Датчик тока

ОПИСАНИ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Союз Саеетския СоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 21,07. 81 (21)3323559/ исоединением зая 19/00 23) Приорите публиковаио 150 383. Бюллете 21.317. (088.8) та опублико ия описания 1 2) Авторьизобретени Е.В.Кириевский и И.И.Кали 71 ) Заявитель 4) дАтчик токА Изобретение относитсяизмерительной технике ииспользовано для бесконтамерения больших токов н впервичного измерительногователя для устройств релемощных низковольтных сетеэнергетических систем,Известен датчик тока, содержащийразъемное кольцо иэ диэлектрика сравномерно распределительными по егоокружности преобразователями Холла,охватывакщее шину с контролируемымтоком, токовые электроды преобраэовтелей Холла связаны с источником остоянного тока, а их потенциальныеэлектроды соединены параллельно иподключены к измерительному прибоРу Г 11.Однако известный дачувствителен к электрохам, создаваемым токзамыкания в шинах сосеи имеет большие габаривозможность установкичае близкого расположених фидеров.Наиболее близким к иявляется датчик тока, с восемь преобразователей Х к электро- может быть ктного изкачестве преобразо йной защиты й автономных тчик весьма магнитным помеами короткогодних Фидеров, ты, исключающие датчика в слуния шин соседэобретениюодержащийолла, расп осп осударственный комитет СССР ( по делам изобретений н открытийженных вблизи шины с контролируемымтоком, соединенных между собой последовательно одноименными потенциальйыми электродами, трансформатор, имеющий первичную обмотку, подключеннуюк выходу генератора переменного тока,и восемь вторичных обмоток с одинаковым количеством витков, которые одф:ноименными выводами раздельно присое"динены к токовым электродам преобраэователЕй Холла, и усилитель, к входу которого подключены свободные потенциальные выводы первого и восьмогопреобразователей Холла, его выход 15 связан с выходом датчика, первый,четвертый, седьмой и шестой преобразователи Холла, установлены перпендикулярно одной из граней шины сконтролируемым током одноименными потенциальными электродами в сторонуграни, второй, третйй, восьмой и пятый преобразователи Холла установленыидентичным образом у противоположнойграни, причем первый, второй, пятый и 25 шестой преобразователи Холла расположены на краях граней, а третий, четвертый, седьмой и восьмой преобразователи около центра граней 23.Недостатками известного датчика 30 являются его сложность и недостаточ 1004895ная надежность, обусловленные большимчислом используемых преобразователейХолла.Цель изобретения - упрощение дат-чика и повышение его надежности.Поставленная цель достигается тем,что в датчике тока, содержащем шесть,1 реобразователей Холла, расположенныхвблизи шины с контролируемым током,соединенных между собой последовательно одноименными потенциальными1электродами, первый, пятый и третийпреобразователи Холла установленыперпендикулярно одной из граней шины,одноименными потенциальными электродами в сторону этой грани, второй, 15шестой и четвертый преобразователиХолла установлены идентичным образом,у противоположной грани шины, первый,второй, третий и четвертый преобразователи Холла расположены у краев Щграней, пятый и шестой преобразователи Холла - у центра граней, трансформатор, имеющий первичную обмотку,подключенную к выходу генератора переменного .тока, и восемь вторичных з 5обмоток с одинаковым количествомвитков, из которых первые четыре одноименными вынодами раздельно присоединены к токовым электродам первого,второго, третьего и четвертого преоб- ЗОразоватвлвй Холла, пятая и шестая обмотки одними одноименными выводамираздельно соединены с одними токовымиэлектродами пятого и шестого преобразователей Холла, и усилитель, одинвходной зажим которого присоединен ксвободному потенциальному электродупервого преобразователя Холла, а вы.ход связан с выходом датчика, седьмаяи восьмая обмотки трансформаторавключены последовательно согласно с 40пятой и швстой обмотками соответственно и свободными выводами раздельносоецинены с другими токовыми электродами пятого и шестого преобразователейХолла, а свободный потенциальный 45электрод четвертого преобразователяХолла присоединен к другому входномузажиму усилителя,На фиг.1 изображена блок-схемадатчика; на фиг.2 - расположение преобразователвй Холла датчика относительно шины с контролируемым током.Датчик тока содержит преобразователи 1-б Холла, расположенные нблизиЫины 7 с контролируемым током, трансформатор 8 с одной первичной обмоткой9, подключенной к выходу генератора10 переменного тока, н восемью вторичными обмотками 11-18, имеющими одинаковое количество витков, усилитель 19 бОвыход которого связан с выходом датчика (фиг,1 и 2).Преобразователи 1-6 Холла (фиг.1)соединены между собой последовательноодноименными потенциальными электродами и образуют цепочку, выводы которой, связанные со снободными потенцн - альными электродами преобразователей 1 и 4 Холлаприсоединены ко входу усилителя 19, Вторичные обмотки 11-14 трансформатора 8; одноименными выводами присоединены к токовым электродам преобразователей 1-4 Холла, вторичные обмотки 15, 16 и 17, 18 соединены попарно последовательно-согласно и свободными одноименными выводами присоединены к токовым электродам преобразователей 5 и 6 Холла.Преобразователи 1, 5 и 3 Холла установлены перпендикулярно одной из узких граней шины 7, одноименными потенциальными электродами в сторону грани, Преобразователи 2, б и 4 Холла установлены таким же образом у противоположной грани инны 7. При этом преобразователи 1 и 3,и 4 Холла .расположены у краев узких граней шины 7 на уровнях ее широких граней, а преобразонатели 5 и б Холла - около центров узких граней,Преобразователи 5 и б Холла служат непосредственно для измерения тока, протекающего по шине 7, а преобразователи 1-4 Холла обеспечивают компенсацию помех, наводимых токами в соседних шинах в преобразователях 5 и б Холла.Датчик работает следующим образом.При включенном генераторе 10 переменного тока через токовые электроды преобразователей 1-6 Холла протекают токи Эу упранления, имеющие н каждом преобразователе одинаковое направление. При этом величина токов Зу управления в преобразователях 5 и б Холла вдвое больше, чем в .преобразователях 1 и 2, 3 и 4 Холла, за счет присоединения к токовым электродам каждого из преобразователей 5 и б Холла двух последовательно-согласно включенных обмоток 15 и 16, 17 и 18 трансформатора 8, что позволяет удвоить напряжение, прикладываемое к токовым электродам этих преобразователей 5 и б Холла.При наличии тока Ээ, в шине 7 между потенциальными электродами каждого преобразователя Холла возникает напряжениес(х .у 8 п,где у - коэффициент пропорциональности, учитынающий чувствительность преобразователяХолла;ВП - нормальная к плоскости преобразователя Холла составляющая вектора магнитнойиндукции н месте расположения преобразователя Холла.При этом силовые линии магнитного поля, создаваемого током 3 з , входя т в плоскость преобразователя 5 Хол- шинах прямоугольного сечения, Наибол 7 сверху, а в плоскость преобразова. - лее эффективно использование датчикателя 6 Холла снизу, в результате чего в автономных электроэнергетическихнапряжения между их потенциальными системах при повышенных требованияхэлектродами, равные по величине, име- к его габаритам и надежности, и налиют разные знаки, Соединение преобразо- чии высокого уройня помех, создаваевателей 5 и 6 Холла одноименными по- пах токами короткого эаьжкания в шитенциальными электродами приводит к нах соседних фидеров.суммированию выходных сигналов обоихпреобразователей 5 и 6 Холла, причемих сумма пропорциональна величине кон)Р Формула изобретениятролируемого тока виэм, протекающегопо шине 7Выходной сигнал преобразо- Датчик тока, содержащий шесть пре.вателей 5 и 6 Холла усиливается уси- образователей Холла, расположенныхлителем 19 и поступает на выход дат- вблизи шины с контролируемям током,15 соединенных между собой последовательПри расположении справа или слева но одноименными потенциальными электот.шины 7 с контролируемым током Эизмродами, первый, пятый и третийшины с током помехи на расстоянии, преобразователи Холла установлесоизмеримом с расстоянием между пре- ны перпендикулярно одной из граобразователями 5 и 6 Холла, напряженней шины, одноименными потенциальны-ность магнитного поля, создаваемого ми электродами в сторонуэтой грани,током помехи, в месте размещения пре- второй, шестой и четвертый преобразообразователей 5 и 6 Холла, оказывает- ватели Холла установлены идентичнымся соизмеримой с напряженностью маг- образом у противоположной грани шинитного поля, создаваемого контроли ны, первый, второй, третий и четверруемзм током Зил . При этом в сум- тый преобразователи Холла расположемарном сигнале преобразователей 5 и ны у краев граней, пятый и шестой6 Холла возникает сигнал помехи. Комт преобразователи Холла - у центра грапенсация этой помехи. осуществляется с ней, трансформатор, имеющий первичнуюпомощью преобразователей 1-4 Холла, 30 обмотку, подключенную к выходу генетакже соединенных между собой одно- ратора переменного тока, и восемьименными потенциальными электродами вторичных обмоток с одинаковым колиПри этом удвоенный сигнал помехи начеством витков, из которых первые че"выходе пары преобразователей 5 и 6тыре одноименными выводами раздельноХолла, компенсируется суммой сигналов 35 присоединены к токовым электродампомех пар преобразователей 1 и 2,первого, второго, третьего и четвер3 и 4 Холла, того преобразователей Холла,пятая иПри расположении шины с током по шестая обмотки одними одноименнымимехи над (под) шиной 7 с контроюируе- выводами раздельно соединены с одни-мым током Зрз, силовые шины магнитО ми токовыми электродами пятого и шесного поля, создаваемого током помехи, того преобразователей Холла, и усиливходят в плоскости преобразователей тель, один входной зажим которого1, 5 и 3 Холла сверху (снизу)а в присоединЕн к свободному потенциальплоскости преобразователей 2, 6 и 4 ному электроду первого преобразоватеХолла - снизу (сверху). При этом сиг ля Холла, а выход связан с выходомналы помехи преобразователей Холла датчика, о т л и ч а ю щ и й с ятакже взаимно компенсируются благода тем, что, с целью упрощения и повьыеРя соединению преобразователей 1-6ния надежности, седьмая и восьмаяХолла одноименными потенциальными обмотки трансформатора включены посэлектродами, и на выходе датчика Фор ледовательно-согласно с пятой и шесмируется сигналпропорциональный 5 О той обмотками соответственно и свокоитролируемому току изббодными выводами раздельно соединеныВзаимная компенсация помех иа вы с другими токовыми электродами питоходе преобразователей 1-6 Холла обес- го и шестого преобразователей Холла,печивается при любом другом Располо- а свободный потенциальный электродкении шины с током помехи. 55 четвертого преобразователя холла притакйм образом, предложенный датчик . соединен к другому входному зажимугока обеспечивает компенсацию помех усилителя.при любом расположении их источника,но при меньшем количестве используе- Источиики информации,мых преобразователей Холла, что уп-. 6 О принятые во внимание при экспертизерощает датчик и повышает надежность 1. Нриборы и техника экспериего работы. ментаф, Р 1, 1962, с. 124-128.Датчик может быть использован ". 2, Авторское свидетельство СССРдля бесконтактного измерения как по-Р 789770, кл. 0 01 й 19/00, 15,03,74стоянного,так и переменного тока в (прототип),Воловик Техред Й.йастелевич КорректорВ.Бутяга акт каз 1875 д.4/5 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 б Тираж 708 НИИПИ Государственного по делам изобретений. и 13035, Москва, Ж, Ра Подписноемитета СССРткрытийская наб.