Устройство для измерения тока

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 898331(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 130280, (21) 2881315/18" 21с присоединением заявки Йо(И) М, Кл.з О 01 В 15/02 Государствеииый комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Уфимский авиационный институт им, Орджоникидзе(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА Изобретение относится к электро- измерительной технике и.может быть использовано для измерения токов в системах управления, регулирования, информационно-измерительных.Известно устройство для измерения тока, содержащее трубчатый проводник с продольной прямоугольной прорезью и измерительную катушку, причем измерительная катушка с сердечником размещена внутри проводника в плоскости, проходящей через его продольную ось и ось прорези, симметрично относительно продольной оси проводника 1.Недостатками этого устройства являются влияние внешних магнитных полей, невозможность измерения постоянных токов, так как в качестве магниточувствительного элемента исполь-зована измерительная катушка, невозможность регулирования коэффициента преобразования, поскольку катушка размещена в плоскости, проходящей через ось проводника и ось прорези симметрично относительно продольной оси проводника. Если изменять коэффициент преобразования этого устройства путем поворота катушки вокруг .оси проводника, то зависимость выходной ЭДС катушки от угла поворота нелинейна, что затрудняет проектированиетакого устройства.5 Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемомуэффекту является устройство для измерения тока, которое содержит цилиндрический проводник с полостью,выполненной в виде эксцентрическогоцилиндрического канала. В полостирасположен измерительный магниточувствительный элемент. Компенсационный магниточувствительный элементвключен последовательно-встречно сизмерительным и расположен на поверхности цилиндрического проводника вкасательной плоскости, которая параллельна плоскости измерительного магниточувствительного элемента. Этоустройство может быть использованодля измерения как переменного, таки постоянного тока и неподверженовлиянию внешних однородных магнитныхполей, так как в качестве магниточувствительных элементов использованы датчики Холла, которые включены последовательно-встречно 2).Однако невозможно изменять коэффициент преобразования устройства,что сужает его область примененияФормула изобретения держащее цилиндрический токопроводс внутренней полостью, в которой раэ" 60 65 и Функциональные возможности. Если же в данном устройстве изменять коэффициент преобразования посредством поворота измерительного магниточувс"вительного элемента, то появится погрешность от влияния внешних магнитных полей, поскольку плоскости магниточувствительных элементов непараллельны друг другу. В то же,время такому техническому приему регулирования коэффициента преобразования присущ недостаток - нелинейность характеристики регулирования.Целью изобретения является расширение диапазона преобразования.Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее цилиндрический токопровод с внутренней полостью, в которой размещен измерительный магниточувствительный элемент, соединенный последовательно-встречно с компенсационным магниточувствитвльным элементом, расположенным в плоскости касательной к поверхности цилиндрического токопровода и параллельной плоскости измерительного магниточувствительного элемента, снабжено штоком с направляющими, причем измерительный магниточувствительный элемент установлен на конце штока, а внутренняя полость выполнена в виде прорези, параллельной оси токопровода.На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, разрез; на фиг. 2 - то же, поперечное сечение.Устройство для измерения тока содержит цилиндрический токопровод 1 с прорезью 2, в которой помещен измерительный магниточувствительный элемент 3, на поверхности токопровода 1 размещен компенсационный магниточувствительный элемент 4. Устройство содержит также направляющие 5, в которых перемещается шток б, и выходные клеммы 7. Устройство работает следующим образом,При протекании тока 3 по токопроводу 1 в токопроводе и в прорези 2возникает магнитное поле. Напряженность магнитного поля в прорези линейно зависит от тока Э и расстояниямагниточувствительного элемента 3 отоси токопровода 1. Следовательно,напряжение на выходных клеммах 7 линейно зависит от тока ), протекающего по токопроводу 1, и положения измерительного магниточувствительногоэлемента 3 в прорези 2. Коэффициентпреобразования устройства изменяетсяпутем перемещения штока б в направляющих 5. Так .как при перемещенииштока плоскости магниточувствительных элементов 3 и 4 остаются параллельными, то напряжение на выходныхклеммах 7 не зависит от внешнего однородного магнитного поля. 20 30 40 45 50 Прорезь 2 в цилиндрическом токо- проводе 1 может быть выполнена, как показано на фиг. 1, диаметрально или, как показано на фиг. 2, смещена от оси токопровода 1. Кроме того, угол между прорезью 2 и плоскостью элемента 3 может быть отличен от нуля. При всех этих изменениях работоспособность устройства сохраняется.Путем выбора оптимальных значений Радиуса проводника, расстояния от оси токопровода до прорези, угла между плоскостями магниточувствительных элементов и прорезью, угла между осью перемещения измерительного магниточувствительного элемента и осью токопровода, можно построить преобразователь с требуемыми характеристиками. Однако оптимальным вариантом выполнения прорези является случай, когда ее смещениеот оси проводника равно нулю и угол между плоскостями магниточувствительных элементов и прорезью также равен нулю. При этом направление вектора напряженности магнитного поля нормально к плоскостимагниточувствительного элемента 3го всем диапазоне регулирования коэффициента преобразования, причемградиент магнитного поля в прорезипостоянный. В случае же смещенной прорези, вследствие того, что вектор магнитной индукции напряженностимагнитного поля поворачивается относительно плоскости элемента, возникает переменная по величине погрешность, обусловленная несимметричностью диаграммы направленности некоторых магниточувствительных элементов, например датчика Холла. Если устройство предназначено для измерения величины постоянного и переменного тока, то в качестве магниточувствительного элемента могут быть использованы гальваномагнитные преобразователи (датчики Холла, магниторезисторы, магнитодиоды, гальваномагниторекомбинационные транзисторы и др). Для измерения величины переменного тока можно применить индукционные преобразователи, например измерительные катушки. Для измерения величины постоянного тока могут бытьиспользованы также феррозондовые идругие магнитомодуляционные датчики,Устройство для измерения тока, сомещен измерительный магниточувствительный элемент, соединенный последовательно-встречно с компенсационным магниточувствительным элементом,расположенным в плоскости касательной к поверхности цилиндрического токопровода и параллельной плоскости898331 ВНИИПИ Заказ Тираж 718 По фиг. измерительного магниточувствительного элемента, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения диапазона преобразования, оно снабжено штоком с направляющими, причем измерительный магниточувствительныйэлемент установлен на конце штока,внутренняя полость выполнена в.видепрорези параллельной оси токопровода. лиал ППП "Патент",Ужгород,ул.Проектная,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 480023, кл. 6 01 В 19/00, 1972.52. Авторское свидетельство СССРР 116053, кл. С 01 й 19/00, 1957