Датчик степени насыщения магнитопровода электромагнитного устройства

(21) (22) (46) овыхияйст ю о енияс- гнит с дву азуют но рамок 5, нных между а асположенных птолненпых из изол лируемго ло я ко аст оро ости 6. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-исследовательский инс- титут автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизи рованных систем управления и радиоэлектроники(56) Источники вторичного электропи тания./Под ред, Ю.И. Конева, М.: Радио и связь, 1983, с. 280.Электронная техника в автоматике./Под ред. Ю.И, Конева, М,:. Сов. радио, 1978, вып, 10, с. 118.(54) ДАТЧИК СТЕПЕНИ НАСЫЩЕНИЯ МАГНИТОПРОВОДА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО УСТРОИС ВА(57) Изобретение относится к электронике.и может быть использовано в 83889 А В. 33/02// С 01 К 33 устройствах за ы полупроводни преобразователей от замагннчива трансформаторов, а также в устр вах контроля качества изготовле электромагнитных устройств. Цсл изобретения является повышение ности измерения помех выходного нала датчика и расширение функц нальных возможностей путем изм параметров локальных неоднородн тей. Датчик степени насыщения м топровада 1 электромагнитного у ройства содержит обмотку 2 выводами 3 и 4, которую обр включенных последователь собой витков провод на поверхности стер го магнитопровода в кальной магнитной н1583889 Изобретение относится .к электротехнике, в,частности к технике измерения переменных магнитных величин, и может найти применение в устройствах защиты полупроводниковых преоб-5 разователей от замагничивания трансформаторов, а также в устройствах контроля качества изготовления электромагнитных устройств.10Цель изобретения - повышение точности измерения помех выходного сигналаи расширение функциональных возможностей путем измерения параметров локальных неоднородностей.На фиг,1 изображен однорамочный датчик, установленный на участке магнитопровода электромагнитного устройства в области локальной неоднородности, введенной в тело магнитопровода (воздушный зазор); на фиг,2 - однорамочный датчик, установленный в области локальной неоднородности, выполненной на поверхности магнитопровода из ферромагнит ного материала; на фиг,3 - двухрамочный датчик, установленный у .зазора состыковки элементов сборного магнитопровода;,на фиг,4 - однорамочный датчик и схема его обмотки, вариант; на фиг.5 - двухрамочный датчик и схема витков его обмотки, вариант; на фиг.б - временная диаграмма выходного напряжения датчика, установленного в области локальной неоднородности, введенной в тело магнитопровода (паз, зазор, отверстие и т,д.), при прямоугольном напряжении питания электромагнитного устройства; на фиг.7 - временная 40 диаграмма напряжения на выходе датчика, установленного в области локальной неоднородности, выполненной на поверхности магнитопровода в виде ферромагнитного буртика (кольца, : 45 выступа), при питании электромагнитного устройства прямоугольным напряжением. Датчик степени насыщения (фиг.1-3) магнитопровода 1 электромагнитного устройства содержит обмотку 2 с двумя выводами 3 и 4, которая образует 1 включенных последовательно и согласно рамок например . 1=1,55 (фиг.1 и 2 )и 1 с=2 (фиг.3), выполненных из изолированных между собой витков провода и расположенных на поверхности стержня контролируемого магнитопровода 1 в области его локальной магнитной неоднородности б,Обмотку 2 датчика можно выполнитьна каркасе или в безкаркасном исполнении. Однако наиболее технологичныв изготовлении и удобны при установ-,ке на магнитопровод датчики, варианты конструкций которых приведенына фиг,4 и 5, Обмотку 2 этих датчиков навивают изолированным проводом7 на тонком гибком изоляционном материале 8 (например электрокартоне),на торцах которого для удержания витков рамок 5 предварительно сделанывырезы 9. Для получения дополнительной жесткости рамок 5 производятфиксацию их витков, например, путемпроклеивания клеем. Выполненный такимобразом датчик укладывают на поверхность магнитопровода 1 в области введенной или имеющейся локальной неоднородности 6. Сигнал на выводах 3и 4 датчика будет иметь максимальноепо уровню значение, если одна изсторон всех его рамок 5, лежащихна одной прямой, будет расположенапо границе локальной магнитной неоднородности, лежащей в плоскости поперечного сечения стержня магнитопровоца 1. После установки датчикаего укрепляют на магнитопроводе 1путем склеивания торцов.Датчик работает следующим образом,При работе электромагнитного устройства происходит изменение основного магнитного потока в его магнитопроводе, Однако, изменяющийся основной магнитный поток не наводитЭДС в рамках 5 обмотки 2 датчика,бифилярный для этого потока, Но длямагнитного потока, вытесненного через поверхность магнитопровода 1 вобласти локальной магнитной неоднородности 6, обмотка 2 датчика небифилярна и поэтому этот поток, охватываемый рамками 5, наводит в нихЭДС, которая пропорциональна скорости его изменения. Скорость изменениявытесненного магнитного потока пристабильных параметрах локальной магнитной неоднородности 6 и известномзаконе изменения основного магнитного потока (напряжения питания электромагнитного устройства), являетсяпараметром, по которому юднозначноопределяется уровень намагничиваниясердечника магнитопровода 1, Значе1583889 ние напряжения на выводах 3 и 4 датчика, который установлен в области локальной неоднородности 6, введенной в тело магнитопровода (зазор, паз и т.д.), определяется выражением П = КС (2 -- 1) -У Я - -юф 9 см)п. И 1 с Ркс 1 Н сх где Б Кмгновенное значение напряжения на выводах датчика;постоянный коэффициент, зависящий от геометрии неоднородности и площади рамокдатчика;мгновенное значение напряжения первичной обмотки электромагнитного устройства;число витков обмотки датчика;число витков первичной обмотки электромагнитногоустройства;текущая магнитная проницаемость магнитопровода;текущая магнитная проницаемость неоднородности;площадь сечения магнитопровода нскорость изменения напряженийности магнитного поля в сердечнике магнитопроводаэлектромагнитного устройства,Напряжение на выходах датчика,который установлен у локальнойнеоднородности 6, представляющей собойферромагнитный буртик.(фиг,2) определяется как( 41) ж, ги сд Датчик степени насыщения магнитспровода электромагнитного. устройства,содержащий обмотку .из электропроводя. -40 щего материала, расположенную намагнитопроводе электромагнитногоустройства, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностиизмерения и расширения функциональных45 возможностей путем измерения параметров локальных неоднородностей,обмотка датчика выполнена в виде Квключенных последовательно и согласно рамок, уложенных на поверхностьмагнитопровода,Временные диаграммы напряжений на выводах 3 и 4 датчиков, установленных на магнитопровод электромагнитного устройства (фиг.1 и 3) при разнополярном "прямоугольном" напряжении питания, приведены на фиг.6. Длядатчиков, установленных на магнито-провод согласно фиг.2, осциллограммаприведена на фиг.7. Приведенные диаграммы соответствуют полному циклу перемагничиваниямагнитопровода от -В до +Вз и обратно. При движении рабочей точкипо линейному участку вебер-амперной.характеристики электромагнитногоустройства выходное напряжение датчика соответствует участку 10-11 (фиг.6 ц 7), На этом участке напряжениепрактически неизменно по уровню,По мере выхода рабочей точки на нелинейный участок вебер-амперной характеристики на выходе датчика формиру ется импульс напряжения, амплитудакоторого пропорциональна степенинасыщения (глубине захода рабочейточки в область парамагнетизма).иагкитопровода. Штриховой линией пока зана форма напряжения на выходе датчика при работе электромагнитногоустройства на линейном участке петлигистерезиса. По уровню выходногонапряжения можно оценить уровень насы щения магнитопровода и на этем принципе реализовать устройство для за-.щиты преобразователей от замагничивания трансформаторов. фо Р мул а и з о б р е т е.ни я л,Редактор А, К Заказ 2253 Тираж 579 Подписно ДНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ГКНТ СЧСР оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 10