Измерительный преобразователь переменного тока

Измерительный преобразователь переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< «949521 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 211280 (21) 3225033/18-21

t$gfМ Кт1 з с присоединением заявки ¹

6 01 К 19/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 0708.82. Бюллетень №. 29

Дата опубликования. описания 070882 (53) УДК 621 317. . 7 (088. 8) (72) Авторы изобретения

П.А. (скаль и Э.Т. Француз (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения действующего значения переменного тока, а также для сравнения действующего значения переменного тока с эквивалентным значением постоянного тока.

Известен электромагнитный измерительный преобразователь переменного тока, содержащий подвижный ферромагнитный сердечник с индикаторсм перемещения, измерительную катушку,охватывающую ферромагнитный сердечник, включенную в цепь контролируемого тока, и электромагнитный экран. В электромагнитном преобразователе используется сила, действующая в неоднородном магнитном поле измеряемого тока, проходящего по измерительной катушке, на ферромагнитный сердечник. Эта сила направлена по направлению градиента магнитного поля, а ее абсолютная величина пропорциональна квадрату мгновенного значения тока, протекающего по катушке (1)., Однако явление гистерезиса в подвижной части измерительного механизма, зависимость показания измерительного преобразователя от окружающей температуры, сравнительно силь ное влияние внешних магнитных полей, наличие потерь от вихревых токов в сердечнике особенно на частотах более 3 10 Гц ограничивают точность преобразования и частотный диапазон преобразования переменного тока с помощью электромагнитных преобразователей.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является измерительный преобразователь переменного тока, содержащий подвижный осесимметрнчный сердечник из сверхпроводникового материала, поддерживающую катушку, обтекаемую контро лируемым током, в магнитном поле которой размещен указанный сердечник, и бесконтактный индикатор перемещения сердечника относительно поддерживающей катушки (2).

Использование свойств сверхпроводников позволяет снизить погрешности измерительных преобразователей электрический ток — перемещение, связанные с гистерезиссм, вихревыми токами, чувствительностью к внешним маГнитным полям и температуре окружающей среды.

Так как на сверхпроводниковое тело помещенное в неоднородное магнитное поле, действует сила, направленная

949521 противоположно направлению градиента поля, можно осуществить устойчивый подвес такого тела в поле катушки, по которой протекает электрический ток, если катушка ориентирована так, что ее ось совпадает с направлением 5 силы тяжести тела. При этом сила диамагнитного выталкивания пропорциональна квадрату мгновенного значения тока в катушке, а коэффициент пропорциональности является функцией 10 относительного положения катушки и т.ела (3) .

При соответствующей ориентации преобразователя положение сердечника относительно поддерживающей катушки и индикатора перемещений определяется равенством сил диамагнитного выталкивания и силы тяжести. Сигнал на выходе индикатора перемещений зависит при этом от силы тока, протекающего по обмотке катушки.

Недостатком такого измерительного преобразователя является значительная частотная погрешность, .обусловленная наличием реактивных составляющих сопротивления обмотки катушки преобразователя, ограничивающая точность измерения тока.

Целью изобретения является расширение частотного диапазона и повы,шение точности измерения тока.

Поставленная цель достигается тем, что измерительный преобразователь переменного тока, содержащий подвижный осесимметричный сердечник из сверхпроводникового материала, 35 поддерживающую катушку, обтекаемую током, в магнитном поле которой размещен указанный сердечник, и бесконтактный индикатор перемещения сердечника относительно поддерживаю- 40 щей. катушки, снабжен дополнительной неподвижной измерительной обмоткой, выполненной в виде полоски из сверхпроводникового материала, расположенной на плоской диэлектрической 45 подложке и сопряженной с плоской, перпендикулярной оси сердечника, частью его поверхности, причем полоска и плоская часть поверхности сердечника образуют отрезок несимметричной полосковой линии.

На.чертеже схематически изображен предлагаемый измерительный преобразователь переменного тока.

Измерительный преобразователь переменного тока содержит подвижный осесимметричный сердечник 1 иэ сверхпроводникового материала, поддерживающую катушку 2, бесконтактный инд"катор пер мещения сердечника 1 О относительно поддерживающей катушки

2 (не показан), измерительную обмотку 3 и диэлектрическую подложку 4. .Иэмерйтельная обмотка 3 выполнена в виде полоски иэ сверхпроводнико- 65 вого матеРиала, расположена на плос- . кой диэлектрической подложке 4 и сопряжена с плоской частью поверхности сердечника 1, перпендикулярной его оси. При этом полоска измерительной обмотки 3 и плоская часть поверхности сердечника 1 образуют отрезок несимметричной полосковой линии.

Измерительный преобразователь переменного тока работает следующим образом.

Преобразователь ориентируют так, чтобы ось поддерживающей катушки 2 совпадала с направлением силы тяжести. По обмотке поддерживающей катушки 2 пропускают постоянный электрический ток. При определенном значении постоянного тока в обмотке поддерживающей катушки 2 подвижный сердечник

1 выходит из соприкосновения с неподвижными частями преобразователя и оказывается подвешенным в магнитном поле поддерживающей катушки 2. При этом он занимает исходное положение относительно бесконтактного индикатора перемещения,при котором выходной сигнал индикатора перемещения сердечника 1 равен нулю. Затем по измерительной обмотке 3 преобразователя пропускают контролируемый переменный ток ° Магнитное поле этого тока, сосредоточенное в основном в зазоре между полоской и сердечником, действует на сердечник с силой

F = 0,54+8/Ь, где Р - действующее значение силы тока в обмотке 3, >и. — магнитная проницаемость среды в зазоре;

Д - длина полоски из сверхпроводникового материала, оЬразующей измерительную обмотку 3;

b - -ширина полоски.

Формула справедлива, когда Ь много больше величины зазора между полоской и сердечником 1. Воздействие силы F смещает сердечник 1 иэ исходного положения. При этом на выходе индикатора перемещения сердечника 1 возникает сигнал, отличный от нуля. Регулируя (вручную или автоматически). ток в поддерживающей катушке 2, возвращают сердечник 1 в исходное положение. Таким образом, в преобразователе устанавливается однозначное соответствие между действующим значением контролируемого переменного тока, пропускаемого по измерительной обмотке 3, и значением постоянного тока в поддерживающей катушке 2, если положение сердечника 1 относительно поддерживающей катушки 2 и измерительной обмотки 3 не изменяется.

Частотная погрешность преобразователя определяется квадратом от- .

949521

Формула изобретения

Составитель С. Вейский

Редактор Р. Цицика ТехредЛ. Пекарь Корректор Н.Король

Заказ 5740/33 Тираж 717 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 ношения частоты контролируемого переменного тока к резонансной частоте эквивалентного колебательного контура, образованного измерительной обмоткой 3 преобразователя. Поскольку резонансная частота колеба- 5 тельного контура, эквивалентного небольшим отрезкам (0,3 м) полосковой линии, составляет 10 9 Гц, то частотная погрешность преобразователя для токов с частотой 2 .10 Гц 10 составит < 2 ° 10 6

Предлагаемый измерительный преобразователь переменного тока позволяет осуществлять измерение действующих значений малых переменных токов с погрешностью, не превышающей

3 -10 6, и обнаруживать переменный ток, действующее значение которого составляет 3.10 А.

Использование предлагаемого измерительного преобразователя позволяет повысить точность измерений переменного тока и расширить частотный диапазон измерений °

Измерительный преобразователь переменного тока, содержащий подвижный осесимметричный сердечник из сверхпроводникового материала, поддерживающую катушку, обтекаемую током, в магнитном поле которой размещен указанный сердечник, и бесконтактный индикатор перемещения сердечника относительно поддерживающей катушки, отличающийся тем, что, с целью. расширения частотного диапазона и повышения точности измерения, он снабжен дополнительной измерительной обмоткой, выполненной в виде полоски из сверхпроводникового материала, .расположенной на плоской диэлектрической подложке и сопряженной с плоской, перпендикулярной оси сердечника, частью его поверхности, причем полоска и плоская часть поверхности сер дечника образуют отрезок несимметричной полосковой линии.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Арутюнов В.О. Электрические измерительные приборы и измерения.

М.-Л., ГЭИ, 1958, с. 241-251.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 572701, кл. G 01 К 27/78,22.03.76 (прототип).

3. Француз Э.Т, Воспроизведение ампера и сверхпроводимость.- Метрология, М., 1979, М 1, с. 43-49.