Устройство для измерения действующего значения тока

(504 С к" ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН СС 72 02,80. ЕЙСТользоз ти -токогальОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ТОКА(57) Изобретение может быть ивано для измерения действующечения тока. Цель изобретениящение конструкции устройствагается за счет использованияпровода устройства в качестве ваномагнитного преобразователя тока. На чертеже показаны цилиндрический токопровод 1 с внутренней полостью, в которой размещен электрод 3, зажимы 4 и 5 токопровода 1, электрод 6, ось 7, отверстие 8, заполненное диэлектриком 9, точка 10 соединения, являющаяся центром сечения 11, точка 12 соединения второго конца электрода 6 с токопроводом 1, расположенная с внешней стороны токопровода 1 в плоскости его сечения 11, фильтр 13,выполненный в виде интегрирующей цепочки на резисторе 14 и конденсаторе 15, блок 16 измерения, например вольтметр постоянного тока. В устФ ройстве функцню преобразования тока а за выполняет токопровод 1, что существенно упрощает конструкцию устройства в результате исключения, специальных магниточувствительных элементов. 1 з.п, ф-лы, 2 ил.ЮИзобретение относится "к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано для измерения действующего значения тока.Цель изобретения - упрощение конструкции устройства за счет использования самого токопровода устройства в качестве гальваномагнитногопреобразователя тока.ЮНа фиг1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 -диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство содержит цилиндрический токопровод 1 с внутренней полостью 2, выполненной в виде прорези,в которой размещен электрод 3, одинконец которого подключен к выходномузажиму 4 токопровода 1, а второй вы,ходной зажим 5 токопровода 1 подключен к одному концу электрода 6, расположенного с внешней стороны токопровода 1 С одной .стороны внутреннейполости 2 вдоль оси 7 токопровода 1 25выполнено отверстие 8, в которомпропущен электрод 3. Пространствовнутри отверстия 8 заполнено диэлектриком 9, а второй конец электрода3 электрически соединен с токопроводом 1 в основании отверстия 8,причем эта точка 10 соединения является центром сечения 11, нормального коси 7 токопровода 1. Точка 12 соединения второго конца электрода 6 стокопроводом 1 расположена с внешнейстороны токопровода 1 в плоскостиего сечения 11.Устройство содержит также фильтр1 3 р выполненный В Виде интегрирующей 40цепочки, состоящей из резистора 14 иконденсатора 15, выход которого подключен к входу блока 16 измерения,в качестве которого может быть, например, использован вольтметр постоянного тока, а вход фильтра 13 соеди -нен с выходными зажимами 4 и 5 токопровода 1 устройства.Устройство работает следующим образом.50Токопровод 1 устройства включают.в цепь контролируемого электрического тока,Электрический ток 17 (фиг. 2),протекающий в направлении оси 7 по токопроводу 1 (фиг. 1), создает междуцентром 10 токопровода 1 и его поверхностью, например, в точке 12разность потенциалов, равную М К411 2 г где- магнитная проницаемость материала токопровода 1;К - постоянная Холла материалатокопровода 1;- продольный ток 17, протекающий по токопроводу 1;г- радиус токопровода 1.Разность 18 потенциалов (фиг.2) через электроды 3 и 6 поступает на выходные зажимы 4 и 5 токопровода 1 и подается на вход фильтра 13, При этом на выходе фильтра 13 вьщеляется постоянная составляющая 19 (фиг. 2) входной разности 18 потенциалов, которая представляет собой в случае измерения переменного тока 17 однополярное пульсирующее напряжение.Постоянная составляющая 19 с выхода фильтра 13 поступает на вход блока 16 измерения, Измеренная блоком 16 измерения постоянная составляющая 19, равная среднему значению разности 18 потенциалов на входе фильтра 13,является мерой измеряемого тока 17,Так как реально концы электродов 3 и 6 могут быть подключены к точкам 10 и 12 сечения 11 токопровода 1, не лежащим точно в плоскости, нормальной к оси 7 токопровода 1, то между этими точками 10 и 12 при протекании тока 17 появляется переменная составляющаянапряжения, пропорциональная величине тока 17 со знаком, определяемым направлением тока 17. Фильтр 13, на вход которого поступает как пульсирующая однополярная разность 18 потенциалов, так и указанная переменная составляющая, за счет вьщеления им среднего значения 19 устраняет влияние этой переменной составляющей на результат измеренияДля постоянных измеряемых токов указанная составляющая устраняется введением соответствующей поправки, определенной при калибровке устройства.1Для подключения электрода 3 к то - копроводу 1 отверстие 8 выполняют глубиной, превышающей диаметр токо- провода 1 по меньшей мере в три раза. При этом практически устраняется влияние внутренней полости 2 на распределение тока в токопроводе 1,что повышает точность преобразования измеевяемого тока токопроводом 1, а на 1288614устройства,действуютока без укаэанных 2, Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, 45 глубина отверстия в токопроводе неменее чем в три раза превышает диаметр токопровода. личие диэлектрика 9 внутри отверстия8 исключает электрический контактэлектрода 3 с .другими точками токопровода 1. Для устранения влияниявнешних электромагнитных полей электроды 3 и 6 могут быть экранированы.Из выражения (1) следует, чтозначение разности потенциалов зависитне только от величины измеряемоготока 17, но и свойств материала токопровода: магнитной проницаемости1 ч и .проводимости, выраженной черезпостоянную К Холла.За счет выбора материала токопровода 1 с различными значениямииК и различных диаметров токопровода1 могут быть выполнены .устройства,для измерения действующего значениятока в ширОком динамическом диапазоне. Так, при изготовлении токопровода 1 диаметром 0,1-0,2 мм из германия и кремния с постоянными К Холла, равными 4,210 см/Кл и 2,6 л10 см /Кл соответственно, чувстви 4 зтельность устройства позволяет получать разность 18 потенциалов не менее 40 и 200 мВ соответственно приизмеряемом токе в 2 А, При использовании токопровода из проводниковс 1 ч= 100-400 разность 18 потенциа- З 0лов составляет примерно 20 мкВ при :измеряемом токе не более 5 А,При увеличении диаметра токопровода 1 предлагаемое устройство можетбыть использовано и для измерения 35больших токов,Преимущество предлагаемого устройства по сравнению с известным заключается в отсутствии специальных магниточувствительных элементов, расположенных около токопровода, так каких функцию преобразования тока выполняет сам токопровод устройства,что существенно упрощает его конструкцию.Кроме того, свойства выпрямленияи квадратировайия, которыми обладает токопровод предлагаемого позволяет контролировать щее значение измеряемого дополнительного введения преобразований. Формула изобретения 1, Устройство для измерения действующего значения тока, содержащееблок измерения и цилиндрический токопровод, предназначенный для включенияв цепь контролируемого тока, с внутренней полостью, выполненной в видепрорези, параллельной оси токопровода, внутри полости размещен первыйэлектрод, один конец которого подключен к первому выходному зажиму,а с внешней стороны токопровода расположен второй электрод, подключенный к второму выходному зажиму, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью упрощения конструкции, с однойстороны внутренней полости в токопроводе вдоль его оси выполнено отверстие, в котором пропущен первый электрод, другой конец которого электрически соединен с токопроводом в основании отверстия, пространство внутриотверстия заполнено диэлектриком,изолирующим первый электрод от образующей поверхности отверстия, второйконец второго электрода соединен стокопроводом со стороны его внешнейповерхности в точке, расположеннойв плоскости основания отверстия, аблок измерения снабжен входным фильтром, вход которого соединен с указанными первым и вторым выходнымизажимами,