Трансформаторный датчик для измерения числа витков катушек

11 473966 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических Республик1) Зависим 2) Заявлен от авт. свидетельст 51) М. Кл, 6 01 г 29/20 1680150/24-7 6.07,71 с присоединением заявки Мо осулэрственный комитет овета Министров СССР по лелам изобретенийи открытий(32) Приорите Опубликовано Бюллетень М 22 06.75 621.317.39:(53) ата опубликования описания 15.09.75(71) Заявитель В. А, Солнцев иградский электротехнический им. В. И. Ульянова (ЛенинаМЕРЕН И ам для зделий: акторов, на комсновной ый датки для ржащие кнутый ной порасполоатушкой ики имерабочего от изметх катуИзобретение относится к устройствконтроля числа витков намоточныхкатушек трансформаторов, реле, контБольшинство этих устройств основанопенсационном способе измерения и оих частью является трансформаторнчик.Известны трансформаторные датчиизмерения числа витков катушек, содепрямолинейный ферромагнитный разосердечник с равномерно распределеего длине обмоткой возбуждения иженной в средней части сердечника кэталонных витков. Однако такие датчют относительно небольшую длинуучастка и значительные погрешностинения диаметра витков контролируемшек. Для уменьшения основной погрешности измерения в предлагаемом датчике секции катушки эталонных витков выполнены с одинаковым средним диаметром, равным среднему диаметру диапазона поперечных размеров контролируемых катушек, и размещены концентрично оси сердечника вплотную одна за другой в порядке возрастания числа витков секций так, что ближайшей к контролируемой катушке расположена секция с максимальным числом витков. Датчик может быть снабжен цилиндрической компенсационной катушкой с равномерно распределенной обмоткой, расположенной в средней части сердечника соосно так, что б она охватывает помещенные внутри нее эталонную и контролируемую катушки, а ее обмотка соединена последовательно и согласно с обмоткой возбуждения сердечника.Такое выполнение датчика позволяет умень шить погрешность измерения от изменениядиаметра контролируемой катушки.Для уменьшения погрешности измерения отизменения диаметра контролируемой катушки с одновременным увеличением длины рабочей зоны датчика он может быть снабжен компенсационной катушкой с неравномерной, увеличивающейся к концам катушки обмоткой, расположенной в средней части сердечника датчика и охватывающей помещенные внутри нее 20 эталонную и контролируемую катушки.На фиг. 1 схематично показано расположение секций обмотки катушки эталонных витков относительно друг друга и относительно контролируемой катушки в описываемом дат чике; на фиг. 2 - схема включения секцийобмотки катушки эталонных витков; на фиг. 3 - схема включения концевых компенсационных катушек; на фиг. 4 - датчик с внешней компенсационной катушкой, охваты вающей контролируемую и эталонную катуш 4739665 10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 65 ки; на фиг. 5 - то же, с внешней компенсационной катушкой, имеющей увеличивающуюся к концам обмотку,Датчик содержит сердечник 1 с намотанной на нем равномерно распределенной основной обмоткой 2 возбуждения, катушкой 3 эталонных витков с секциями 4 - 7 и контролируемой катушкой 8.Погрешность измерения может быть уменьшена при расположении каждого из участков обмотки секций 4 - 7 катушки эталонных витков (см, фиг. 2) в одной и той же (для данной секции) области магнитного поля сердечника. Для этого каждая секция выполнена путем намотки проводниками одновременно всех составляющих ее участков (например, девять проводников для секции, имеющей девять участков), Начала и концы проводников каждого из участков соединены между собой так, чтобы участки секции оказались включенными последовательно и согласно. От точек соединения участков сделаны отводы для подключения секций к переключателям устройства.Уменьшение погрешности датчика от изменения диаметра витков и длины контролируемых катушек достигается путем выполнения обмоток секций 4 - 7 катушки эталонных витков (см. фиг. 1) с одинаковым средним диаметром, равным среднему диаметру заданного диапазона размеров контролируемых катушек, а также путем расположения секций вплотную, одна за другой, в порядке уменьшения числа витков секции относительно контролируемой катушки. Например, секция 7 катушки 3, имеющая 1000)(9 витков, расположена ближе к контролируемой катушке 8. За этой секцией помещена секция 6, имеющая 100 р,9 витков, затем секция 10)(9 витков и секция 1(9 витков.Одновременная намотка участков секций обмотки позволяет расположить все участки секций катушки эталонных витков в одном и том же магнитном поле сердечника, что уменьшает и делает одинаковой погрешность каждого участка секции обмотки, Последнее упрощает введение поправок на погрешность секций обмотки и облегчает при необходимости ее компенсацию.Погрешность измерения датчика зависит также от числа витков эталонной и контролируемой катушек и расстояния между этими катушками. Чем больше число витков и расстояние между катушками, тем выше погрешность, поэтому расположение секций 4 - 7 катушки 3 относительно контролируемой катушки 8, показанное на фиг, 1, позволяет уменьшить погрешность измерения от изменения длины контролируемой катушки.Увеличение длины рабочего участка сердечника датчика достигается (см. фиг. 3) путем расположения по обоим концам сердечника 1 с равномерно распределенной основной обмоткой 2 возбуждения двух компенсационных катушек 9 и 10, имеющих неравномерную,увеличивающуюся к концам сердечника обмотку и включенных последовательно и согласно с обмоткой возбуждения. Одна из катушек, например катушка 10, выполнена съемной для обеспечения возможности установки на сердечник датчика контролируемой катушки 8, имеющей малый внутренний диаметр. Магнитные поля компенсационных катушек 9 и 10, складываясь с полем обмотки 2 возбуждения, усиливают результирующее магнитное поле по краям зонда, что, в свою очередь, вызывает увеличение длины рабочего участка датчика.Погрешность измерения датчика от изменения диаметра контролируемых катушек может быть уменьшена благодаря размещению катушки 3 эталонных витков и контролируемой катушки 8 (см. фиг, 4) внутри цилиндрической компенсационной катушки 11, расположенной соосно сердечнику 1 и включенной последовательно и согласно с обмоткой 2 возбуждения. Такое расположение и включение компенсационной катушки приводит к снижению основной погрешности измерения датчика. Это объясняется тем, что в связи с большим общим сопротивлением магнитной цепи сердечника 1 значительная часть потока катушки 11 не концентрируется в сердечнике, а распределяется в пространстве между сердечником и внутренней поверхностью катушки 11 и направлена навстречу потоку рассеяния основной обмотки 2, уменьшая тем самым его вредное влияние на эталонную 3 и контролируемую 8 катушки. Уменьшение погрешности измерения от изменения диаметра контролируемых катушек с одновременным увеличением длины рабочсй зоны датчика достигается также путем расположения катушек 3 и 8 (см. фиг. 5) внутри компенсационной катушки 11, имеющей неравномерную, расширяющуюся к концам катушки обмотку, включенную последовательно и согласно с обмоткой 2 возбуждения сердечника 1. При этом одновременно с компенсацией потока рассеяния обмотки 2 сердечника датчика увеличивается результирующий магнитный поток по краям рабочей зоны, что, в свою очередь, позволяет увеличить ее длину. Датчик работает следующим образом.Обмотку 2 возбуждения датчика вместе с включенными последовательно и согласно с ней компенсационными катушками 9 и 10 или 9 - 11 либо только с одной катушкой 11 подключают к источнику переменного тока. Эталонная катушка 3 соединена последовательно и встречно с контролируемой катушкой 8, насаженной на сердечник 1. Переключением числа витков секций 4 - 7 катушки 3 при помощи переключателей добиваются равенства э.д.с., наводимых в эталонной и контролируемой катушках магнитным полем сердечника датчика. Равенство э. д, с. отмечается по отсутствию отклонения нуль-индикатора. При этомвключенное число вигков эталонной катушки 3 равно числу витков контролируемой катушки 8.Предмет изобретения1. Трансформаторный датчик для измерения числа витков катушек, содержащий прямолинейный ферромагнитный разомкнутый сердечник с равномерно распределенной по его длине обмоткой возбуждения и расположенной в средней части сердечника катушкой эталонных витков, отличающийся тем, что, с целью уменьшения основной погрешности измерения, секции катушки эталонных витков выполнены с одинаковым средним диаметром, равным среднему диаметру диапазона поперечных размеров контролируемых катушек, и размещены концентрично оси сердечника вплотную одна за другой в порядке возрастания числа витков секций так, что ближайшей к контролируемой катушке расположена секция с максимальным числом витков. 2. Датчик по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью уменьшения погрешности измерения от изменения диаметра контролируемой катушки, он снабжен цилиндрической компен сационной катушкой с равномерно распределенной обмоткой, расположенной в средней части сердечника соосно так, что она охватывает помещенные внутри нее эталонную и контролируемую катушки, а ее обмотка сое динена последовательно и согласно с обмоткой возбуждения сердечника. 3. Датчик по п. 1, отл и ч а ю щи й ся тем,что, с целью уменьшения погрешности изме рения от изменения диаметра контролируемойкатушки с одновременным увеличением длины рабочей зоны датчика, он снабжен компенсационной катушкой с неравномерной, увеличивающейся к концам катушки обмоткой, 20 расположенной в средней части сердечникадатчика и охватывающей помещенные внутри нее эталонную и контролируемую катушки.Редактор еисоче Изд.1555 Тираж 902 ПИ Государственного комитета Совета Министров по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5