Датчик тока

Датчик тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в измерительной технике . Сущность: трансформатор содержит сердечник 1 с токоведущей шиной 2, измерительной 3 и размагничивающей 4 обмотками и регулируемым элементом 5, который может быть либо в виде резистора либо схемы. Благодаря регулируемому элементу 5 можно измерять различные значения первичных токов. 3 з.п.ф-лы. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1 1) (51)5 Н 01 F 40/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4874964/07 (22) 16.10.90 (46) 23.04,93. Бюл. М 15 (71) Донецкий политехнический институт (72) M.М.Федоров, В.Ф.Денник, В.Е.Михай° лов и М.В.Апухтин (56) Авторское свидетельство СССР

М 506068, кл. Н 01 F 40/06, 1973.

Авторское свидетельство СССР

М 1755328, кл. Н 01 F 40/06, 1989. (54) ДАТЧИК ТОКА (57) Использование: в измерительной технике. Сущность: трансформатор содержит сердечник 1 с токоведущей шиной 2, измерительной 3 и размагничивающей 4 обмотками и регулируемым элементом 5, который может быть либо в виде резистора либо схемы. Благодаря регулируемому элементу

5 можно измерять различные значения первичных токов. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

О

О Ос

1810916

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в системах контроля тока силовых цепей технологических процессов производства.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков и расширение области применения трансформаторных датчиков тока, Поставленная цель достигается тем, что в датчик тока, содержащий замкнутый магнитопровод и размещенные на нем токоведущую шину и измерительную обмотку, дополнительно введена размагничивающая обмотка с регулируемым элементом.

Существенным отличием является то, что благодаря использованию отдельной размагничивающей обмотки со специальным регулирующим элементом, существенно расширяется диапазон размагничивающего действия, а следовательно, значительно увеличивается крат-. ность измеряемого тока, Подобного технического решения авторами не обнаружено. Следовательно, заявляемое техническое решение соответСтвует критерию

"существенные отличия".

На фиг. 1 показана схема датчика тока, состоящего из замкнутого ферромагнитного сердечника 1, охватывающей его токоведущей шины 2, намотанных на сердечник измерительной 3» размагничивающей 4 об-.. моток и внешнего регулируемого элемента

5; на фиг. 2 — характеристика вход-выход датчика тока; на фиг, 3 — первый вариант регулируемого элемента, состоящего из переменного резистора 6; на фиг. 4 — второй вариант регулируемого элемента, состоящего иэ емкостей 7, 8. регулируемого резистора 9 и индуктивности 10.

Устройство работает следующим образом.

По токо ведущей шине 2 протекает измеряемый ток, который создает магнитный поток в магнитопроводе, Он наводит в измерительной 3 и размагничивающей 4 обмотках электродвижущие силы. Нагрузкой измерительной обмотки 3 является устройство с большим входным сопротивлением и,, следовательно, ток в этой обмотке практичес ки отсутствует, Нагрузкой раз ма гн ичивающей обмотки 4 является регулируемый элемент 5. Ток, протекающий по размагничивающей обмотке 4, создает размагничивающий магнитный поток, величина которого может регулироваться регулируемым элементом 5, Таким образом, регулируя ток в размагничивающей обмотке 4, можно добиться одного и того же номинального напряжения на выходе измерительной обмотки при различных значениях тока токоведущей шины 2. Степень размагничивания в каждом случае должна быть такой, чтобы номинальному напряжению на зажимах измерительной обмотки 3 соответствовало значение магнитной индукции в магнитопроводе 1, равное (0,15-0,25) Тп. Это позволяет использовать предложенный датчик для контроля тока короткозамкнутых асинхронных двигателей, обеспечивая линейность характеристики вход-выход (фиг. 2) при 4-7 кратных пусковых токах. Таким об-. разом, благодаря регулируемому размагничиванию значительно сокращается число типоразмеров датчиков тока при использовании их для контроля тока электроустановок переменного тока различной мощности.

20 Возможные варианты реализации регулируемого элемента.

1. Регулируемым элементом может быть резистивное сопротивление 6 (фиг.

3), изменяющееся от нуля до бесконечно25 сти. Техническая реализация датчика тока с регулируемым элементом в виде резистивного сопротивления, имеющего сечение магнитопровода 1,5 см, Мlразм. = 500, г

Woozy<. = 3000, позволило использовать его

30 для контроля тока асинхронных короткозамкнутых двигателей, номинальные токи которых изменялись от 30 А до 400 А.

Однако, такое решение наряду с очевидной простотой реализации имеет некоторые

35 недостатки. Резистивное сопротивление не обеспечивает нужного для наиболее эффективного размагничивания угла сдвига фаз между напряжением на зажимах размагничивающей обмотки 4 и током в ней. Это несколько сужает диапазон размагничивания и приводит к некоторому увеличению его габаритов.

2. Регулируемым элементом может быть

45 цепь, схема которой представлена на фиг. 4, В этой схеме параметры элементов подо- браны таким образом, что при сопротивлении „ переменного резистора 9 равного О, индук-1 тивность 10 и конденсатор 8 находятся в

50 области резонанса токов, тогда входное сопротивление регулируемого элемента стремится к бесконечности и размагничивание практически отсутствует. При возрастании сопротивления переменного резистора 9, 55 эквивалентное индуктивное сопротивление параллельного контура уменьшается от бесконечности до величины сопротивления индуктивности 10 и, следовательно, степень размагничивания возрастает. Когда сопротивление резистора 9 станет равным беско1810916 нечности, то имеет место последовательное соединение размагничивающей обмотки 4 с емкостью 7, и индуктивностью 10. П ри этом параметры емкости 7 подобраны таким образом, чтобы в последовательном контуре, имел место резонанс напряжений.-В этом случае степень размагничивания максимально возможная и существенно большая, чем при простом закорачивании размагничивающей обмотки 4, Это позволяет уменьшить габариты размагничивающей обмотки, а, следовательно, и всей конструкции при той же степени размагничивания. В случае применения этой схемы регулируемого элемента получены аналитические выражения для определения параметров элементов датчика. im fb юг

1,11 ° Л f У d S Bmm

x> = xCz = хС вЂ” х, где Wz- число витков размагничивающей обмотки;

1

f — частота контролируемого тока;

/ — удельная проводимость. материала размагничивающей обмотки 4;

d — диаметр провода размагничивающей обмотки;

S — сечение магнитопровода;

 — амплитуда магнитной индукции в магнитопроводе при номинальном токе;

R — резистивное сопротивление схемы (фиг. 4);

5 х/, = 2 л 1/,- индуктивное сопротивление;

1 — фактическое значение контролируемого тока;

1 1 хс1 2л f Ñ1 хс2 2 f Ñz сопротивление емкостей С и Ñz;.

xz — сопротивление рассеяния размагничивающей обмотки 4.

Датчиктока с регулируемым элементом по схемефиг. 4, имеющий сечение магнитопровода 1.5 сМ Ю/изм. = 500, Wz = Р/разм. 3000.

2 испытан при токах, номинальные значения которых изменялись от 20 до 700 А.

Формула изобретения

1. Датчик тока содержащий замкнутый магнитопро вод и размещен н ые на нем токоведущую шину, измерительную и размагни25 чивающую обмотки, о т л и ч а ю щ и, и с.я тем, что, с целью расширения области применения, в нем установлен регулируемый элемент, соединенный с размагничивающей обмоткой.

30 2, Датчик тока по и, 1; о т л и ч а ю щ и йс я тем, что регулируемый элемент состоит из резистивного сопротивления.

3. Датчик тока по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что регулируемый элемент выпол35 нен в виде двух емкостей, индуктивности и регулируемого резистивного сопротивления, образующих смешанное соединение, причем в неразветвленный части цепи включена одна из емкостей, а индуктив40 ность подключена параллельно второй емкости и реэистивному сопротивлению, соединенных последовательно.