Устройство для измерения тока

ханууознаЕЕ Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 16,11.78 2(51) М. Кл011 сгоо Государственный комитет Соввта Министров СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В, Д. Привалов, А. Л, Мигунов, Г, А. Келл и Ю, А, Мелешкин Куйбышевский политехнический институт цм, В. В, Куйбышева(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА Предлагаемое изобретение относитсяк измерениям токов, а именно к измерениям, импульсных токов с помощью измерительной катушки, например,. пояса Роговского,Известно усгройство, содержащее иэмерительную тороидальную катушку (поясРоговского), нагруженную на низкоомноесопротивление, Недостатком данного устройства является большая погрешностьизмерения длинных импульсов, малая чув Оствитепьность устройства в области низких частот 1.Известно устройство для измеренияимпульсных токов, содержащее измерительную катушку (пояс Роговского), соеди- т 5нительный кабель и интегратор (интегратор Миллера), состоящий из усилителя сконденсатором в цепи обратной связи усилителя и сопротивления, подключенногона входе усиднтеан 21,20Недостатком данного устройства является большая величина индуцированногонапряжении на концах измерительной катушки при измерениях переменных, им. пульсных токов с большой крутизной нарастания тока, которое приводит к электрическому пробою изоляции соединительного кабеля. Снижение напряжения известными способами, т,е. уменьшение площади витка пояса Роговского, увеличения сопротивления резистора, подключенного параллельно зажимам измерительной катушки, приводят к снижению частотного диапазона работы устройства, увеличивают погрешность измерения в области высоких частот.Бель предлагаемого изобретения - защита коаксиального кабеля от перечапряжения, путем уменьшения напряжения на измерительной катушке, без снижения частотного диапазона работы устройства.Эта цель достигается тем, что в устройство для измерения тока, содержащее измерительную катушку, например, пояс Роговского, которая с одной сторонй соединена с корпусом, а с другой - через коаксцальный кабель с интегратором, состоящим из усилителя с конденсатором в обратной связи, введены дополнительнаякороткоэамкнутая катушка, расположенная на измерительной катушке, и резистор, включенный последовательно с конденсатором интегратора.При этом постоянная величина цепи укороткоэамкнутой катушки Т связана свеличиной резистора Р следующим соотношением11= =ггС 2, 7 (1)гф"де- индуктивность дополнительнойкороткоэамкнутой катушки;гг г - сопротивпенце короткоэамкнутойкатушкиЯ - резистор, включенный поспедоваИтельно с конденсатором интегратора.На фцг. 1 дана блок-схема предлагаемого устройства,Она содержит измерительную катушку( пояс Роговского) 1 охватывающую проводник с измеряемым током, которая содной стороны соединена с корпусом, ас другой - через коаксиапьный кабель синтегратором 9, допопнитепьнуо короткозамкнутую катушку 2, расположенную цаизмерительной катушке, усилитель 3, конденсатор 4 в обратной связи усилителя,резистор 5, включенный последовательнос конденсатором интегратора 9, резистор6 Р, подкпочецный на входе усилителя,36согласованный коаксиапьный соединительный, кабель 7, Усилитель 3, конденсатор4 и резистор 6 образуют интегратор 9,На фиг, 2 показано расположение ка 3тушек 1 и 2, намотанных нв каркасе 8. Предлагаемое устройство работаетследующим образом,46При измерении переменного тока в цепи измерительной катушки 1 наводится эпектродвижущвя сипя, пропорциональная производной измеряемого тока. Напряжение, снимаемое с концов измерительной4 катушки 1, поступает через ковксиапьный кабель 7 ив вход:интегратора О, состоящего из усилителя 3, в цепи обратной связи которого последовательно с конденсатором подключен резистор 5. В результатеЯ преобразования с цгцвцв, с ним ае мого с концов измерительной катушки, усилителем, в обратной связи которого последовательно с конденсатором включен резистор напряжение на выходе устройства окаВИ зывается пропорциональным измеряемому току как в области низких, так и в обпасти высоких частот. При работе в области низких частот имеется следующее соотношение для усилителя, короткозамкнутой катушки, пояса Роговского соответственнодс 2 1 1 Ккфу 7 где С- емкость интегратора;- индуктивность пояса Роговского;Чц - активное сопротивление пояса Роговского,"3- согласующее сопротивление нагрузки коаксиапьного кабеля.Таким образом, усилитель 4 работает в режиме интегрирования входного напряжения, снимаемого с концов пояса Роговского. Пояс Роговского, короткозамкнутая катушка 2 работают при этом в режиме близким к режиму холостого хода, И, таким образом, напряжение, снимаемое с концов пояса Роговского, пропорционально производной измеряемого тока, в короткозамкнутвя, экранная катушка 2 не ослабляет магнитное попе измеряемого тока, действующее на пояс Роговского.Таким образом, напряжение на выходе усилителя пропорционально измеряемому току. В области высоких частот имеем следующие соотношении дпя усилителя, короткоэамкнутой катушки, пояса Роговского соответственноСЗа "ОЬ "ЧЬКДК 4 Зт тсо Ст.е. короткозамкнутвя экранная катушка 2 ослабляет магнитное попе измеряемого тока, действующее на пояс Роговского; осуществляя его интегрирование. В результате реэулвтирующее магнитное поле, действующее на пояс Роговского, оказывается пропорциональным интегралу от измеряемого тока. В поясе Роговского, работаюшем. по-прежнему в режиме, близком к холостому .ходу, наводится ЭДС, пропорциональная производной напряженности резулцтирующего поля, а, следовательно, пропорциональная изменяемому току. Усилитель 4 работает в режиме умножения на постоянный множитель В/К, Таким образом напряжение на выходе усилителя оказывается пропорциональным измеряемому току. Коэффициент передачи устройства, равный отношению напряжения на выходе усилителя к измеряемому току, одинаков в области низких частот при выполнении соотношения 1)Предлагаемое устройство поэвопяет проводить измерение импульсных токов13 с крутизной нарастания тока до 10 А/сек,позволяет проводить измерение тока вшироком частотном диапазоне от 1 Гц до632959 Составитель А. ВолковРедактор Б. Павлов Техред 3. фанта Корректор М, Демчик Подписноета Совета Министров СССй и открытий.Тираж 1070дарственного комитепо делам изобретен35, Москва, Ж, Рвуш Заказ 6546/36 ИНИИПИ Госу вяэ дф ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 10 мГп. При этом возможно использование измерительной катушки с высокой чувствительностью, снижаются требования кразмерам пояса Роговского,Формула изобретенияУстройство дня измерения тока, содержащее измерительную катушку, например,пояс Роговского, которая с одной сторонысоединена с корпусом, а с другой - черезковксиальный кабель с интегратором, состоящим из усилителя с конденсатором вобратной связи, о т и и ч а ю щ е е с я.тем, что, с пенью зашиты коаксианьногокабеия от перенапряжения, путем уменьшения напряжения на измерительной катуш-И ке, беэ снижения частотного даипаэонв работы, введены дополнительная короткоэамкнутая катушка, расположенная нв измерительной катушке, и резистор, включенный последовательно с конденсатором интегратора.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе; 1. Разин Г. И., Шелкин А. П, Бесконтактное измерение электрических токов,М., Атомиэдвт", 1974, с. 32,2. Кнопфепь Г, Сверхсильные импульсные магнитные попя, М., Мир", 1972,с, 333,