Линейный датчик тока

Полезная модель относится к физике, в частности, к измерениям электрических величин, и может найти применение при измерении величин токов при помощи линейных датчиков тока. Полезной моделью решается задача создания линейного датчика тока, лишенного отмеченных выше недостатков, и обладающего относительно простой конструкцией при высокой эксплуатационной надежности. Для решения поставленной задачи в линейном датчике тока, содержащем токоведущий элемент и узел создания э.д.с., содержащий, по крайней мере, одну, основную, обмотку, содержащую n витков, где n любое число >2, предложено, согласно настоящей полезной модели, витки основной обмотки выполнить в форме прямоугольника, предназначенного для размещения на токоведущем элементе и плотного прилегания к токоведущему элементу таким образом, что большая сторона прямоугольника располагается на токоведущем элементе вдоль его оси, а продольная ось обмотки перпендикулярна оси токоведущего элемента; кроме того, узел создания э.д.с. может содержать дополнительную обмотку, идентичную основной, размещенную оппозитно ей и соединенную последовательно с ней; кроме того, основная обмотка может содержать каркас, выполненный из эластичного материала, обеспечивающий охват токоведущего элемента.

Полезная модель относится к физике, в частности, к измерениям электрических величин, и может найти применение при измерении величин токов при помощи линейных датчиков тока.

Известен линейный датчик тока компании HONEYWELL, содержащий токоведущий элемент и узел создания э.д.с., при этом узел создания э.д.с. выполнен в виде магнитопровода кольцеобразной формы с зазором, в котором размещен датчик Холла [Л. 1].

Известен также линейный датчик тока компании HONEYWELL, содержащий токоведущий элемент и узел создания э.д.с., при этом узел создания э.д.с. выполнен в виде магнитопровода кольцеобразной формы с зазором, в котором размещен датчик Холла, на части кольцеобразного магнитопровода размещена обмотка, соединенная с датчиком Холла [Л. 2].

Описанные в [Л. 1] и [Л. 2] линейные датчики тока обеспечивают широкий диапазон измерения токов, однако, они характеризуются довольно сложной конструкцией вследствие наличия кольцеобразного магнитопровода и датчика Холла, а датчик тока по [Л. 2] - обмотки, нанесенной на кольцеобразный магнитопровод и, следовательно, относительно невысокой эксплуатационной надежностью. Кроме того, процесс измерения посредством этих датчиков тока состоит в размещении токоведущего элемента внутри кольцеобразного магнитопровода, что, в свою очередь, ограничивает область применения таких датчиков вследствие ограниченного размера внутреннего диаметра кольцеобразного магнитопровода и размеров токоведущего элемента.

Кроме того, описанные выше датчики тока требуют дополнительного источника питания, что значительно усложняет задачу в сетях на высокое напряжение.

Полезной моделью решается задача создания линейного датчика тока, лишенного отмеченных выше недостатков, и обладающего относительно простой конструкцией при высокой эксплуатационной надежности.

Для решения поставленной задачи в линейном датчике тока, содержащем токоведущий элемент и узел создания э.д.с., содержащий, по крайней мере, одну, основную, обмотку, содержащую n витков, где n любое число >2, предложено, согласно настоящей полезной модели, витки основной обмотки выполнить в форме прямоугольника, предназначенного для размещения на токоведущем элементе и плотного прилегания к токоведущему элементу таким образом, что большая сторона прямоугольника располагается на токоведущем элементе вдоль его оси, а продольная ось обмотки перпендикулярна оси токоведущего элемента; кроме того, узел создания э.д.с. может содержать дополнительную обмотку, идентичную основной, размещенную оппозитно ей и соединенную последовательно с ней; кроме того, основная обмотка может содержать каркас, выполненный из эластичного материала, обеспечивающий охват токоведущего элемента.

Полезная модель поясняется на примере выполнения чертежами: фиг.1, 2 и 3, на которых изображены различные варианты реализации заявляемого датчика тока, их общий вид, и фиг.4, на которой представлен вид сверху варианта реализации, представленного на фиг.1; на фиг.5 представлен вид сбоку (слева) варианта реализации датчика тока, представленного на фиг.3. Его вид справа его не приведен, так как он идентичен виду слева.

Линейный датчик тока по первому варианту его реализации содержит узел формирования э.д.с., выполненный в виде обмотки 1, состоящей из витков 2, число которых может быть как целым, так и дробным, но большим двух. При этом обмотка 1 имеет прямоугольную форму и снабжена отводами 3 и 4. Кроме того, датчик тока содержит токоведущую шину 5.

Датчик тока по второму варианту его реализации содержит узел формирования э.д.с., выполненный в виде двух идентичных обмоток 1 и 6, состоящих из витков 2 и 7, при этом число витков каждой из обмоток 1 и 6 может быть как целым, так и дробным, но большим двух. Кроме того, обмотка 1 снабжена отводом 3, а обмотка 6 снабжена отводом 8. Обмотки 1 и 6 имеют прямоугольную форму и расположены оппозитно друг другу, а их витки 2 и 7 соответственно соединены между собой последовательно, а токоведущий элемент (плоская шина) 5 находится между обмотками 1 и 6.

Датчик тока по третьему варианту его реализации содержит каркас 9, выполненный из эластичного материала, на котором размещена обмотка 1 с витками 2. При этом токоведущий элемент (объемный проводник круглого сечения) 5 охвачен обмоткой 1.

Линейный датчик тока работает следующим образом.

Датчик тока по первому варианту располагается и закрепляется на токоведущем элементе (шине) 5 таким образом, что большая сторона прямоугольника обмотки 1 располагается вдоль оси шины 5, а продольная ось обмотки 1 перпендикулярна оси шины 5.

Датчик тока по второму варианту устанавливается на токоведущем элементе (шине) 5 таким образом, что шина 5 располагается между обмотками 1 и 6, при этом большие стороны прямоугольников обеих обмоток 1 и 6 располагаются вдоль оси шины 5, а продольные оси обмоток 1 и 6 перпендикулярны оси шины 5.

Датчик по третьему варианту, имеющий каркас 9, выполненный из эластичного материала устанавливается на токоведущем элементе (проводнике круглого сечения) 5 таким образом, что большая сторона прямоугольника обмотки 1 располагается вдоль оси проводника 5, а продольная ось обмотки 1 перпендикулярна оси проводника 5, и охватывает проводник 5.

Установленный таким образом датчик тока фиксирует наличие тока в токоведущем элементе (плоской шине или проводнике круглого сечения) и передает полученную информацию на регистрирующие приборы.

В соответствии с заявляемым решением на одном из предприятий г.Екатеринбурга разработаны, изготовлены и испытаны линейные датчики тока. Положительные результаты испытаний датчиков тока подтвердили их работоспособность и широкие возможности практического применения в будущем.

Литература:

1. Журнал «Электронные компоненты», 3, 2007 г., с.121, рис.1.

2. То же, рис.2.

1. Линейный датчик тока, содержащий токоведущий элемент и узел создания э.д.с., содержащий, по крайней мере, одну основную, обмотку, содержащую n витков, где n - любое число >2, отличающийся тем, что витки основной обмотки имеют форму прямоугольника, предназначенного для размещения на токоведущем элементе и плотного прилегания к токоведущему элементу таким образом, что большая сторона прямоугольника устанавливается на токоведущем элементе вдоль его оси, а продольная ось обмотки перпендикулярна оси токоведущего элемента.

2. Линейный датчик тока по п.1, отличающийся тем, что узел создания э.д.с. содержит дополнительную обмотку, идентичную основной, размещенную оппозитно ей и соединенную последовательно с ней.

3. Линейный датчик тока по п.1, отличающийся тем, что основная обмотка содержит каркас, выполненный из эластичного материала, обеспечивающий охват токоведущего элемента.