Бесконтактный датчик тока

 

Союз Советских

Соцквпксткческйх

Республик ii 746301 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 05.04.77 (21) 2473513/18-25 с присоединением заявки М

G 01 R 19/00

Государственный комитет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 07.07.80 Бюллетень,% 25 по делам изобретений н открытий (53) ЙК 533.9 (088,8) Дата опубликования описания 07.07.80 (72) Автор изобретения

Э, М. Сергеева (7I} Заявитель (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ДАТЧИК

ТОКА

Изобретение касается измерения электрических и магнитных величин, в частности измерения постоянного, переменного или импульсного тока в высоковольтных цепях с помощью электронного бескоитактного датчика тока.

Известны бескоитактные измерительные дат5 чики тока с диодами, которые располагают вблизи токоведущих проводов и принцип работы которых основан на взаимодействии магнитного поля .с электронным в вакууме11). !

О

Зти датчики обладают двумя существенными недостатками. Во-первых, выходное напряжение измерительного датчика зависит от его расстояния до токоведущего провода, во-вторых, на выходной параметр измерительного датчика

1$ значительно воздействуют внешние магнитные поля.

Наиболее близкка техническим решением к изобретению является бесконтактный датчик тока, охватывающий шину с измеряемым током выполненный в виде герметичного кольцевого баллона, внутри которого размещены плоский двухсторонний катод, по крайней мере два анода, состоящих из двух анодных колец, равно2 отстоящих от катода и расположенных по обе его стороны, при этом два плоских анодных кольца разных анодов расположены в одной плоскости и разделены зазором (2). Вся электронно-оптическая система датчика укреплена на массивном базовом кольце, закрепленном в свою очередь винтами на баллоне датчика.

Недостатком данной конструкции является ручная установка по отдельности каждого собранного анодного кольца и последующее винтовое закрепление, что приводит к децентрайии анодов и .неравномерности зазора между ними. Зто, в свою очередь, приводит к нестабильности параметров, асимметричности анодных токов во времени процесса, а в процессе длительной работы при циклическом включении напряжений и воздействии механических нагрузок при столь малых зазорах и децентрации возникают короткие замыкания, приводящие к потере работоспособности.

К тому же закрепление электронно-оптической системы на массивном базовом фланце

746301 4

15 з приводит к большой зависимости времени готовности бесконтактного датчика тока от теплового режима баллона и уменьшает точность измерения.

Целью изобретения является повышение стабильности параметров и обеспечение длитель. ности работы при циклическом включении напряжений в условиях механических нагрузок и уменьшение времени готовности. !

Это достигается тем, что в бесконтактном датчике тока, охватывающем шину с измеряемым током и использующем взаимодействие магнитного поля измеряемого тока с электрон-, ным потоком, выполненном в виде герметичйого кольцевого баллона, внутри которого размещен плоский кольцевой двусторонний оксидкатод и по крайней мере два анода, каждый из которых состоит из двух анодных колец, равноотстоящих от катода и расположенных по обе стороны его, при этом два анодных кольца разных анодов расположены в одной плоскости и разделены зазором, каждые два собранных плоских анодных кольца разных анодов, расположеннЫх по одну сторону катода и лежащих в одной плоскости, соединены в единый анодный узел, по крайней мере, тремя фиксирующими зазор керамическими пластинами с пазами, а к катоду, по крайней мере в трех местах, присоединены растяжки, закрепленные между двумя кольцевыми изоляторами с каждой стороны, которые также фиксируют расстояние между анодными кольцами.

На чертеже предоставлена изометрия единого катодно-анодного блока.

Он включает плоский кольцевой катод 1, имаощий с двух сторон оксиднае покрытие

2 и 3, и два анода, каждый из которых состоиг из двух плоских анодных колец 4, 5, 6 и 7, расположенных по обе стороны катода

1 на заданном расстоянйн от него, и плос кости которых перпендикулярны шине с измеряемым током. Таким образом, первый ""nc состоит, по отношению к катоду 1, из верхнего наружного плоского анодного кольца 4 и нижнего внутреннего анодного кольца 5, электрически соединенных перемычкой 8, а второй анод состоит из нижнего наружного анодного кольца 6 и верхнего внутреннего кольца 7, электрически соединенных перемычкой 9. Плос кие анодные кольца 4 и 7, 5 и 6, лежащие по одну сторону катода 1 и в одной плоскости, но принадлежащие разным анодам, разделены, по всей длине окружности зазором 10 и зазором 11 соответственно, равными 0,2 мм.

Расстояние между катодом 1 и упомя.. нутыми анодными кольцами устанавливается посредством керамических стоек 12 и 13.

Каждые два концентрично расположенные анодные кольца разных анодов - наружное 4 и

40 д

55 внутреннее 7, наружное 6 и внутреннее 5 - путем сварки соединены с точной фиксацией зазора между ними с помощью трех керамических пластин 14 и образуют два анодных узла,.

Керамические пластины 14 армированы лепестка ми 15.

При такой конструкции анодных узлов малые зазоры 10 и 14 по всей длине окружности между плоскими анодными кольцами 4 и 7, 5 и 6, равные 0,2 мм, а также точность расположения их в одной плоскости достигаются посредством строго фиксирующей оправки во время сборки и их сварки.

Анодные узлы и катод 1 собраны в единый катодно-анодный блок путем последовательного крепления сначала катода 1 между стойками 12 и 13 посредством растяжек 16 и фиксации анодных колец на стойках, После сборки единый катодно-анодный блок укрепляют на баллоне посредством керамических пластин 14 путем приварки лепестков 15 к баллону.

Для того, чтобы исключить короткие замыкания между плоскими анодными кольцами и устранить утечку по керамике, в керамических пластинах 14 сделаны пазы 17 шириной

2-3 мм, что на порядок больше = зора между упомянутыми анодными кольцами, расположенными в одной плоскости, Принцип действия бесконтактного. датчика тока основан на взаимодействии электронного потока двойного диода - датчика с магнитным полем измеряемого тока.

Во время работы, при протекании по шине измеряемого тока, вокруг нее создается пропорциональное току магнитное поле, вектор напряженности которого направлен перпендикулярно вектору электрического поля между катодом и анодами. Эти скрещенные магнитное и электрическое поля воздействуют на электронный поток, выходящий яз катода 1, искривляют траектории электронов, в результате чего электроннъй ноток смещается по поверхности анодов, при этом ток одного диода увеличивается, а другого уменьшается, и появляется разность потенциала. пропорциональна измеряемому току.

Бесконтактный датчик тока в сочетании с осциллографом или другим индикатором позволяет измерять постоянньй, переменньй либо импульсный токи.

Предлагаемая конструкция в дальнейшем, как при всех технологических операциях, так и при работе в статическом режиме и лри механических воздействиях, сохраняет постоянный зазор между собранными анодными кольцами, равный 0,2 мм, и точность расположения их в плоскости, что обеспечивает стаФормула изобретения

Составитель В. Ким

Редактор Т. Клюкина Техред О. Андрейко Корректор Ю. Макаренко

Подписное

Заказ 3931/31 Тираж 1019

UHHHIIH Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 7463 бв1ьность анодных токов в течение не менее

1000 ч срока службы, уменьшает асимметричность анодных токов в два раза.

Предлагаемая конструкция повышает точ- ность и стабильность параметров, кроме того, позволяет уменьшить время готовности от

30-40 до 5-10 мин. Данная конструкция позволяет уменьшить трудоемкость изготовления датчика, так как 1О исключены винтовые соединения, требующие совмещения различных элементов конструкции.

Стабильность параметров, в частности устранение ассиметричности анодных токов, пред- д лагаемого бесконтактного датчика тока позволяет уменьшить диапазон подстройки электрической схемы приблизительно в два раза путем уменьшения диапазона регулировки сопротивлений в анодных цепях и соответственно умень- О щения мощности источника питания.

Бесконтактный датЧик тока, охватывающий шину с измеряемым током, выполйенный в ви . де герметичного кольцевого баллона, внутри которого размещен а плоский кольцевой двустоОГ 6 ронний катод и по крайней мере два анода, каждый из которых состоит из двух анодных колец, равноотстоящих от катода и расположенных по обе стороны его, при этом два плоских анодных кольца разных анодов расположены в одной плоскости и разделены зазором, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности параметров, обеспечения длительной работы, при циклическом включении напряжений, при воздействии механических нагрузок и уменьшения времени го.товности, каждые два плоских анодных кольца разных анодов, расположенных по одну сторону катода и лежащих в одной, плоскости, соединены в единый анодный узел, по крайней мере, тремя фиксирующими зазор керамическими пластинами с пазами, а к катоду, по крайней мере в трех местах, присоединены с двух сторон растяжки, закрепленные между двумя изоляторами с каждой стороны, которые также фиксируют расстояние между анодными кольцами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Приборы для измерения электрических и магнитных величин. М.,: 1959, с. 11-18.

2. Авторское свидетельство СССР л"- 238002, кл. G 01 Я 19/00„ 3.08.64. (прототип),