Измеритель тока

О П И С А и И ЕИЗОБРЕТЕНИЯ "666486К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскик Социалистических Республик(5 18 С 01 В 15/ С 01 В 19/ с присоединением заяв ударстаенный комитетСССРделам изобретенийи открытий.Александров, Г.А,Чечулин, Г.М,ЖС.З.Брегман ена Трудового Красного Знаме нститут им. Ленсовета и Лени аучно-исследовательский и пр химической промышленности Ленинградский орд технологический и государственный н институт основной(54) ИЗМЕРИТ К Воздушный установленная лянная трубка разуют измери под действием нитного поля шой магнитной мается в зазо ональную квадора ия стекй обзазор концентра в нем проэрачн вместе со шкал тельный канал,пондеромоторных жидкий магнетик проницаемостью ре на высоту, п Рату иэмеряемогИзобретение относится к аппаратуре для измерения сильных электрических токов, например, в многоамперных токопроводах руднотермических и сталеплавильных печей, а также в электро лизных установках.Известны устройства для измерения больших токов, содержашие первичный преобразователь (пояс Роговского), шунт, измерительный трансформатор и вторичный измерительный прибор 1).У этих устройств сложная конструккотором сил маг боль- одни- порцитока,ция. Ниболее брителюый на явого поляым или жтиком (2). агаемомуметр, осноействия маг(жидкостноостным) лизок к предлока килоамперленин взаимодс двухфазнымидкостно-жидк изме ванн нити аэо агн о 2оетоЭтот килоамперметр состоит из копровода, который охватывает кон тратор магнитного потока в виде трубы из магнитомягкого материала причем труба имеет разрез вдоль т провода. Разрез образует воздушны зазор, внутри которого концентрир ся магнитное поле, созданное изме емым током, проходящим по токопро дуНедостатком этого устройства является уменьшение точности показаний, снимаемых по положению границы раздела фаэ, которая может расплываться из-за смачиваемости стекла магнитной жидкостью. Кроме того, вследствие резко неоднородного магнитного поля, градиент которого направлен в сторону воздушного зазора концентратора, а также из-за испарения дисперсионной среды, нагреваемой тсФопроводом, повышается плотность и вязкость магнитной жидкости, находяшейся в стек лянной трубке, что приводит к увеличению погрешности измерений.Хотя этот процесс идет медленно, при длительном включении прибора жидкость в трубке может загустеть настолько, что измерение тока становится затруднительным.Цель изобретения - повышение. точности измерения,Достигается эта цель тем, что визмерителе тока, содержащем проводник, концентратор магнитного поля ввиде цилиндра с воздушным зазоромвдоль образующей, прозрачный герметичный сосуд с двухфазным магнетиком,Размещенный в воздушном зазоре магнитного концентратора, воздушный зазор концентратора выполнен неравномерным, например, в виде клина, схо-.дящегося книзу, герметичный сосуд выполнен плоским с широкой гранью,совпадающей по форме с воздушным зазором,и полностью заполнен жидким парамагнетиком, причем в парамагнетик помеще- )5на прозрачная капля-индикатор иэ нерастворимого и несмешиваемого с нимжидкого диамагнетика, например фторорганической жидкости, которая соприкасается с обеими параллельными стенками сосуда,На чертеже изображено устройствов двух проекциях,Устройство содержит проводник 1,концентратор магнитного потока 2 ввиде набора ферромагнитных пластин;прозрачный герметичный сосуд 3, целиком заполняемый магнитной жидкостью;отсчетное устройство (шкалу) 4. 5капля жидкости, нерастворимая и несмешиваемая с магнитной жидкостью.Концентратор выполняют в виде набора пластин, чтобы уменьшить потерив стали при измерении переменного тока.В качестве жидкого парамагнетикаиспользуют коллоидный раствор магнетика в керосине.В качестве капли-индикатора вводятфторорганическую жидкость (марки МД-Зф), являющуюся диамагнетиком. 40Сосуд выполняют плоским, в видеклина. Расстояние между стенкаминесколько миллиметров. При такой толщине сосуда жидкий парамагнетик непрозрачен для световых лучей, 45При прохождении тока по проводникувозникает магнитное поле, котороеконцентрируется в зазоре магнитногоконцентратора. Силовое воздействиемагнитного поля на неоднородный магнетик выражается в том, что возникает сила, действующая на каплю-индикатор,Капля поднимается в зазоре на высоту, пропорциональную квадрату измеряемого тока. Отсчет снимают пошкале против капли, положение равновесия которой определяется равенством магнитной силыи силы тяжести,действующей на каплю.Наличие в жидком парамагнетике кап ли-индикатора из диамагнитной жидкости приводит к тому, что в областимагнитного поля образуются две границы раздела между магнетиками (верх.няя и нижняя поверхности капли), ко- б 5 торые находятся в местах с различнойнапряженностью магнитного поля,Удельная поверхностная сила, действующая на границу двух магнетиковв неоднородном магнитном поле,фо (Н 23) фогде р - магнитная постоянная;Н - напряженность магнитногоВполя;р. - относительная магнитнаяпроницаемость магнетика- массовая плотность магнетика;ЬР - градиент магнитной проницаемости на границераздела магнетиков.Действующая на каплю-индикатор .результирующая сила определяемая пер-,1вым слагаемым в уравнении (1),приводит к тому,что при определенной напряженности магнитного поля в зазорекапля начинает двигаться в сторонууменьшения градиента магнитного поляф каплиц )И жидкого парамагнетика).При уменьшении тока капля возвращается в первоначальное положение поддействием силы тяжести.Таким образом, равновесное положение капли в воздушном зазоре концентратора определяется равенством действующих на нее магнитной силы и силытяжести.Но магнитная сила пропорциональнаН , а следовательно квадрату тока,йсоздающего магнитное поле в зазоре,так какФНсП = 1.Второе слагаемое в уравнении (1) характеризует сжатие капли-индикатора под действием магнитного поля, что исключает нарушение ее целостности.Точность измерения тока предложенным устройством не зависит от качества магнитной жидкости, поскольку в магнитном поле находится весь объем жидкости, а градиент напряженности поля значительно меньше, чем в концентраторе известного килоамперметра (магнитными силами перемешается капля, а не столб жидкости). Точность измерения повышается также за счет сближения плотности жидкости капли и магнитной жидкости.Так как перемещение кайли в сосуде не сопровождается никакими побочными явлениями (прилипанием, растеканием и т.д,), то значительно повышается точность показаний устройства. Как показали лабораторные испытания образца,он обладает достаточной чувствительностью для выбранного диапазона измерений.При диапазоне 0,5-15 ка чувствительность в средней части шка" лы 0,01 мм/а.Формула изобретенияИзмеритель тока, содержащий проводник, концентратор магнитного поля,5666486 6 выполненный в виде цилиндра с воздуш- магнетик помещена прозрачная капляным зазором вдоль образующей, проэ- индикатор из нерастворимого н несмерачный герметичный сосуд с двухфаз- , шиваемого с ним жидкого диамагнетика, ным магнетиком, размещенный в воэлуш- например фторорганической жидкости, ном зазоре магнитного концентратора, которая соприкасается с обеими парало т л и ч а ю щ.и й с я тем, что, лельными стенками сосуда, с целью повышения точности измерения, 5 воздушный зазор концентратора выпол- Источники информации, принятые вен неравномерным, например, в виде во внимание при экспертизе клина, сходящегося книзу, герметнч. Шваб А, Измерения на высоком ный сосуд выполнен плоским с широкой напряжении, Энергия, 1974, гранью, совпадающей по форме с воэ- . 0 с. 155, рис, 134. душным зазором, и полностью заполнен 2. АвторСкое свидетельство СССР жидким парамагнетиком, причем в пара- Р 482685, 6 01 В 19/00, 25.09.72.Составитель Б. Веремейкин Редактор В.федотов Техред Л. Алферова Корректор А, Власенко Эаказ 3179/36 Тираж 1089 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений н открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб.,д.4/5Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул,Проектная,4