Устройство для измерения плотности тока (его варианты)

Устройство для измерения плотности тока (его варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социапкстическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Зая» 0 01. 10; 80 (21) 2987798/18-21 (5l)M. Кл. с присоединением заявки М

01 R 19/08//

6 01 Ч 3/06 вЬвуяврстванный квинтвт

СССР ао авлаи нзвбрвтвннй

- н юткрытнй (23) Приоритет (53) УДК621 ° 317. .7(088.8) Опубликовано 30.04.82. Бюллетень М 16

Дата опубликования описания 30 . 04 . 82

Ю.В. Тарбеев, Ю.С. Грачев и И.В. Хахамов

) т (72) Авторы изобретения

I"

I (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ТОКА (ЕГО ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерений параметров электрических соСтавляющих естественного электромагнитного поля в области геофизики, в частности при

S электроразведке полезных ископаемых магнитотеллурическим методом, а также плотности тока электрического поля, возбуждаемого в электролитической йвванне прифизическом моделировании или при электрохимических исследованиях.

Известны устройства для измерения плотности тока, содержащие токоидальный трансформатор и проводящий

15 стержень, проходящий через окно трансформатора f1) .

Недостаток устройств — .низкая чувствительность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения плотности тока, содержащее проводящий концентратор в виде двух одинаковых половин сферои2 да, которые подключены к первичной обмотке трансформатора тока. Вторичная обмотка трансформатора тока подключена к входу согласующего усилителя. К выходу усилителя подключен показывающий прибор (2) .

Известное устройство работает следующим образом: концентратор помещают в исследуемую среду, в которой возбуждено электромагнитное поле с плотностью тока 6 . При этом через первичную обмотку трансформатора тока протекает ток 31, сконцентрированный концентратором

=, SK6, (1) где S - площадь максимального сечения концентратора,.перпендикулярного большой оси сфероида;

К - коэффициент концентрации, 6 - измеряемая составляющая вектора плотности тока вдоль большой оси сфероида.

3пр т пр (2)

S где Кт

К коэффициент трансформации, коэффициент преобразования усилителей вторичного тока в выходное напряжение, сопротивление прибора, Rqpили пР = У R "i (3) SK К, " Р т.е. показания прибора пропорцио- 3S нальны измеряемой составляющей плогности тока.

Недостатком известного устройства является низкая точность из-за нестабильности коэффициента концент- 29 рации К и изменения сопротивления концентратора вследствие электрохимических процессов на границе раздела металл-проводящая среда.

2$

Цель изобретения - повышение точности измерения плотности тока.

Указанная цель достигается (первый вариант) тем, что устройство для измерения плотности тока, содержащее трансформатор тока1проводящий кон30 центратор в виде двух половин сфероида, подключенных к первичной обмотке трансформатора, согласующий усилитель, подключенный ко вторичной обмотке трансформатора, и показывающий прибор, снабжено двумя дополнительными электродами и .управляемым источником тока, при этом выход усилителя подключен к входу управляемого источника тока, а дополнительные электроды подключены к выходам источника тока: один - непосредственно, а другой через. показывающий прибор, и установлены: один на фиксированном расстоянии на продолжении большой 4 оси концентратора, а другой - в про-. тивоположной пространственной полусфере не ближе первого .или в любой точке сферы на расстоянии, не менее чем на порядок больше расстояния пер- SO вого дополнительного электрода от концентратора.

Второй вариант решения заключается в том, что устройство для измерения плотности тока, содержащее И трансформатор тока, проводящий концентратор в виде двух половин сфероида, подключенных к первичной обмотке

3 92 59

Сила тока З„р, протекающего через прибор, определяется по формуле

3 4 трансфгюмагора, согласующий усилитель, подключенный ко вторичной обмотке трансформатора, и показывающий прибор, снабжено двумя дополнительными электродами, управляемым источником тока и нулевым индикатором, при этом нулевой индикатор подключен к выходу усилителя, а дополнительные электроды подключены к выходам управляемого источника тока: один — непосредственно; а другой через показывающий прибор, и установлены: один на фиксированном расстоянии на продолжении большой оси концентратора, а другой - в противоположной пространственной полусфере не ближе первого или в любой точке сферы на расстоянии, не менее чем на порядок больше расстояния первого электрода от концентратора.

Эти варианты решения позволяют уменьшить влияние изменения коэффициента концентрации вследствие электрохимических процессов на поверхности концентратора за счет компенсации измеряемой плотности тока плотностью тока поля возбуждаемого током, вытекающим с выхода источника тока через вспомогательные элект- роды.

На фиг. 1 представлен 1-ый вариант устройства, на фиг. 2 - 2-й вариант устройства.

Устройство содержит концентратор в виде двух половин 1 и 2 сфероида, подключенных к первичной обмотке

3 трансформатора 4 тока со вторичной обмоткой 5, согласующий усилитель 6, подключенный по входу к вторичной обмотке 5 трансформатора, показывающий прибор 7, дополнительные электроды 8 и 9, подключенные к управляемому источнику 10 тока один— непосредственно, другой через показывающий прибор (амперметр) 7 индикатор 11.

Устройство работает следующим образом.

При установке концентратора 1 и

2 и дополнительных электродов 8 и 9 в среду с исследуемым электромагнитным полем с составляющей плотности тока о; вдоль большой оси концентратора в условиях установившегося режима, ток через дополнительные электроды 8 и 9 возбуждает электромагнитное поле, плотностью тока 6 приближенно равного по величине и

32"593 3лр = с4. х" о (6) Это означает, что показания прибора при соответствуюшем выборе па" раметров усилителя 6 и источника то" ка 10 пропорциональны измеряемой

10 плотности тока.где Кит коэффициент преобразования управляемого источника то.ка;

r — расстояние от фиксированно- 2о

ro электрода до концентра- . тора; коэффициент, зависящий от взаимного расположения элект. родов (1) 25

Указанные расположения электродов являются эквивалентными и определяются условиями эксплуатации пред- .лагаемого устройства. Например, при электроразведочных работах располагать источник регулируемого тока вблизи другой измерительной аппаратуры, в то время как концентратор должен находиться на большом расстоянии от аппаратуры. В этом случае с целью сокращения числа жил сигнального кабеля следует один из дополнительных электродов разместить рядом с ис- 4О точником регулируемого тока. При этом = 4 (практически независимо от взаимного расположения электродов).

При измерении электрических составляющих естественного электрического- 4> поля удобно размещать оба электрода симметрично отнЬсительно концентратора на продолжении его большой оси, при этом (.= 2. !

s.=s;

5 противоположного по фазе. Поэтому ток J через первичную обмотку 3 трансформатора 4, сконцентрированный концентратором, определяется как

Э, = ЯК (Б;-Б,);4) Ток J после преобразования трансформатором 4, усилителем 6 и управляемым источником 10 тока поступает через электроды 8 и 9 в среду, возбуждая поле плотностью б

Из конструктивных соображений возможно несимметричное расположение дополнительных электродов, при этом

2 - 4. Равенство имеет место в случае, когда расстояние удаленного электрода больше, по крайней мере, на порядок ближнего электрода к концентратору..

При этом сила тока 1 через прибор равняется

При этом вследствие электрохими" ческих процессов на поверхности кон" центратора в известном устройстве изменяется коэффициент концентрации

К на 30-503, то согласно (3) на столько же изменяется погрешность устройства. В то же время в предлагаемом изобретении при изменении коэффициента концентрации К вследствие электрохимических процессов на поверхности концентратора на 30-504,, как следует из формулы (7), погрешность изменяется на один-два порядка меньше.

Второй вариант устройства в отличие от первого варианта (фиг. 2) содержит дополнительно нулевой индикатор 11 (например, фазочувствительный с дополнительным резонансным усилителем), который подключен к выходу согласующего усилителя. При этом управляемый вход источника 10 тока отключен от выхода усилителя 6.

Отличие работы устройства второго варианта от первого заключается в том, что оно обеспечивает возможность точного .уравновешивания измерительной цепи нулевому индикатору 11 ручным уравновешиванием выходного тока управляемого источника 10 тока. При этом имеет место равенство компенса" ционной и измеряемой плотности тока

Возможность полного уравновешивания плотностей тока обеспечивает дальнейшее повышение точности измерения плотности тока по сравнению с первым вариантом.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает повышение точности измерения плотности тока на

1-2 порядка по сравнению с извест924593 ным и может быть использовано в электроразведке и геофизических исследованиях естественных электромаг нитных полей взамен базового, Изобретение по второму варианту работы обеспечивает еще более высокую (в 5- 10 раз) точность, чем по первому варианту, и может быть использовано для лабораторных исследований при физическом моделировании и электрохимических работах.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения плотности тока, содержащее трансформатор тока, проводящий концентратор в виде двух половин сфероида, подключенных к первичной обмотке трансформатора, согласующий усилитель, подключенный к вторичной обмотке, трансформатора, и показывающий прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности; оно снабжено двумя дополнительяыми элект родами и управляемым источником тока, при этом выход усилителя подключен к входу управляемого источника тока, а дополнительные электроды подключены к выходам источника тока: один — непосредственно, а другой через показывающий прибор, и уста" новлены один на Фиксированном расстоянии на продолжении большой оси концентратора, а другой - в противоположной пространственной полусфере не ближе первого или в любой точке сферы на расстоянии, не менее нем на порядок бояьше расстояния первого электрода от концентратора.

2. Устройство для измерения плотности тока, содержащее трансформатор тока, проводящий концентратор в виде двух половин сфероида, подключенных к первичной обмотке транс10 форматора, согласующий усилитель, подключенные к вторичной обмотке трансформатора, и показывающий прибор, о т л и ч а ю щ е е с я .тем, что, с целью повышения точности,оно д снабжено двумя дополнительными электродами, управляемым источникам тока и нулевым индикатором, при этом нулевой, индикатор подключен к выходу усилителя, а дополнительные электроды подключены к выходам управляемого источника тока: один - непосредственно, а другой через показывающий прибори установлены один на фиксированном расстоянии на продолжении большой оси концентратора, а другой - в противоположной пространственной полусфере не ближе пеРвого или в любой точке сферы на расстоянии, не менее чем на порядок больше расстояния первого электрода от концентратора .

Источники информации, 4 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

358 357537)кл.G01 V 3/06,1970

2, Авторское свидегельство СССР

М 417753 кл. G 01 К 3/06, 1971.

924593

Составитель Ф. Цареградский

Редактор С. Юско Техред А. Ач Корректор С. Шекмар

Заказ 2808/61 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4