Способ измерения тока

2) Автори изобретения И. Н. Сапранко оджанепе 7) Заявительеский институт АН Туркм изико- ге(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА е,"тарном 5 ич Изобретение относится к измерительной технике, и предназначено для бесконтактного измерения больших постоянныхтоков,Известен способ бесконтактного измерения тока, основанный на измерениимагнитного потенциала, действующеговдоль замкнутого контурами, охватываюИщего токопровод с измеряемым током."1.Определение силы тока осуществляетсяна основе известного закона полного томф Нм -игде Н - тангенциальная составляющаяннапряженности магнитного поля на участке дб замкнутогоконтура ЬДанный способ предусматривает одновременное измерение тангенциальнойсоставляюшей Д ф напряженности магнитногополя в и точках замкнутого контура, охватывающего токопровод, и определениесилыизмеряемого тока по сумме элементарных маги итных потенциалов Н; фи,йствуюших на каждом элементрезке Ь 9 замкнутого койтуиЗ 7 М мНеобходимая точность измерениятока может быть достигнута либо засчет увеличения числам-дискретных точек измерения, либо за счет точного определения коэффициента пропорциональ-.Иности между замеренным значением Йи истинным значением измеряемого тока в токопроводе 1.Известный способ обладает следуюшими недостатками, при высокой неоднородности магнитного поля, имеющейместо при протекании тока по токопроводу сложного профиля, для измерений тотребуется огромное количество высокоточных, а следовательно, дорогостоящихизмерителей чапрюкенности магнитног ополя, Попытка уменниения необходимогокол ества изчсрп:н.лей напряженностимагнитного поля за счет использования магнитных концентраторов поля (например, ферромагнитного ярма с определенным количеством немагнитных зазоров, в которых размещены измерительные 5 преобразователи) также наталкивается на ряд трудностей, обусловленных возможностью насыщения ферромагнитного ярма это резкое увеличение массы в зависимости от роста верхней границы 1 О динамического диапазона измеряемого тока, влияние гистерезиса ферромагнитного материала и др.Увеличение точности измерения за счет точного определения коэффициента пропорциональности между показаниями измерителей и истинным значением измеряемого тока также наталкивается на определенные трудности. В частности, из-за сложности профиля токопровода невозможно с достаточной для практики точностью получить значение этого коэффициента, а экспериментальное определение значения этого коэффициента требует проведения проверки и калибровки всей системы токо- провод-измеритель, в целом, т. е. требует изготовления специальных конструк ций токопроводов (например, монолитных с закрепленными на них измерителями напряженности поля). При этом калибровка такой системы в одном месте с последующим ее монтажем на рабочем месте со провождается погрешностями, возникаю " шими из-за наличия вблизи измерителя обратной ветви токопровода, посторонних ферромагнитных масс и т. и.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ измерения больших токов, основанный на измерении тангенциальной составляющей напряженности поля вИ -точках контура40 последовательно во времени и одновременно с измерением напряженности магнитного поля в И+1 точке пространстве, при этом магнитный потенциал, действующий в замкнутом контуре, определяют по за- ф меренному значению измеряемой составляющей в первой точке контура и по ее измеренным значениям в остальных Иточках контура с учетом относительного приращения этих значений за время пере- фф хода от измерения в первой точке к измерению к текущей точке которое определяют по приращению измеряемой величины в 1+1 точке пространства.Поскольку этим способом предусмат- И ривается измерение тангенциальной сос тавляюшей напряженности поля в точках, расположенных по контуру Ь последова 3 966608 4тельно во времени, то удается при минимуме средств (а именно, одним измерителем тангенциальной составляющей напряженности поля) достичь высокой точности измерения так как количествоточек измерений может быть сколь угодно большим. По количеству точек измерения, а также времениизмерениянапряженности поля, определяют времяТ, измерения тока Э", т, е,и= Ит и,Указанный способ обеспечивает высокую точность измерения, возможностьпроведения измерений токов неограниченной величины, отсутствие влияний наточность измерений внешних источниковстационарных магнитных полей (поленамагниченных,тел, поле земного маг- .нетизма и т. и.), а также минимум тех-нических средств и экономических затрат, необходимых для его реализации,Из-за значительного времени измеренияследует указать преимущественную область применения известного способапроведение калибровки и поверки измерителей больших токов других системЯ.Однако точность измерения большихтоков известным способом ограниченавлиянием сторонних нестационарных магнитных полей (фоновых, аддитивных составляющих, например, поле тока соседней энергосистемы), Эти поля влияюткак на показания перемещаемого вдольконтура измерительного преобразователя, так и на показания стационарногоизмерительного преобразователя,Действительно, результирующий векторИ напряженности поля в любой точке1пространства определяется вектором Н .напряженности информационного поля ифодвектором Ц .напряженности аддитивного(фонового) поля, т. е.Наличие нестабильной во времени аддитивной составляющей напряженностиполя приводит к погрешности измерения,которая может быть представлена двумясоставляющими: аддитивной составляющей погрешности измерения, обусловленной влиянием аддитивной составляющей напряженности поля на результатизмерения тангенциальной составляющейнапряженности поля вМ точках, расположенных по контуру ( и мультипликативной составляющей погрешности измерения, обусловленной воздействием аддитивной составляющей напряженностиполя на стационарный измерительный9 9666 пульсов. К второму входу преобразователя 8 аналог-число импульсов (вход управления коэффициентом передачи преобразователя) подсоединены посредством суммаФ тора 9 выходы преобразователей 10 и 5 11, которые стационарно размещены по разные стороны от токопровода 1, На образующей установлен датчик 12 положения каретки 3, синхронизируюший рабочие циклы преобразователя 8 аналог- число импульсов. К выходу преобразователи 8 аналог-число импульсов подключен счетчик 13 импульсов, поступаю щих за время измерения напряженности поля во всех точках измерительного кон- И тура. К выходу счетчика 13 импульсов подключен регистрирующий прибор Х 4. К выходу сумматора 9 подсоединен аналого-цифровой преобразователь 1526В исходный момент вреьениФ при нахождении каретки 3 в положении, совпадающем с одной изреперных точек 6, осуществляется измерение тангенциальной составляющей напряженности магнит ного поля в этих точках и вычисление результирующего магнитного потенциала, действующего на двух симметрично/расположенных участках измерительного контура, 30 10 где Ь периметр контура,Следовательно, суммарное количество импульсов счетчика 13, зафиксированное регистрирующим прибором 14, является Для этого выходные сигналы с преобразователей 4 и 5 через сумматор 7 подаются на вход преобразователя 8 аналог-число импульсов, Одновременно с указанными измерениями посредством преобразователей 10 и 11 измеряется напряженность поля в двух стационарных й +1 и й+2 точках, расположенных по обе стороны от токопровода 1. Выходные сигналы преобразователей 10 и 11 посредством сумматора 9 подаются на вход аналого-цифрового преобразователя 15 и вход управления коэффициентом передачи преобразователя 8. Измерения во всех ранее указанных точках производится одновременно. Это достигается за счет синхронизации преобразователя 8 ,аналог-число импульсов от датчика 12 положения каретки 3, В некоторый исходный момент времени под действием результирующего выходного сигнала сумматора 9 коэффициент передачи преобразователя 8 аналог-число импульсов принимает свое номинальное значение К .о и Кроме этого, в этот момент фиксируется показание аналог-цифрового преобразователя 15, Приэтом можно записать выражение для мгновенного значения выходного напряжения сумматора, соответствующее моментуО:Ии(Ч .Ч )ЧО о (Ч Ь ц +,Количество импульсов, поступивших с выхода преобразователя 8 аналогъчисло импульсов на счетчик 13 в исходный момент времени ЬМ, =К.н", Ч +Че( )Ч.К моменту проведения второй группы измерений каретка 3 перемешается по направляющей 2 до совпадения со следующей реперной точкой. В этом положении производится очередное измерение тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля в двух соотг. ветствуюших точках измерительного контура и соответствующих двух стационарных точках измерений, При этом под воздействием выходного сигнала сумматора 9 коэффициент передачи преобразователя 8 аналог-число импульсов принимает зна.- чение, устанавливаемое с учетом относительного измерения уровня выходного сигнала сумматора 9, т. е,Н,"р(Чцуь+) Ч а и+ Ч 1к, =ко Иа" О (и+) ф" Е(и. М +Ч:к, -о ч Таким образом, в момент времени 1 на вход счетчика 13 поступает количество импульсов% иЙя.- а Ч оЧЕ(г.)фча(и 2+2) )ЧФ,ф 22.Для суммарного количества импульсов, зарегистрированного счетчиком 13 за время обхода каретки: половины периметра направляющей 3 (т. е. за "- циклов измерений), можно запиеать вы- ражение 7 " ичм о офУмножив и разделив полученное выражение на дЕ (расстояние между соседними точками измерения, расположенными на измерительном контуре, получим11 966608 величиной однозначно определяющей (при м известном значении К и а 8 ) значение из- м мерямого тока 3 в момент времени т. н Точность измерения тока при этом опре .депяется точностью установки значенийм К о и Ь и в незначительной степени зав висит от наличия токопроводов соседних1энергосистем, Исходя из показаний ре- я гистрируюшего прибора 14, могут бытьс, использов ны для корректировки коэффи циента передачи аналого-цифровой преоб- м разователь 15. В дальнейшем, при прове- п денни проверки системы первичные преобразователи 10 и 11-сумматор 9-аналого- н цифровой преобразователь 15 могут быть 15 н использованы в качестве стационарного и измерительного средстм больших токов, . д в то время как остальная часть рассмат- н риваемого измерительного комплекса может быть использомна для проверки.на 20 месте, в рабочих условиях эксплуатации других аналогичных измерительныхсредств больших токов. 12 Формула изобретения Способ измерения тока, осномнный на измерениях тангенциальной составляюшей напряженности магнитного поля вточках замкнутого контура, охватывающего токопровод с измеряемым током, измерении напряженности поля в И +1 точке пространства, проводимых синхронно с измерениями тангенциальной составляющей напряженности в И точках контура, определении значения иэмеряеого тока суммированием результатов изерения тангенциальной составляющей апряженности, магнитного поля в И точках контура с учетом относительного изенения напряженности магнитного поля ю+1 точке пространства за временной интервал между проводимыми нзмереними, о т л и ч а ю ш и й с я тем, чтоцелью минимизации погрешности измерения, обусловленной влиянием внешнего агнитного поля, замкнутому контуру ридают форму, имеющую центральную ось симметрии, измерения тангенциальой составляюшей напряженности магнитого поля осуществляют одновременно в опарно симметричных точках контура, ополнительно измеряют составляюшую апряженности магнитного поля в И+2 точке пространства, расположенной симметрично относительно оси симметрии (3)+1) точки пространства, причем суммирование результатов измерения тангенциальной составляюшей напряженности магнитного поля в и точках контура осуществляют с учетом относительного изменения усредненного значения напряженностей поля в В +1 и И+2 точках пространства. 1Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР% 474753, кл. 6011 19/00, 1973.2. Авторское свидетельство СССР позаявке М 2976735/18-21,л. 6018 19/00, 03.09.80,Составитель В. Костиндактор Е. Дичинская Техред З.Палий, Корректорэ 7836/62 ., Тираж 717 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 пиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Шароши