Устройство для бесконтактного измерения тока

 

ОП ИСАНИЕ 943590

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советские

Соцналнстнчесмии

Реслублнн

Ф

Ф,.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. симл-ву (22)Заявлено 17.12.80 (21) 3217882/18-21 (51) М. Кл.

G 01 R 19/00 с присоелммемнем заявки М (Ьеудвретеаавк комитет

СССР (23) Приоритет ло делам кзебретенкй к открытки

Опубликовано 15.07,82. Бюллетень щ 26 (53) удК 621-317

7(088.8) Дата опубликования описания 15. 07.82

° - . ФИ (72) Авторы изобретения

Э.Ф.Веселков,В.В.Панин,А.М.Процак и К.K.ÇÖåãîëüêîâ

t

t (71) Заявитель

Московский инженерно-физический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при контроле тока как в разъемных, так и в нераэъемных токонесущих цепях со спектром частот до единиц мегагерц, в том

-числе и в случае однократных процессов.

Известен измеритель тока, содержащий замкнутый магнитный концентратор с вставками из материала с большой магнитной проницаемостью, например феррита, в которых размещены пре образователи Холла, включенные по схеме суммирования и соединенные со входом регистрирующего прибора, источник тока, выход которого через регулируемые резисторы подключен к цепям питания преобразователей Холла (1 j.

zo

Недостат зк известного. устройства определяется нетехнологичностью..его конструкции и низким динамическйм 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, избирательным усилителем, амплитудным детектором и широкополосным усилителем, генератор синусоидального тока, выход которого через блок согласования подключен к цепям питания преобразователей Холла (2), Недостаток указанного устройства незначительная кратность шкалы.

Целью изобретения является рас- ° ширение 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

943590

3 которых размещены преобразователи

Холла, последовательно соединенные с сумматором, полосовым фильтром, избирательным усилителем, амплитудным детектором и широкополосным усилителем, высокочастотный генератор синусоидального тока, выход которого через блок согласования подключен к цепям питания преобразователей

Холла, введен фазовращатель-аттенюа- 1р тор, включенный между выходом высоко-.: частотного генератора синусоидального тока и одним иэ входов сумматора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства для бесконтактного измерения тока; на фиг. 2 - конструкция вход- . ного узла, состоящего из кольцевого ферритавого концентратора и преобразователей Холла.

Устройство содержит генератор 1 синусоидального тока фиг. 1) фазовращатель-аттенюатор 2, блок 3 согласования, выполненный в виде резонанс- ной цепочки, входной узел 4 (кольцевой ферритовый концентратор и преобразователи Холла), сумматор 5, поло-.. совой фильтр 6, избирательный усилитель 7, амплитудный детектор 8 и широкополосный усилитель 9.

Пунктирными линиями на фиг. 1 отображено экранирование составных элементов устройства.

Входной узел 4 состоит иэ двух частей и представляет собой разъемную конструкцию цилиндрического типа.

Преобразователи Холла .защищены от воздействия. внешних электромагнитных полей двумя экранами: стальным 10 и медным 11 (фиг. 2 ).

В экран-цилиндр вкладывается основание 12 иэ диэлектрика, например оргстекла, в котором сделано углубление 13 для размещения кольцевого ферритового концентратора, разрезан- 4 ного по диаметру. На торцы одного иэ полуколец наклеены преобразователи

Холла. Через разрез 14 проходят провода питания преобразователей Холла и снятия сигналов с них. Входной узел 5 крепится к проводу с контролируемым током держателями 15. Для ориентации оси входного угла по направлению провода применены сменные шайбы 16, изготовленные иэ меди и стали.

Внутренние диаметры шайб выбирают- ся, исходя из наружного диаметра провода с контролируемым током. ф

Устройство работает следующим образом.

На последовательно соединенные преобразователи Холла входного узла

4 от генератора 1 через резонансную цепочку 3 подается ток питания частоты fo, которая во много раз больше, чем частота контролируемого тока.

При воздействии на преобразователи Холла переменного магнитного поля, создаваемого контролируемым током с верхней и нижней частотами спектра f и f„, в преобразователях происходит амплитудная модуляция тока питания магнитным полем.

ЭДС Холла на выходах преобразо" вателей представляет собой модулированный по амплитуде сигнал, уровень несущей которого определяется величиной постоянной составляющей контролируемого тока и напряжения неэквипотенциальности преобразова" телей, а его спектр занимает область частот P - fв, f о +

Область частот индукционной наводки ограничена частотами 1, fz. Холловские выводы расположенй в плоскостях преобразователей входного узла 4 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 холповских 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 в заданном диапазоне его значений.

После сумматора 5 напряжение поступает на фильтр 6 с полосой пропускания

ГВ, f + f, где осуществляется о окончательное подавление индукционной наводки. Пройдя через фильтр 6, модулированный по амплитуде сигнал усиливается избирательным усилителем 7 с полосой усиливаемых частот о Г9 fo + f и детектируется амплитудным детектором 8. Широкополосный усилитель 9 усиливает продетектированный сигнал до величины, 943590 6 соидального тока, выход которого через блок согласования подключен к цепям питания. преобразователей Холла, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения динамического и частотного диапазонов контролируемого тока, в него введен фазовращатель" аттенюатор, включенный между выходом высокочастотного генератора синусо- .

10 идального тока и одним иэ входов сум" матора.

Формула изобретения

Устройство для бесконтактного измерения тока, содержащее кольцевой ферритовый концентратор с симметрично расположенными зазорами, в кото"

pblx размещены преобразователи Холла, последовательно соединенные с сумматором,. волосовым фильтром, избирательным усилителем, амплитудным детектором и широкополосным усилителем, высокочастотный генератор сину5 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, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1$ 1. Авторское свидетельство .СССР

IF 228779, м. С ÎI .R 191ОО, 1964, 2. Погодин В.И. и др. усовераенствование бесконтактных Холловских датчиков интенсивности пучков заряжен-; щ ных частиц. -"Приборы и техника эксперимента", 1967, It 3, с. 113"11».