Датчик тока

0 П И С А Н И Е рц 6 УУ 36ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Саоэ Воветских Социалистических Республиксоединением заявкиГосударственный коннтет Совета Министров СССР ло аелам иэоврвтенийи открытий(45) Дата опубликования описания 17.07.78(54) ДАТЧИК Т однородных внешних мешающих магнитных полях. Кроме того, у ния токопроводов к неравномерном сти тока по сече перегреву. Датчи копровода наход ных условиях, чт В аварийном ре приводит к поло В автономных тока систем быс ных релейных за жны обладать постыл и минима как прямая и об токопровода рас на расстоянии 30 проводы - на р лее неблагоприят минальные токи а токи короткого соседних фидеров условиях названы может быть испо мехоустойчивости Целью изобрет помехоустойчивос стигается тем, чНастоящее изобретение относится к устройствам для измерения больших постоянных токов1 кА) в шинах прямоугольного сечения и может быть использовано в качестве датчика тока релейных защит 6 мощных низковольтных сетей автономных энергосистем.Известно устройство для измерения больших постоянных токов, содержащее ряд однотипных последовательно соединенных 10 магнитных зондов, установленных симметрично попарно по обе стороны токопровода так, чтобы действия полей, создаваемых измеряемым током, суммировались, а влияния внешних (неизмеряемых) полей взаим но компенсировались 1, Помехоустойчивость такого устройства обеспечивается только при наличии однородных внешних магнитных полей, кроме того, оно имеет большие габариты. 20Наиболее близким к изобретению является устройство, состоящее из двух дифференциально включенных датчиков Холла, один из которых находится внутри токопровода, а второй расположен снаружи у его поверх ности таким образом, чтобы его плоскость совпадала с направлением силовых линий магнитного поля, создаваемого измеряемым током 2. Это устройство также обладает высокой помехоустойчивостью только при меньшение величины сече(токоведущих шин) ведет у распределению плотнонию токопровода и к его ки Холла внутри и вне тоятся в разных температуро увеличивает погрешность. жиме перегрев токопровода мке датчика Холла.энергосистемах датчики тродействующих селективщит постоянного тока долвысокой помехозащищенльными габаритами, так ратная токоведущие ветви полагаются друг от друга - 60 мм, а соседние токоасстоянии 100 мм в наибоном случае. При этом нофидеров равны 5 - 10 кА, замыкания в токопроводахдостигают 100 кА, В этих ое выше устройство 2 не льзовано из-за низкой по- ения является повышение ти. Поставленная цель дото датчик тока снабжен(1 с 11(2 Вс Вс, Вс,) 1 п 1( Вл Вп л) 15 2 Вс - Вс - Вс.2 Вп Вл Вп 25 где а и б - /2 толщины и ширины токопровода, х и у - координаты точки, в которой вычисляется индукция поля, хп и уп - текущие координаты интегрирования токо- провода, 1 - ток, протекающий по токопро 30 воду, Мп - магнитная постоянная. Для у -составляющей индукции в числителе подинтегрального выражения стоит (х - хп) вместо (у - уп).Таким образом, помехозащищенность35 предлагаемого датчика тока в десятки развыше, чем известного.Следует отметить, что датчик тока можно использовать для измерения и постоянного и переменного тока промышленной40 частоты, так как картины поля таких токовпрактически пе отличаются и принцип компенсации помех, используемый в предлагаемом датчике, пригоден и в том и вдрчгом случае45 третьим датчиком Холла, расположенным на середине узкой грани токопровода и перпендикулярно к ней, а первый и второй датчики Холла расположены симметрично относительно третьего параллельно ему на уровне широких граней, причем чувствительность третьего датчика Холла в два раза больше чувствительности первого и второго датчиков в отдельности, а Холловские электроды третьего датчика включены последовательно-встречно по отношению к Холловским электродам первого и второго датчиков.На чертеже представлена схема предлагаемого датчика.Датчики Холла 1, 2 и 3 расположены сбоку от токопровода 4 перпендикулярно ему, причем датчик 1 - посередине узкой грани, а датчики 2 и 3 - соответственно над и под датчиком 1 на уровне широких граней токопровода. Первичная обмотка 5 трансформатора 6 подключена к выходу генератора 7, а вторичные обмотки 8, 9 и 10 - к токовым электродам соответствующих датчиков Холла, Холловские электроды всех датчиков соединены между собой последовательно-встречно и подключены на вход усилителя 11.При протекании тока в обратном или соседнем токопроводе вокруг него возникает магнитное поле. Так как датчики Холла включены встречно-последовательно, то напряжение помехи на входе усилителя(1 п = (11 1.12 (13 где У 1, (12 и У 3 - напряжения на выходе соответствующих датчиков Холла, возникающие под действием внешнего поля. Напряжение на выходе -го датчика Холла равно(1 п=Ц 111 В 1 Ц 212 В 2 - "131383. Датчики Холла находятся в непосредственной близости друг от друга, поэтому в области их расположения поле можно считать практически равномерным. Всегда можно подобрать датчики Холла таким образом, чтобыУ 111 = 2 У 212 = 2 Ц 313. В этом случае Уп = (1 (2 Вп, - Вп, - В) и при условии равномерности поля напря:кение помехи У 1 почти полностью компенспруется напряжением (У +Кз). При протекании измеряемого тока по токопроводу-помехе поле в точках расположения датчиков Холла резко неоднородно:5 Суммарное напряжение на выходе датчиковХолла С 1 с - (1 (2 Вс, - Вс, - Вс.)и отличается от нуля. Помехозащищенностьопределяется отношением Индукция магнитного поля - выражением0а Ь"с 16 аЬ,) 1 (х - хп)2 + (У - Уп)- а - Ь Формула изобретения Датчик тока, содержащий токопровод, 50 датчики Холла, генератор питания токовыхэлектродов датчиков и усилитель, ко входу которого подключены выходы датчиков Холла, отличающийся тем, что, с целью повышения. помехоустойчивости, он 55 снабжен третьим датчиком Холла, расположенным на середине узкой грани токопровода и перпендикулярно к ней, а первый и второй датчики Холла расположены симметрично относительно третьего и парал лельно ему на уровне широких граней, причем чувствительность третьего датчика Хол617736 Составитель Т. Веремейкина Редактор Н. Громов Техред Н. Рыбкина Корректор А. Степанова Заказ 357/16 Изд. Мо 500 Тираж 1122 НПО Государственного комигега Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб. д, 4/5Подписное Типография, пр. Сапунова, 2 ла в два раза больше чувствительности первого и второго датчиков в отдельности, а Холловские электроды третьего датчика включены последовательно-встречно по отношению к Холловским электродам первого и второго датчиков. 6 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР113957, кл. 6 01 К 19/00, 1957. 5 2. Авторское свидетельство СССР116053, кл. (л 013, 19/00, 1957,