Измерительный преобразователь переменного тока

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 949521(1) М Кп 3 с присоединением заявки Мо 6 01 К 19,00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявител 54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОТОКА Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для измерения действующего значения переменного тока, а также для сравнения действующего значения переменного тока с эквивалентным значением постоянного тока. Известен электромагнитный измерительный преобразователь переменного 10 тока, содержащий подвижный ферромагнитный сердечник с индикатором перемещения, измерительную катушку,охватывающую ферромагнитный сердечник, включенную в цепь контролируемого15 тока, и электромагнитный экран. В электромагнитном преобразователе используется сила, действующая внеоднородном магнитном поле измеряемого тока, проходящего по измерительной катушке, на ферромагнитный сердечник. Эта сила направлена по направлению градиента магнитного поля, а ее абсолютная величина пропорциональна квадрату мгновенного значения тока, протекающего по катушке 1).Однако явление гистерезиса в подвижной части измерительного механизма, зависимость показания измерительного преобразователя от окружающей температуры, сравнительно сильное влияние внешних магнитных полей,наличие потерь от вихревых токов всердечнике особенно на частотах более 3 10 Гц ограничивают точностьпреобразования и частотный диапазонпреобразования переменного тока спомощью электромагнитных преобразователей.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяизмерительный преобразователь переменного тока, содержащий подвижныйосесимметрнчный сердечник из сверхпроводникового материала, поддерживающую катушку, обтекаемую контролируемым током, в магнитном поле которой размещен указанный сердечник,и бесконтактный индикатор перемещения сердечника относительно поддерживающей катушки (2),Использование свойств сверхпроводников позволяет снизить погрешностиизмерительных преобразователей электрический ток - перемещение, связанныес гистерезиссм, вихревыми токами,чувствительностью к внешним маГнитнымполям и температуре окружающей среды.Так как на сверхпроводниковое телопомещенное в неоднородное магнитноеполе, действует сила, направленнаяпротивоположно направлению градиентаполя, можно осуществить устойчивыйподнес такого тела в поле катушки,по которой протекает электрическийток, если катушка ориентирована так,что ее ось совпадает с напранлением 5силы тяжести тела. При этом силадиамагнитного выталкивания пропорциональна квадрату мгновенного значения тока в катушке, а коэффициентпропорциональности является функцией 10относительного положения катушки ит.ела (3),При соответстнующей ориентациипреобразователя положение сердечникаотносительно поддерживающей катушки 5и индикатора перемещений определяетсяравенством сил диамагнитного выталкивания и силы тяжести. Сигнал на выходе индикатора перемещений зависитпри этом от силы тока, протекающегопо обмотке катушки.Недостатком такого измерительногопреобразователя является значительнаячастотная погрешность, обусловленная наличием реактивных составляющих сопротивления обмотки катушкипреобразователя, ограничивающаяточность измерения тока,Целью изобретения является расширение частотного диапазона и повы",шение точности измерения тока.Поставленная цель достигаетсятем, что измерительный преобразователь переменного тока, содержащийподвижный осесимметричный сердечникиз сверхпроводникового материала, 35поддерживающую катушку, обтекаемуютоком, в магнитном поле которойразмещен указанный сердечник, и бесконтактный индикатор перемещениясердечника относительно поддерживаю Ощей. катушки, снабжен дополнительнойнеподвижной измерительной обмоткой,выполненной в виде полоски из сверхпронодникового материала, расположенной на плоской диэлектрической 45подложке и сопряженной с плоской,перпендикулярной оси сердечника,частью его поверхности, причем полоска иплоская часть поверхности сердечника образуют отрезок несимметричной полосковой линии,На.чертеже схематически изображенпредлагаемый измерительный преобразователь переменного тока.Измерительный преобразовательпеременного тока содержит подвижныйосесимметричный сердечник 1 иэ сверхпроводникового материала, поддерживающую катушку 2, бесконтактный индикатор перемещения сердечника 1 Оотносительно поддерживающей катушки2 (не показан), измерительнуюобмотку 3 и диэлектрическую подложку 4.Иэмерйтельная обмотка 3 выполненав виде полоски иэ сверхпроводнико ного материала, расположена на плоской диэлектрической подложке 4 исопряжена с плоской частью поверхности сердечника 1, перпендикулярнойего оси. При этом полоска измерительной обмотки 3 и плоская часть поверхности сердечника 1 образуют отрезок несимметричной полосковой линии.Измерительный преобразователь переменного тока работает следующимобразом.Преобразователь ориентируют так,чтобы ось поддерживающей катушки 2совпадала с направлением силы тяжести. По обмотке поддерживающей катушки 2 пропускают постоянный электрический ток. При определенном значениипостоянного тока в обмотке поддерживающей катушки 2 подвижный сердечник1 выходит из соприкосновения с неподнижными частями преобразователяи оказывается подвешенным в магнитномполе поддерживающей катушки 2Приэтом он занимает исходное положениеотносительно бесконтактного индикатора перемещения,при котором выходной сигнал индикатора перемещениясердечника 1 равен нулю, Затем поизмерительной обмотке 3 преобразователя пропускают контролируемыйпеременный ток. Магнитное поле этоготока, сосредоточенное в основном взазоре между полоской и сердечником,действует на сердечник с силойр= О 54 фЬ,где Р - действующее значение силытока в обмотке 3,и. - магнитная проницаемость среды в зазоре;0 - длина полоски из сверхпронодникового материала, оЬразующей измерительную обмотку 3;Ь " ширина полоски.формула справедлива, когда Ь много больше величины зазора междуполоской и сердечником 1. Воздействие силы Р смещает сердечник 1 иэисходного положения. При этом навыходе индикатора перемещения сердечника 1 возникает сигнал, отличныйот нуля. Регулируя (вручную или автоматически). ток в поддерживающейкатушке 2, возвращают сердечник 1в исходное положение. Таким образом, в преобразователе устанавливается однозначное соответствие между действующим значением контролируемого переменного тока, пропускаемогопо измерительной обмотке 3, и значением постоянного тока в поддерживающей катушке 2, если положениесердечника 1 относительно поддерживающей катушки 2 и измерительнойобмотки 3 не изменяется,Частотная погрешность преобразователя определяется квадратом от949521 Формула изобретения Составитель С. Вейский ктор Р. Цицика ТехредЛ. Пекарь Корректор Н.Коро3 Тираж 717ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений3035, Москва, Ж, Рауш Подписноомитета СССРоткрытийая наб., д. 4/5 каэ 574 иал ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ношения частоты контролируемого переменного тока к резонансной час- тоте эквивалентного колебательного контура, образованного измерительной обмоткой 3 преобразователя. Поскольку резонансная частота колеба тельного контура, эквивалентного небольшим отрезкам (м 0,3 м) полосковой линии, составляет 10 9 Гц, то частотная погрешность преобразователя для токов с частотой 2 10 Гц 10 составит2 10.Предлагаемый измерительный преобразователь переменного тока позволяет осуществлять измерение действующих значений малых переменных токов с погрешностью, не превышающей 3 10 , и обнаруживать переменный ток, действующее значение которого составляет3 10 фА.Использование предлагаемого измерительного преобразователя позволяет повысить точность измерений переменного тока и расширить частотный диапазон измеренийИзмерительный преобразователь переменного тока, содержащий подвижный осесимметричный сердечник из сверхпроводникового материала, поддерживающую катушку, обтекаемую током, в магнитном поле которой размещен указанный сердечник, и бесконтактный индикатор перемещения сердечника относительно поддерживающейкатушки, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения точности измерения, он снабжен дополнительной измерительной обмоткой,выполненной в виде полоски из сверхпроводникового материала, расположеннойна плоской диэлектрическойподложке и сопряженной с плоской,перпендикулярной оси сердечника,частью его поверхности, причем полоска и плоская часть поверхности сердечника образуют .отрезок несимметричной полосковой линии.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Арутюнов В.О. Электрическиеизмерительные приборы и измерения.М,-Л., ГЭИ, 1958, с. 241-251.2. Авторское свидетельство СССРР 572701, кл. 0 01 К 27/78,22.03.76