Трансформаторный датчик для измерения числа витков катушек

 

@ å 1 .

«

g@t&Hтно-тaх Rи фсивзС

% Фйиатр,- МБ

О П И С А Н И Е <11 44Оьхв

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 22.11.71 (21) 1716793/24-7 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.08.74. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 17.02.75 (51) М. Кл. G 01г 29 20

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретении и открытий (53) УДК 621.317.799:

:621.318.4 (088.8) (72) Автор изобретения

В. А. Солнцев (71) Заявитель

Ленинградский электротехнический институт имени В. И. Ульянова (Ленина) (54 ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЧИСЛА ВИТКОВ КАТУШЕК

Изобретение относится к устройствам для контроля числа витков намоточных изделий (катушки трансформаторов, реле контакторов, рамки электроизмерительных приборов) . Большинство таких устройств основано на компенсационном способе измерения и основной их частью является трансформаторный датчик, на сердечнике, которого располагаются эталонная и контролируемая катушки и обмотка возбуждения. От характеристик датчика в большой степени зависят точность измерения числа витков, стабильность показаний, диапазон размеров контролируемых катушек, удобство эксплуатации устройства и ряд других факторов.

Известные устройства того же целевого назначения с датчиками, содержащими прямолинейный ферромагнитный сердечник с равномерно распределенной по всей его длине обмоткой возбуждения и расположенной в средней части сердечника катушкой эталонных витков, характеризуются относительно небольшой длиной рабочего участка датчика, ограничивающей верхний предел диапазона размеров контролируемых катушек, и погрешностью от изменения диаметра витков контролируемых катушек из-за неравномерности магнитного поля в пределах рабочего участка датчика.

Для уменьшения погрешности от изменения поперечных размеров контролируемых катушек .предложенный датчик снабжен двумя компенсационными цилиндрическими катуш5 ками, расположенными соосно с сердечником на одинаковом расстоянии от его середины, охватывающими снаружи рабочую зону сердечника вместе с помещенными в ее пределах эталонной и контролируемой катушками и

10 включенными последовательно и согласно с основной обмоткой возбуждения сердечника.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема описываемого датчика; на фиг. 2 — кривые э.д.с. одного витка катушки в зависимости от

15 положения витка относительно центра сердечника датчика и в зависимости от диаметра витка, характеризующие магнитное поле в пространстве вокруг датчика.

Для пояснения принципа действия описы20 ьаемого датчика необходимо рассмотреть кривые изменения э.д.с. одного витка катушки в зависимости от положения витка относительно центра сердечника датчика и в зависимости от диаметра витка (см. фиг. 2), на которых

25 показаны э.д.с. одного витка Е катушки, дли

«:a L, сердечника, длина L„рабочего участка сердечника, координата t положения витка катушки относительно середины сердечника, ми нимальный диаметр д;„витка катушки, мак

ЗО симальный диаметр Ы„,, витка катушки, те.

440618 кущее значение диаметра d витка катушки, зависимость э.д.с. Е=/(l,d) для существующих датчиков с прямолинейным разомкнутым сердечником (см. кривые A на фиг. 2), зависимости Е = f (l,d) для описываемого . компен-. сированного датчика (см. кривые Б на фиг.2), максимальное отклонение э.д.с. витка некомпенсированного датчика при смещении витка

АЕ< из середины в конец рабочего участка сердечника, максимальное отклонение э.д.с. витка описываемого компенсированного датчика при смещении витка ЛЕ i из середины в конец рабочего участка сердечника, максимальное отклонение э.д.с. витка некомпенсированного датчика при изменении диаметра витка ЛЕд от минимального до максимального, максимальное отклонение э.д.с. витка описываемого компенсированного датчика при изменении диаметра витка ЛЕ от минимального до максимального, магнитный поток возбуждения Фо в сердечнике, поток расстояния Фр, пронизывающий плоскость витка катушки, компенсационный поток Ф,.

Описываемый трансформаторный датчик (см. фиг. 1) состоит из ферромагнитного прямолинейного сердечника 1, обмотки возбуждения 2, распределенной равномерно по всей длине сердечника, двух одинаковых компенсационных катушек 3 и 4, расположенных концентрично с сердечником 1 на равных расстояниях от его середины, катушки 5 эталонных витков и помещаемой на сердечник контролируемой катушки 6.

Катушки 3 и 4 соединены последовательно и согласно между собой и обмоткой возбуждения 2 сердечника 1.

При протекании по обмотке возбуждения 2 и катушкам 3 и 4 переменного тока в сердечнике 1 и в окружающем его пространстве создается переменное магнитное поле.

Магнитные потоки этого поля можно представить в виде основного потока возбуждения

Ф„проходящего по сердечнику 1 и зависящего от длины сердечника, т. е. Ф,=f(l), потока замыкающего или иначе потока рассеяния Фр и потока Ф, создаваемого компенсационными катушками 3 и 4.

Величина потока рассеяния Фр, пронизывающая площадь витка обмотки, зависит от положения витка и его диаметра, т. е.

Фр=/ (l,d) .

Поток Ф,- в пределах площади катушек 3 и

4 направлен навстречу потоку рассеяния Фр, ослабляя этот..поток и усиливая основной поток возбуждения.

Витки эталоннай катушки 5 и контролируемой катушки 6 пронизывают результирующий поток Ф=Ф,— Фр+Ф„, наводящий в.них э.д.с. переменного тока.

В результате сложения потока рассеяния и встречного ему компенсационного потока э.д.с., наводимая в витках катушек 5 и 6, будет значительно меньше зависеть от положения витков относительно середины сердечника и от диаметра витков (см. кривые Б на фиг. 2), чем э.д.с. для тех же катушек обычного некомпенсированного датчика (см. кривые А на фиг. 2), т. е, здесь AE <(AE< и ЛЕ а(ЛЕа, а это приводит непосредственно к уменьшению погрешности датчика.

Кроме уменьшения погрешности датчика, увеличивается его чувствительность, что объясняется результатом сложения части компенсационного потока катушек 3 и 4 с основным по токо и об мотки 2.

30 Предмет изобретения

Трансформаторный датчик для измерения числа витков катушек, содержащий прямолинейный ферромагнитный сердечник с равно35 мерно распределенной по всей его длине обмоткой возбуждения и расположенную в средней части сердечника катушку эталонных витков, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности от изменения попе40 речных размеров контролируемых катушек, датчик снабжен двумя компенсационными цилиндрическими катушками, расположенными соосно с сердечником на одинаковом расстоянии от его середины, охватывающими

45 снаружи рабочую зону сердечника вместе .с помещенными в ее пределах эталонной и контролируемой катушками и включенными последовательно и согласно с основной обмоткой возбуждения сердечника.

440618

1 — o Vq

Апа х

0 х> 4и з з

os, Фиг z

Составитель И. Днепровская

Редактор Т. Загребельная Тсхред A. Камышникова Корректор А. Дзесова

Заказ 235, 7 Изд. ¹ 256 Тирана 678 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2