Устройство для измерения действующего значения тока

 

Изобретение может быть использовано для измерения действующего значения тока. Цель изобретения - упрощение конструкции устройства - достигается за счет использования токопровода устройства в качестве гальваномагнитного преобразователя тока. На чертеже показаны цилиндрический токопровод 1 с внутренней полостью, в .которой размещен электрод 3, зажимы 4 и 5 токопровода 1, электрод 6, ось 7, отверстие 8, заполненное диэлектриком 9, точка 10 соединения, являющаяся центром сечения 11, точка 12 соединения второго конца электрода 6 с токопроводом 1, расположенная с внешней стороны токопровода 1 в плоскости его сечения 11, фильтр 13, вьтолненный в виде интегрирующей цепочки на резисторе 14 и конденсаторе 15, блок 16 измерения, например вольтметр постоянного тока. В устройстве функцию преобразования тока вьтолняет токопровод 1, что существенно упрощает конструкцию устройства в результате исключения .специальных магниточувствительных элементов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. о S (Л 10 00 00 05 NU

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU, „1288614

А3 (59 4 С 01 R 19/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3580037/24-21 (22) 18.04.84 (46) 07.02.87. Бюл. № 5 (71) Гомельский государственный университет (72) В,А. Яцкевич, (53) 621.31?.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 480023, кл. G 01 R 19/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 1101749, кл. G 01 R 19/02, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 898331, кл. G Oi R 15/02, 13.02.80. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ТОКА (57) Изобретение может быть использовано для измерения действующего значения тока. Цель изобретения — упрощение конструкции устройства — достигается за счет использования токопровода устройства в качестве гальваномагнитного преобразователя тока.

На чертеже показаны цилиндрический токопровод 1 с внутренней полостью, в которой размещен электрод 3, зажимы 4 и 5 токопровода 1, электрод 6, ось 7, отверстие 8, заполненное диэлектриком 9, точка 10 соединения, являющаяся центром сечения 11, точка

12 соединения второго конца электрода 6 с токопроводом 1, расположенная с внешней стороны токопровода 1 в плоскости его сечения 11, фильтр 13, выполненныи в виде интегрирующеи цепочки на резисторе 14 и конденсаторе 15, блок 16 измерения, например вольтметр постоянного тока. В уст(О ройстве функцию преобразования тока а за выполняет токопровод 1, что существенно упрощает конструкцию устройства в результате исключения .специальных магниточувствительных элементов.

1 з.п. ф-лы, 2 ил. бр а

1288614

Изобретение относится "к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения действующего значения тока.

Цель изобретения — упрощение конструкции устройства за счет использования самого токопровода устройства в качестве гальваномагнитного преобразователя тока.

На фиг ° 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит цилиндрический токопровод 1 с внутренней полостью 2, выполненной в виде прорези, в которой размещен электрод 3, один конец которого подключен к выходному зажиму 4 токопровода 1, а второй вы,ходной зажим 5 токопровода 1 подключен к одному концу электрода 6, расположенного с внешней стороны токопровода 1..С одной .стороны внутренней полости 2 вдоль оси 7 токопровода 1 выполнено отверстие 8, в котором пропущен электрод 3. Пространство внутри отверстия 8 заполнено диэлектриком 9, а второй конец электрода

3 электрически соединен с токопроводом 1 в основании отверстия 8,причем эта точка 10 соединения является центром сечения 11, нормального к оси 7 токопровода 1. Точка 12 соединения второго конца электрода 6 с токопроводом 1 расположена с внешней стороны токопровода 1 в плоскости его сечения 11.

Устройство содержит также фильтр

13, выполненный в виде интегрирующей 40 цепочки, состоящей из резистора 14 и конденсатора 15, выход которого подключен к входу блока 16 измерения, в качестве которого может быть, например, использован вольтметр посто- 45 янного тока, а вход фильтра 13 соеди— нен с выходными зажимами 4 и 5 токопровода 1 устройства.

Устройство работает следующим образом.

Токопровод 1 устройства включают в цепь контролируемого электрического тока.

Электрический ток 17 (фиг. 2),протекающий в направлении оси 7 по токопроводу 1 (фиг. 1), создает между центром 10 токопровода 1 и его поверхностью, например, в точке 12 разность потенциалов, равную

lu Rí -12

4112 . r где P — магнитная проницаемость материала токопровода 1;

К„ — постоянная Холла материала токопровода 1;

3 — продольный ток 17, протекающий по токопроводу i;

r — радиус токопровода 1.

Разность 18 потенциалов (фиг.2) через электроды 3 и 6 поступает на выходные зажимы 4 и 5 токопровода 1 и подается на вход фильтра 13. При этом на выходе фильтра 13 вьщеляется постоянная составляющая 19 (фиг. 2) входной разности 18 потенциалов, которая представляет собой в случае измерения переменного тока 17 однополярное пульсирующее напряжение.

Постоянная составляющая 19 с выхода фильтра 13 поступает на вход блока

16 измерения, Измеренная блоком 16 измерения постоянная составляющая 19, равная среднему значению разности 18 потенциалов на входе фильтра 13,является мерой измеряемого тока 17.

Так как реально концы электродов

3 и 6 могут быть подключены к точкам

10 и 12 сечения 11 токопровода 1, не лежащим точно в плоскости, нормальной к оси 7 токопровода 1, то между этими точками 10 и 12 при протекании тока

17 появляется переменная составляющая напряжения, пропорциональная величине тока 17 со знаком, определяемым направлением тока 17. Фильтр 13, на вход которого поступает как пульсирующая однополярная разность 18 потенциалов, так и указанная переменная составляющая, за счет вьщеления им среднего значения 19 устраняет влияние этой переменной составляющей на результат измерения °

Для постоянных измеряемых токов указанная составляющая устраняется введением соответствующей поправки, определенной при калибровке устройства.

Для подключения электрода 3 к то— копроводу 1 отверстие 8 выполняют глубиной, превышающей диаметр токопровода 1 по меньшей мере в три раза.

При этом практически устраняется влияние внутренней полости 2 на распределение тока в токопроводе 1,что повышает точность преобразования измеевяемог0 тока токопроводом 1, а на1288614 устройства, действуютока без укаэанных

2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, 45 глубина отверстия в токопроводе не менее чем в три раза превышает диаметр токопровода. личие диэлектрика 9 внутри отверстия

8 исключает электрический контакт электрода 3 с .другими точками токопровода 1. Для устранения влияния внешних электромагнитных полей элект- 5 роды 3 и 6 могут быть экранированы.

Из выражения (1) следует, что значение разности потенциалов зависит не только от величины измеряемого тока 17, но и свойств материала токопровода: магнитной проницаемости

1ч и .проводимости, выраженной через постоянную R„ Холла.

За счет выбора материала токопровода 1 с различными значениями и

R„ и различных диаметров токопровода

1 могут быть выполнены .устройства, для измерения действующего значения тока в ширОком динамическом диапазоне. Так, при изготовлении токопрово- 20 да 1 диаметром 0,1-0,2 мм из германия и кремния с постоянными R Холла, равными 4,2 10 eM /Êë и 2,6 л 10 см /Кл соответственно, чувстви4 з тельность устройства позволяет получать разность 18 потенциалов не ме. нее 40 и 200 мВ соответственно при измеряемом токе в 2А. При использовании токопровода из проводников с 1ч= 100-400 разность 18 потенциа- З0 лов составляет примерно 20 мкВ при измеряемом токе не более 5А, При увеличении диаметра токопровода 1 предлагаемое устройство может быть использовано и для измерения 35 больших токов.

Преимущество предлагаемого устройства по сравнению с известным заключается в отсутствии специальных магниточувствительных элементов, распо- 40 ложенных около токопровода, так как их функцию преобразования тока выполняет сам токопровод устройства, что существенно упрощает его конструкцию.

Кроме того, свойства выпрямления и квадратировайия, которыми обладает токопровод предлагаемого позволяет контролировать щее значение измеряемого дополнительного введения преобразований.

Формула и з о б р е т ения

1. Устройство для измерения действующего значения тока, содержащее блок измерения и цилиндрический токопровод, предназначенный для включения в цепь контролируемого тока, с внутренней полостью, выполненной в виде прорези, параллельной оси токопровода, внутри полости размещен первый электрод, один конец которого подключен к первому выходному зажиму, а с внешней стороны токопровода расположен второй электрод, подключенный к второму выходному зажиму, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции, с одной стороны внутренней полости в токопроводе вдоль его оси выполнено отверстие, в котором пропущен первый электрод, другой конец которого электрически соединен с токопроводом в основании отверстия, пространство внутри отверстия заполнено диэлектриком, изолирующим первый электрод от образующей поверхности отверстия, второй конец второго электрода соединен с токопроводом со стороны его внешней поверхности в точке, расположенной в плоскости основания отверстия, а блок измерения снабжен входным фильтром, вход которого соединен с указанными первым и вторым выходными зажимами.