Способ измерения плотности тока в токопроводе и устройство для его осуществления

(5)4 С 01 к 1 ПИСАНИ АВТОРСКОМУ ОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Меерович Э.А, и др. Устройствона эффекте Холла для измерения посто-.янного тока на 160-200 кА. - Электротехника, 1971, М 3, с.37-41.Кузнецов И.ф. Измерение потерь втрехфазном массивном токопроводе. -Известия ВУЗов, Электромеханика,1962, В 12, с. 1297-1303.Авторское свидетельство СССРВ 799770, кл. С 01 К 19/00, 1974.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ТОКАВ ТОКОПРОВОДЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ,(57) 1. Способ измерения плотноститока в токопроводе, основанный наконтроле напряженности магнитногополя, создаваемого током, протекающим по токопроводу, о т л и ч а ю "щ и й с я тем, что, с целью упрощения, указанный контроль напряженности магнитного поля осуществляют вкаждой из двух точек, расположенныхна поверхности токопровода на линии,перпендикулярной направлению токав токопроводе на расстоянии друг от друга, много меньшем ширины токо- провода, и по разности напряженностей магнитного поля в указанных точках определяют плотность тока в элементарном сечении токопровода.2. Устройство для измерения плотности тока в токопроводе, содержащее преобразователь Холла, расположенный в магнитном поле, создаваемом током, протекающим по токдпроводу, холловские электроды преобразователя Холла связаны с регистрирующим прибором, а первый токовый электрод, расположенный в первом торце преобразователя Холла, подсоединен к первому полю- ЕС 2 су источника питания, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения, второй токовьгй электрод, расположенный во втором, противоположном торце преобразователя Холла, соединен с первым .токовым электродом, введенный третий токовый электрод, расположенный в середине преобразователя Холла между первым и вторым токовыми электродами, подключен к второму полюсу источника питания, а холловские электроды, расположенные в двух других противоположных друг другу торцах преобразователя Холла, размещены по разные стороны от третьего токового электрода на одинаковом расстоянии от него.Изобретение относится к электро-измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения плотности тока в токо- проводах. 5Цель изобретения - упрощение способа измерения плотности тока и устройства для его осуществления,Способ измерения. плотности тока в токопроводе основан на контроле 10 напряженности магнитного поля, создаваемого током, протекающим по токопроводу. В предлагаемом способе контроль напряженности магнитного поля осуществляют в двух точках, 15 расположенных на поверхности токо- провода на линии, перпендикулярной направлению тока в токопроводе,. на расстоянии друг от друга много меньшем ширины токоровода, и затем Ю по разности напряженностей магнитного поля в этих точках определеяют плотность тока в элементарном сечении токопровода.На чертеже изображена блок-схема 25 устройства для осуществления предлагаемого способа. Устройство для измерения плотности тока в токопроводе содержит преобразователь 1 Холла, имеющий пять электродов. Один токовый электрод 2, расположенный в середине преобразователя 1 Холла, подключен к одному из полюсов, например положительному, источника 3 питания а два других35токовых электрода 4 и 5, расположенных в торцах преобразователя 1 Холла, присоединены к другому(отрицательному) полюсу источника 3 питания. Устройство содержит также регистрирующий прибор б, например вольтметр, вход которого подключен к двум холловским электродам 7 и 8, расположенным в двух других торцах 9 и 10 преобразователя 1 Холла по разные стороны от токового электрода 2 на одинаковом расстоянии от него. При измерении преобразователь 1 Холла устанавливают на поверхности контролируемого токопровода 11.Устройство работает следующим образом,При включенном источнике 3 питания величины токов 1и 1 г 5 управ ления, протекающих от токового электрода 2 преобразователя 1 Холла к его токовым электродам 4 и 5, равны между собой, так как токовый электрод 2 расположен в середине преобразователя 1 Холла, и сопротивленияучастков преобразователя 1 Холла1между токовыми электродами 2 и 4и токовыми электродами 2 и 5 одинаконы, При этом при отсутствии токав контролируемом токопроводе 11 и,следовательно, отсутствии магнитного поля, создаваемого этим током,напряжение на выходе преобразователя 1 Холла, образованном его холловскими электродами 7 и 8,в чгэ гу и гвгде К д 7 и Я- сопротивленияучастков преобразователя 1 Холламежду токовым электродом 2 и холловскими электродами7 и 8 соответственно,равно нулю, так как холловские электроды 7 и 8 преобразователя 1 Холларавно удалены от его токового электрода 2 и К = 28.При наличии тока в контролируемом токопроводе 11 между холловскими электродами 7 и 8 преобразователя 1 Холла возникают напряжения,пропорциональные напряженностям маг.:нитных полей, создаваемых эмиттернымитоками, протекающими по элементарнымсечениям контролируемого токопровода11. При этом магнитное поле 12, создаваемое эмиттерныи,током 13, протекающим по сечению токопровода 11,расположенному под преобразователем1 Холла между его холловскими электродами 7 и 8, иа участке преобразователя 1 Холла с холловским электродом 7 направлено от токопровода11 в сторону преобразователя 1 Холла, а магнитное поле 14, создаваемоетем же элементарным током 13 научастке преобразователя 1 Холла схолловским электродом 8 направленоот преобразователя 1 Холла в сторонутокопровода 11.Величина напряженности магнитного поля, создаваемого током 13, равна15 1 дд Я г 2 Й 1. 2 Ъ12(2)20 3 78(1 =к (Н 1 г - Н 14 ) где- постоянная преобразователя 1 Холла.Поскольку Н= -Н 1, то с учетом (1) выражение (2) дЛя напряжения 378(,на выходе преобразователя 25 1 Холла принимает вид з 11902 где- расстояние межцу электрог дами 2 и 7 преобразовате-.ляХолла;- плотность тока 1, , протекающего по сеченйю токопровода 11, расположенно"му под преобразователем1 Холла между егоэлектродами 7 и 8;АБ - элементарное сечение токо- Опровода 11, расположенноепод преобразователем 1Холла, имеющее плотностьтокаПри этом напряжение871) 5 на выходе преобразователяХолла определяется, как1 юэН2 1,1 %эН7 2 фй 11-8 где 1, и 1 - расстояния междусечением токопровода 11 с током 11 и электродами 7 и 8 преобра- .зователя 1 Холла соответственно,Напряжение на выходе преобразователя 1 Холла, обусловленное током 15 с учетом (2), может быть представлено в виде(-, --- )(4) ,15- 7 Ю -8 75 4одинаково; При этом напряженности магнитного поля от тока 15 на участках,преобразователя 1 Холла могут быть выражены, как= сопз. Таким образом, напряжение на выходе преобразователя 1 Холла пропорционально плотности тока, протекающего по сечению контролируемого токопровода, расположенному под преобразователем 1 Холла между электродами 7 и 8.В то же время элементарный ток 15, протекающий по сечению токо- провода 11, расположенному вне преобразователя 1 Холла, создает магнитное поле 16( 17), направление которого на участках преобразователя 1 Холла, расположенных по разные стороны от токового электрода 2,Как следует из выражения (4),приуменьшении расстояния между холловскими электродами 7 и 8 напряжение З 0 на выходе преобразователя 1 Холла,обусловленное элементарными токами,протекающими вне участка токопрсвода 11, расположенного между электродами 7 и 8, стремится к нулю. Тем 35 самым обеспечивается компенсациявлияния магнитных полей внешних токов на измерение плотности тока наопределенном участке токопровода 11,причем с уменьшением расстояния меж ду электродами 7 и 8 преобразователяХолла степень этой компенсациивозрастает и повышается точность измерения. Располагая преобразователь 1 Холла над различными участками токопровода, можно измерить с высокой точностью плотность тока в эмиттерных сечениях токопроводов,1190275 рректор Т. Кол аз 6973/46 Тираж 747 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Раушская наб., д.4писно митета СССР крытий ал ППП "Патент", г.ужго Проектная,Составитель С.Вейскиедактор Е.Папп Техред М.Гергель