Магнитный датчик тока

(19) (11) 1)4 НО ТЕН ВУ К АВТОРСКОМУ ТЕЛ.925(088.8) п 1 т о типа, торого ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗ(56) Гребенник В.И. Построение быстродействующей защиты от короткогозамыкания по принципу совпадения двухсигналов. - В кн,: Преобразование параметров электрической энергии.Киев: Наукова думка, 1976, вып. 2,с. 142-149,Глух Е.М., Зеленов В,Е. Защитаполупроводниковых преобразователей,М.: Энергоиздат, 1982, с. 107-109,(54)(57) 1. МАГНИТНЫЙ ДАТЧИК ТОКА,содержащий магнитную систему с,воз"душным зазором, охватывающую первичную обмотку, включенную последовательно с нагрузкой, и обмотки смещения, включенные в цепь источника тока, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, .с целью расширения Функциональных возможностей путем использованияв качестве датчика скорости нарастания тока и уменьшения потребляемоймощности, в воздушном зазоре магнитной системы установлен замкнутый маг нитопровод, внутри которого с воздушным зазором расположен вспомогательный магнитопровод, по обе стороны которого на замкнутом магнитопроводе размещены упомянутые обмотки смещения, соединенные последовательно и согласно одна с другой, причем выходы обмоток смещения служат выходными зажимами (атчика.2. Датчик по п. 1, о т л и ч аю и й с я тем, что замкнутый магии опровод выполнен в виде тороидального сердечника. 3. Датчик по п. 1, о т л и ч аРЪ ю щ и й с я тем, что замкнутый магнитопровод выполнен в виде шихтованного сердечника, броневог центральный магнитопровод ко имеет воздушный зазор.4. Датчик по пп. 1-3, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью получения дополнительного выхода датчика, гальванически не связанного собмотками смещения, на замкнутом магнитопроводе по обе стороны от вспомогательного магнитопровода расположены соединенные последовательно и согласно одна с другой две дополнительные обмотки, свободные концы которых служат дополнительными выходами датчика.1181036 дфге=И Из уравнений )+ г фЯ+ 4 ф следует р+ 1 о 1 1 + о 1 Так как Кг ТАК+ К1- 1г1 те Изобретение относится к областинизковольтных электрических аппара)гов, в частности к датчикам тока, используемым в устройстве защиты от токов короткого замыкания. 5Цель - расширение функциональныхвозможностей путем использования вкачестве датчика скорости нарастаниятока и уменьшения потребляемой мощности и получение дополнительного выхода 1 Одатчика, гальванически не связанногос обмотками смещения, На фиг. 1 и 2показаны варианты исполнения конструкции датчиков на фиг, 3 - осцил. -лограммы переменных величин, 15Датчик (фиг. 1) состоит из шины 1(первичная обмотка), через которуюпроходит ток нагрузки, магнитной системы 2 с воздушным зазором, замкнутоймагнитной системы 3 ввиде.тороидаль" 20ного сердечника иэ материала с прямоугольной петлей гистерезиса, раэмещенной в воздушном зазоре системы 2(или бронированйая магчитная система,25фиг, 2)магнитопровода 4, расположен-;,ного внутри сердечника 3, обмоток 5и 6 смещения, индуктивности 7, реэис"тора 8, источника 9 постоянного регулируемого напряжения, выходных зажимов 10 и 11. Элементы 7 и 9 образуют ЗОисточник тока. При отсутствии тока вшине сердечник 3 под действием токапротекающего по обмоткам 5 и 6,насьпцен, т,е, магнитная индукция равна индукции насьпцения Вб, В левой и 35правой половинах сердечника магнитные потокии У одинаковы и соответственно равны= Вв 8где 8сечение сердечника,При протекании в шине 1 ностоянного тока, меньшего тока уставки защиты 1, через магнитную систему 2и магнйтопровод 4 проходит магнитныйпоток У, .Разность магнитных потенциалов 5между точками А и Б равна ЯБ 4 гегде У - магнитный поток в магнито 4проводе 4; 50Й - магнитное сопротивление(в основном) воздушньк зазоров между магнитопроводом 4и сердечником 3 (сечение магнитопровода выбирается из 55условия его насьпценного состояния при токах не менее1)2Если Уяп с дУ, поток т"г не изменяется и остается равным Уэ. Потоктакже остается равным Уэ , так как ПЯв и У по контуру магнитопровод 4- правая половина сердечника 3 складываются. Поэтому ф 4 = 9, иКгБАБ 1 7+К где К - в основном магнитное сопротивление воздушных зазоровмежду магнитной системой 2и сердечником 3 (посколькуразмеры системы 2 выбираются иэ условия отсутствия насыщения при токах не менее1).Если ток в шине изменяется во времени, но выполняется неравенство П яБ с И, то так как Р и 9 г остаются практически неизменными, то ЭДС на зажимах катушек равна нулю (если даже учесть, что на участке насыщенияФ 0 и имеет место изменение потока, то так как в правой обмотке поток У 5 увеличивается, а в левой Р уменьшается, то результирующая ЭДС также близка к нулю).Параметры обмоток, ток , и данные конструкции выбираются из условия, чтобы при токе уставке П = И 1 . Поэтому при возникновенйи тока короткого замыкания ЭДС, близка к нулю при 1 с 1.При 11, так как ЦЯ,Я, поток Рг уменьшается, тогда как э остается равным фз . Поэтому на обмотке возникает ЭДС, равная3 1181Таким образом, выходной сигналдатчика, пропорциональный скоростиизменения тока, возникает толькопри токе, большем тока уставки. Придальнейшем увеличении тока 1 происходит уменьшениеи при токе 1,поток Р достигает значения, равного 9 з, т.е. произойдет повторноенасыщение левой половины сердечника,но в обратном направлении. Поэтому 10при токах 11 ЭДС на зажимахопять становится близкой к нулю. Припротивоположном направлении тока короткого замыкания происходит уже перемагничивание правой половины сердечника, но полярность импульса ЭДСне изменяется,Таким образом, датчик может бытьиспользован в устройствах защит цепей переменного и постоянного тока, 20Вместо тороидального сердечника 3и магнитопровода 4 замкнутая магнитная система может быть выполнена ввиде шихтованного сердечника броневого типа, центральный магнитопровод 25которого имеет воздушный зазор (фиг.2).Кроме того, на фиг. 2 показаны соединенные последовательно и согласноодна с другой две дополнительные обмотки 12 и 13, свободные концы кото- орых являются дополнительными выходными зажимами 14 и 15 датчика, гальванически не связанными с обмотками5 и 6 смещения. Изменение 1 может 036 4выполняться путем регулирования Били конструктивно с помощью изменения К или В за счет воздушных зазоров и их сечений,К выходу датчика подключаются пороговый элемент с запоминанием или задержкой на опускание с высоким входным сопротивлением,Меньшие габариты и потребляемаямощность предлагаемого датчика посравнению с описанными достигаютсяза счет деления ампер-витков первичнойобмотки. Ампер-витки обмотки смещенияИ не равны 91 = й,1 = 1, аравныУд = 1 - 8 - ,Ко Ъ+В,Поэтому объем меди обмотки смещениязначительно снижается. Меньшее сечение основного магнитопровода достигается за счет уменьшения магнитногопотока, так как в цепи магнитопроводавведен воздушный зазор.Таким образом, по сравнению с известным предлагаемое устройство совмещает функции датчиков тока и скорости нарастания тока, что в свою очередь позволяет вместо двух датчиков установить один датчик с меньшими габаритами и меньшей стоимостью, а также дает возможность применять предлагаемый датчик в цепях как постоянного, так и переменного тока.,едакто 55 Тираж 619 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., Подписно аказ 5941 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул; Проект