Патент ссср 152705

Класс G OIr; 2le, 36а1

М 152705

Ф "-ЕИадЗттйд

1А-ГЧ

ОПИСАНИЕ ИЗОБ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Подписная группа М 9о

В. К. Кемпайнен

ОБМОТКА ИНДУКЦИОННОГО ДАТЧИКА ВЕЛИЧИНЫ ТОКА

Заявлено 8 декабря 1961 г. за № 754987/24-7 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» № 2 за 1963 r.

Индукционные датчики, представляющие собой немагнитный кольцевой сердечник с обмоткой, выполненной изолированным проводом прямоугольного сечения, намотанным на указанный сердечник в виде тороида, находят широкое применение в качестве чувствительного элемента в устройствах для контроля больших, в частности сварочных, токов. Под действием магнитного поля, создаваемого контролируемым током, в обмотке тороида индуктируется э. д. с. е, пропорциональная

Ж di производной этого тока по времени —, т. е. е=п, —, где ц,— коэфdf dt фициент взаимной индуктивности между током i и обмоткой тороида.

Тороид подключается к интегрирующей схеме, с выхода котброй снимается напряжение U„,, пропорциональное контролируемому току i.

При использовании электронного усилителя точность всего устройства в целом определяется стабильностью коэффициента р. Погрешность, обусловленная нестабильностью коэффициента р, может достигать 2зД .

Наибольшие отклонения р от номинала наблюдаются при нарушениях круговой симметрии магнитного поля вокруг контролируемого тока i вследствие сильных внешних (посторонних) полей, или же резких изгибов токоведущего проводника вблизи тороида. Теоретически это объясняется упрощением, вводимым в вывод выражения для коэффициента р у тороидов с обычным профилем провода обмотки.

Целью изобретения является повышение точности измерения величины тока с помощью индукционного датчика, выполненного в виде тороида. Поставленная задача решается в соответствии с изобретением путем повышения стабильности коэффициента взаимной индуктивности, № 152705 для чего обмотка датчика выполняется проводом, имеющим переменную по длине ширину, с постоянным по всей длине обмотки междувитковым зазором.

На фиг. 1 изображена часть обычной обмотки тороида; на фиг. 2— часть предлагаемой обмотки; на фиг. 3 и 4 — выделенные в большем масштабе сечения предлагаемой обмотки в узле 1 на внутренней поверхности кольца (фиг. 3) и в узле II на наружной поверхности кольца (фиг. 4); на фиг. 5 — обмотка, поясняющая возможный способ ее изготовления.

Как указывалось выше, обычно используемый вывод выражения для коэффициента взаимной индуктивности, осуществляемый на основе закона полного тока, недостаточно точен. При расчете потокосцепления магнитного поля с измерительной обмоткой предполагается, что число витков m> на единицу длины 1 есчь величина постоянная.

Между тем, строго говоря, такое допущение не является правомерным, Й ибо оно означает, что производная заменяется средним значеdl

Ьы нием

М

На фиг. 1 видно, что у тороида, в случае обычно принятых профиdt s лей обмотки, производная есть величина периодическая. На межdl витковых участках контура интегрирования она равна нулю, а на участках, где находится провод обмотки, достигает больших значений, увеличиваясь (при круглом сечении) от края к центру провода. Для

dw того, чтобы производная действительно оставалась постоянной на

dl всем пути интегрирования и тем самым была обеспечена стабильность коэффициента р, необходимо выполнить обмотку, как это предлагается, так, чтобы межвитковый зазор был сведен к минимуму (теоретически говоря, к бесконечно малой величине) и сечение провода было прямоугольным, а его ширина менялась вдоль витка.

Как это показано на фиг. 2 — 4, межвитковый зазор /, заполненный изоляцией (или без нее), постоянен по всей обмотке, провод же обмотки имеет постоянную толщину а, тогда как его ширина 0 на внутренней поверхности кольца сердечника имеет минимальное значение b (фиг. 3), а на боковых поверхностях кольца увеличивается вместе с увеличением расстояния до оси тороида по закону:

b = b —, где R и R< — расстояния от оси тороида. На внешнеи

Я1 поверхности тороида ширина провода наибольшая и равна b> (фиг. 4).

Такая обмотка может изготовляться по следующей технологии. От изоляции очищается одна из боковых поверхностей прямоугольного провода и очищенная поверхность пролуживается. После намотки провода на сердечник тороида межвитковые зазоры заливаются легкоплавким припоем С (фиг. 5). Припой в зазоре представляет собой единое целое с одним из витков, а от другого его отделяет слой изоляции провода.

При этом необходимо, чтобы удельное сопротивление припоя было близко к удельному сопротивлению материала провода и изоляция провода и материал сердечника обладали достаточной термостойкостью, позволяющей выдержать воздействие расплавленного припоя.

Предмет изобретения

Обмотка индукционного датчика величины тока, выполненная изолированным проводом прямоугольного сечения, . намотанным в № 152705 кольцевой сердечник, отличающаяся точности измерений, провод имеет перемежвитковый зазор постоянен по всей -0

Раг. 2 иг.

Составитель Л. О. Сольц

Редактор 3. А. Москвина Техред T. П. Курилко

Корректор О. Тюрина

Подп. к печ. 10/II — 63 г. Формат бум. 70Х108 / в

Зак. 317/14 Тираж 860

ЦБТИ при Комитете по делам изобретений и при Совете Министров СССР

Москва, Центр, М. Черкасский пер., д.

2/6.

Типография, пр. Сапунова, 2. виде тороида на немагнитный тем, что, с целью повышения менную по длине ширину, а длине обмотки. — делил О

dl

Риг 1

Объем 026 изд. л.

Цена 4 коп. открытий