Датчик тока

)5 НТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) Н ОПИСАН К АВТОРСКОМ ВИДЕТЕЛЬ иха О Опей(71) Донецкий политехнический инст(56) Авторское свидетельство СССРМ 506068, кл. Н 01 Р 40/06, 1973.Авторское свидетельство СССРМ 1755328, кл. Н 01 Е 40/06, 1989.(57) Использовани ке. Сущность: тран дечник 1 с то измерительной 3 и мотками и регулир рый может быть ли схемы. Благодаря 5 можно измерять вичных токов. 3 з.п е: в измерительнои технисформатор содержит серковедущей шиной 2, размагничивающей 4 обуемым элементом 5, котобо в виде резистора либо регулируемому элементу различные значения пер.ф-лы, 4 ил,Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в системах контроля тока силовых цепей технологическихпроцессов производства.Целью изобретения является устранениеуказанных недостатков и расширение области применения трансформаторных датчиков тока,Поставленная цель достигается тем, чтов датчик тока, содержащий замкнутый магнитопровод и размещенные на нем токоведущую шину и измерительную обмотку,дополнительно введена размагничивающаяобмотка с регулируемым элементом.Существенным отличием является то,что благодаря использованию отдельнойразмагничивающей обмотки со специальным регулирующим элементом, существенно расширяется диапазонразмагничивающего действия, а следовательно, значительно увеличивается крат-.ность измеряемого тока, Подобноготехнического решения авторами не обнаружено. Следовательно, заявляемое техническое решение соответСтвует критерию"существенные отличия".На фиг. 1 показана схема датчика тока,состоящего из замкнутого ферромагнитного сердечника 1, охватывающей его токоведущей шины 2, намотанных на сердечникизмерительной Зи размагничивающей 4 обмоток и внешнего регулируемого элемента5; на фиг, 2 - характеристика вход-выходдатчика тока; на фиг, 3 - первый вариантрегулируемого элемента, состоящего из переменного резистора 6; на фиг, 4 - второйвариант регулируемого элемента, состоящего иэ емкостей 7, 8. регулируемого резистора 9 и индуктивности 10.Устройство работает следующим образом.По токо ведущей шине 2 протекает измеряемый ток, который создает магнитный поток в магнитопроводе, Он наводит визмерительной 3 и размагничивающей 4 обмотках электродвижущие силы. Нагрузкойизмерительной обмотки 3 является устройство с большим входным сопротивлением и,, следовательно, ток в этой обмотке практичес ки отсутствует, Нагрузкой раз ма гн ичивающей обмотки 4 является регулируемыйэлемент 5. Ток, протекающий по размагничивающей обмотке 4, создает размагничивающий магнитный поток, величина которогоможет регулироваться регулируемым элементом 5, Таким образом, регулируя ток вразмагничивающей обмотке 4, можно добиться одного и того же номинального напряжения на выходе измерительной обмотки при различных значениях тока токоведущей шины 2. Степень размагничивания в каждом случае должна быть такой, чтобы номинальному напряжению на зажимах измерительной обмотки 3 соответствовало значение магнитной индукции в магнитопроводе 1, равное (0,15-0,25) Т. Это позволяет использовать предложенный датчик для контроля тока короткозамкнутых асинхронных двигателей, обеспечивая линейность характеристики вход-выход (фиг. 2) при 4-7 кратных пусковых токах. Таким об-.разом, благодаря регулируемому размагничиванию значительно сокращается число типоразмеров датчиков тока при использовании их для контроля тока электроустановок переменного токаразличной мощности.20 Возможные варианты реализации регулируемого элемента.1. Регулируемым элементом можетбыть резистивное сопротивление 6 (фиг.3), изменяющееся от.нуля до бесконечно сти. Техническая реализация датчика токас оегулируемым элементом в виде резистивного сопротивления, имеющего сечение магнитопровода 1,5 см, Мlразм. = 500,гЛиям, = 3000, позволило использовать его 30 для контроля тока асинхронных короткозамкнутых двигателей, номинальные токи которых изменялись от 30 А до 400 А,Однако, такое решение наряду с очевидной простотой реализации имеет некоторые 35 недостатки. Резистивное сопротивление необеспечивает нужного для наиболее эффективного размагничивания угла сдвига фаз между напряжением на зажимах размагничивающей обмотки 4 и током в ней. Это несколько сужает диапазон размагничивания и приводит к некоторому увеличению его габаритов.2. Регулируемым элементом может быть 45 цепь, схема которой представлена на фиг. 4,В этой схеме параметры элементов подо-браны таким образом, что при сопротивлениипеременного резистора 9 равного О, индук-тивность 10 и конденсатор 8 находятся в 50 области резонанса токов, тогда входное сопротивление регулируемого элемента стремится к бесконечности и размагничивание практически отсутствует. При возрастании сопротивления переменного резистора 9, 55 эквивалентное индуктивное сопротивлениепараллельного контура уменьшается от бесконечности до величины сопротивления индуктивности 10 и, следовательно, степень размагничивания возрастает. Когда сопротивление резистора 9 станет равным бесконечности, то имеет место последовательное соединение размагничивающей обмотки 4 с емкостью 7. и индуктивностью 10. П ри этом параметры емкости 7 подобраны таким образом, чтобы в последовательном контуре , имел место резонанс напряжений,-В этом случае степень размагничивания максимально возможная и существенно большая, чем при простом закорачивании размагничивающей обмотки 4, Это позволяет уменьшить габариты размагничивающей обмотки, а, следовательно, и всей конструкции при той же степени размагничивания. В случае применения этой схемы регулируемого элемента получены аналитические выражения для определения параметров элементов датчика. чщ 1 ьЯгкус З В,С 2=х- х 2 ло витков р гничивающей едняяоткитотаельниваюиаметки;чение 4,контролирая проводщей обмопровод емого тока;мость, материалаки 4; размагничиваюй обмоЯ - с магнитопровода; где УЧг -обмотки; 1 в -ток шины Й - ср ющей обм 1- час У У размагнимаксимальный контролируемый ина витка раэмагничиваВп - амплитуда магнитной индукции вмагнитопроводе при номинальном токе;Й - резистивное сопротивление схемы(фиг. 4);5 х = 2 л 1 ь- индуктивное сопротивление;11 - фактическое значение контролируемого тока;11хс 1 2С хс 2 2 л С сопРО тивление емкостей С 1 и С 2;.х 2 - сопротивление рассеяния размагничивающей обмотки 4.Датчиктока с регулируемым элементом посхемефиг. 4, имеющий сечение магнитопровода 1,5 СМ, Юlизм, = 500, Ю 2 = О/разм. 3000,2испытан при токах, номинальные значениякоторых изменялись от 20 до 700 А.Формула изобретения1. Датчик тока содержащий замкнутыймагнитопровод и размещенные на нем токо- ведущую шину, измерительную и размагни чивающую обмотки, о т л и ч а ю щ и,й с ятем, что, с целью расширения области применения, в нем установлен регулируемый элемент, соединенный с размагничивающей обмоткой.30 2, Датчик тока по и, 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что регулируемый элемент состоит из резистивного сопротивления.3. Датчик тока по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что регулируемый элемент выпол нен в виде двух емкостей, индуктивности ирегулируемого резистивного сопротивления, образующих смешанное соединение, причем в неразветвленный части цепи включена одна из емкостей, а индуктив ность подключена параллельно второй емкости и реэистивному сопротивлению, соединенных последовательно.