Датчик тока

О П И С А Н И Е 334523ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликВИДЕТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМУ льства .Й -Зависимо" от авт. сви 79 7/18-1 М. Кл, С 01 г 19/00 Заявлено 0.Х.1969 рисоединением заявк Комитет ло делам зобретений и открытий при Совете Министров СССР. П. Бухголь Г. Хисевич и 4. А, Скочинског нститут горного д а и аявитель А д В предлагаемом дат нейного преобразовани промышленной частоты искробезопасное норми магнитопровод выполн ферромагнитных и неф равноудаленных друг от ных по всей длине ма ике тока, с целью лия переменного токав пропорциональное рованное напряжение, ен чередующимся из ерромагнитных частей, друга и распределенгнитопровода датчика Изооретение относится к датчикам контроля параметров шахтных подстанций и токоприемников, 1 риме 1 яемых В горной промып 1- ленности.В системах передачи телемехапических измерений, автоматического дистанционного контроля и защиты измерения величины тока электрических установок при помощи обычных трансформаторов тока имеют место:необходимость прокладки длинных контрольных кабелей с сечением жил, допускающим передачу тока до 5 а;невозможность применения коммутаторов периодического контроля, требующих разрыва цепей, измерительных устройств и аппаратуры телеизмерения с унифицированным входом и бесконтактных коммутирующих устройств па полупроводниковых приборах;недопустимость измерения и передачи тоха во взрывоопасных средах без специального взрывооезопасного исполнения и т тока, общая длина которых определяется номинальньв значением измеряемого тока,Точность измерений с помощью такого датчика тока при подключенной нагрузке должнаоставаться в пределах принятых классов точности для измерительного трансформаторатока.На чертеже представлена схема редлагаемого датчика тока,На схеме приняты следующие обозначения.;ферромагнитная часть 1 тороидального магнитопровода; неферромагнитная часть 2 магнитопровода; изоляционное покрытие 8 магнитопровода; слои 4, б измерительной обмотки;межслоевая изоляция б, 7; защитнос изоляционное покрытие 8 обмотки; выводы 9 измерительной обмотки. (Часть изоляции и обмоток выше линии 1 - 1 условно оснята).Датчик тока включает в себя кольцеобразной формы сердечник, состоящий пз ферромагнитных 1 и неферромагнитных 2 частей магнитопровода; слои 4, б измерительной обмоткис изоляционными слоями 8, б, 7 и 8 и выводы9 измерительной обмотки.Принцип работы предлагаемого датчиказаключается в следующем.Измеряемый ток создает в ферромагнитном сердечнике пропорциональный магнитныйпоток. Пропорциональность достигается путемвведения в магнитную цепь сердечника боль334523 Ф = Ф, - Ф., = Ф,(2) 55 шого магнитного сопротивления в виде множества воздушных (неферромагнитных) зазоров, равномерно распределенных по всей длине сердечника. Магнитный поток создает э. д. с. во вторичной (измерительной) обмот ке датчика, к которой подключается через выводы нагрузочное сопротивление (измерительная цепь) большой величины, Такое сопротивление нагрузки можно рассматривать как сопротивление холостого хода датчика, в ре- О зультате чего падение напряжения на этом сопротивлении приблизительно соответствует э. д. с, вторичной обмотки, так как магнитный поток вторичной обмотки во много раз меньше магнитного потока первичной обмотки. 15 Слои 4, б измерительной обмотки отделены друг от друга при помощи межслоевой изоляции. Для использования датчика тока в устройствах высокого напряжения корпус 20 датчика покрывают защитным изоляционным покрытием 8, например из эпоксидной смолы. В качестве первичной обмотки датчика может быть использована как собственно обмотка, так и провод или шина электроуста новки, проходящие внутри окна магнитопровода, Измеряемый ток ь проходя по первичной обмотке датчика Уь создает в магнитопрводе магнитный потокЗОФ,=,.1 Г, й, (1) где 6 - магнитная проводимость магнитопровода.Величина этого потока будет зависеть от размеров магнитопровода и его магнитных свойств.Основным условием работы датчика является независимость результатирующего магнитного потока Ф в магнитопроводе от режи О ма работы вторичной цепи датчика тока, т. е. где Ф,=к 026,=0 - магнитный поток в 45магнитопроводе, создаваемый током ю, во вторичной обмотке %2. Из формулы (2) видно, что датчик токаработает в режиме, близком к режиму холо Остого хода. Принимая во внимание известноевыражение для э. д, с. на выходе датчикатока 3 Е-=41,11 У, , ит 2 р., р -сргде- частота тока, ги;и, = 1,256 10 в- магнитная проницаемость пустоты, гн л- ,и - магнитная проницаемость материала магнитопровода;5 - сечение магнитопровода, л;В - индукция, тл;1 ср - средняя длина магнитопровода, л,и учитывая формулу (2), можно считать, чтопредлагаемый датчик тока является электромагнитным прибором, преобразующим переменный ток , в пропорциональную ему э. д. с.Е.Одновременно э. д. с. для режима холостого хода может определяться через выражение:Е=-41,11 В., Ф,=-41,1У, В 5 (4)Сравнив формулы (3) и (4) и решив нхотносительно индукции, получим: Ж ЛВ: рр. - - 1,256 сс - 10 , ср ср Отсюда можно сделать вывод, что пропорциональность и линейность изменения индукции В при изменении измеряемого тока с являются основными условиями работы и могуг иметь место только в том случае, если магннтопровод датчика тока будет выполнен из материала, которому не свойственно насыщение. Если сердечник будет выполнен из неферромагнитного материала с сс=1, то средняя длина такого магнитопровода для датчика тока, например на номинальный ток 1000 а, исходя из того, что Ц=и В = 1,5-; 1,6 тл, будет равна:1 ср. н -- 1,256 1 - 10. ":=0,8 10 - "Я.1000 11,57 Предмет изобретения Датчик тока, содержащий тороидальный магнитопровод и измерительные обмотки, изо. лировапные одна от другой и от магнитопровода, отличающийся тем, что, с целью линейного преобразования переменного тока промышленной частоты в пропорциональное искробезопасное нормированное напряжение, магнитопровод выполнен чередующимся из ферромагнитных и неферромагнитных частей, равноудаленных друг от друга и распределенных по всей длине магнитопровода датчика тока, общая длина которых определяется номинальным значением измеряемого тока.334523 Составитель Л. Устинов хред Т. Ускова Корректор Е. Михеев аты сии едактор Заказ 177/791 ЦНИИПИ КомитеИзд.459 Тираж 448 по делам изобретений и открытий при Сове Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5