потребляемой мощности, в воздушном зазоре магнитной системы установлен замкнутый магнитопровод, внутри которого с воздушным зазором расположен вспомогательный магнитопровод, по обе стороны которого на замкнутом магнитопроводе размещены упомянутые обмотки смещения, соединенные последовательно и согласно одна с другой, причем выходы обмоток смещения служат выходными зажимами (атчика.
2. Датчик по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что замкнутый магнитопровод выполнен в виде тороидального сердечника.
3. Датчик по п. 1, о т л и ч аР С ю шийся тем, что замкнутый маг- ф нитопровод выполнен в виде шихтованного сердечника, броневого типа, центральный магнитопровод которого имеет воздушный зазор.
4. Датчик по пп. 1-3, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью получения дополнительного выхода датчика, гальванически не связанного с обмотками смещения, на замкнутом магнитопроводе по обе стороны от вспомогательного магнитопровода расположены соединенные последовательно и согласно одна с другой две дополнительные обмотки, свободные концы которых служат дополнительными выходами датчика.
1181036
d9
e=W
Из уравнений
,+Ж = У + 7 ; следует р р + о 1 г 5 R + ioW, R(R) Так как кг
"3R,+ К, т — I г э R
1 т е
Rr 1.
Изобретение относится к области низковольтных электрических аппараroa, в частности к датчикам тока, используемым в устройстве защиты от токов короткого замыкания. 5
Цель — расширение функциональных возможностей путем использования в качестве датчика скорости нарастания тока и уменьшения потребляемой мощности и получение дополнительного выхода 10 датчика, гальванически не связанного с обмотками смещения, На фиг. 1 и 2 показаны варианты исполнения конструкции датчиков„ на фиг, 3 — осциллограммы переменных величин, 15
Датчик (фиг. 1) состоит из шины 1 (первичная обмотка), через которую проходит ток нагрузки, магнитной системы 2 с воздушным зазором, замкнутой магнитной системы3 ввиде.тороидаль" 20 ного сердечника иэ материала с прямоугольной петлей гистерезиса, раэме щенной в воздушном зазоре системы 2 (или бронированйая магчитная система, 25 фиг. 2)магнитопровода 4, расположен-;, ного внутри сердечника 3, обмоток 5 и 6 смещения, индуктивности 7, резистора 8, источника 9 постоянного регулируемого напряжения, выходных зажимов 10 и 11. Элементы 7 и 9 образуют З0 источник тока. При отсутствии тока в шине сердечник 3 под действием тока протекающего по обмоткам 5 и 6, насьпцен, т,е. магнитная индукция равна индукции насьпцения Â0. В левой и 35 правой половинах сердечника магнитные потоки I è P одинаковы и соответственно, равны = Вц S, где S— сечение сердечника, При протекании в шине 1 носч оян- 40 ного тока, меньшего тока уставки защиты I, через магнитную систему 2 и магнйтопровод 4 проходит магнитный поток У .
Разность магнитных потенциалов между точками А и Б равна
ЯБ где У вЂ” магнитный поток в магнито4 проводе 4; 50
R — магнитное сопротивление (в ocHoBHoM) воздушныс зазоров между магнитопроводом 4 и сердечником 3 (сечение магнитопровода выбирается из 55 условия его насыщенного состояния при токах не менее т ). г
Если Уяп с i 3 складываются. Поэтому +q = 9, и к2 АБ +R 2 где R — в основном магнитное сопро-! тивление воздушных зазоров между магнитной системой 2 и сердечником 3 (поскольку размеры системы 2 выбираются иэ условия отсутствия насыщения при токах не менее I(). Если ток в шине изменяется во времени, но выполняется нерав енс тво 04Б с >о4,, то так как Р и г остаются практически неизменными, то ЭДС на зажимах катушек равна нулю (если даже учесть, что на участке насыщения (и 0 и имеет место изменение потока, то так как в правой обмотке поток P5 увеличивается, а в левой Р уменьшается, то результирующая ЭДС также близка к нулю). Параметры обмоток, ток i и данные конструкции выбираются из условия, чтобы при токе уставке U> = Wi . Поэтому при возникновенйи тока короткого замыкания ЭДС, близка к нулю при I с I, При I > I>, так как ЦЯь + i+W, поток г уменьшается, тогда как э остается равным з . Поэтому на обмотке возникает ЭДС, равная 3 1181 Таким образом, выходной сигнал датчика, пропорциональный скорости изменения тока, возникает только при токе, большем тока уставки. При дальнейшем увеличении тока I происходит уменьшение и при токе I поток достигает значения, равного Фз, т.е. произойдет повторное насыщение левой половины сердечника, но в обратном направлении. Поэтому 10 при токах I I„ ЭДС на зажимах опять становится близкой к нулю. При противоположном направлении тока короткого замыкания происходит уже перемагничивание правой половины сердечника, но полярность импульса ЭДС не изменяется, Таким образом, датчик может быть использован в устройствах защит цепей переменного и постоянного тока, 2б Вместо тороидального сердечника 3 и магнитопровода 4 замкнутая магнитная система может быть выполнена в виде шихтованного сердечника броневого типа, центральный магнитопровод которого имеет воздушный зазор (фиг.2). Кроме того, на фиг. 2 показаны соединенные последовательно и согласно одна с другой две дополнительные обмотки 12 и 13, свободные концы кото- о рых являются дополнительными выходными зажимами 14 и 15 датчика, гальванически не связанными с обмотками 5 и 6 смещения. Изменение I может 036 4 выполняться путем регулирования U или конструктивно с помощью изменения R или В за счет воздушных зазоров и их сечений. К выходу датчика подключаются пороговый элемент с запоминанием или задержкой на опускание с высоким входным сопротивлением, Меньшие габариты и потребляемая мощность предлагаемого датчика по сравнению с описанными достигаются за счет деления ампер-витков первичной .обмотки. Ампер-витки обмотки смещения ioW не равны W
Wi = I . R о ф+В Поэтому объем меди обмотки смещения значительно снижается. Меньшее сечение основного магнитопровода достигается за счет уменьшения магнитного потока, так как в цепи магнитопровода введен воздушный зазор. Таким образом, по сравнению с известным предлагаемое устройство совмещает функции датчиков тока и скорости нарастания тока, что в свою очередь позволяет вместо двух датчиков установить один датчик с меньшими габаритами и меньшей стоимостью, а также дает возможность применять предлагаемый датчик в цепях как постоянного, так и переменного тока. 1181036 1181036 1181036 1гр I ! Составитель Л. Корнеева Техред А.Бабинец, едактор A. Шишкина Корректор М. Самборская Подписное Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул; Проектная, 4 1аказ 5941/55 Тираж 619 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
