RU1800374C

RU1800374C - Inductive current transducer

Info

Publication number: RU1800374C
Application number: SU914903615A
Authority: RU
Inventors: Борис Александрович Алексеев; Андрей Анатольевич Васильев; Виталий Николаевич Дорошенко; Владимир Николаевич Попов
Original assignee: Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им.Д.В.Ефремова
Priority date: 1991-01-18
Filing date: 1991-01-18
Publication date: 1993-03-07

Abstract

Использование: измерение импульсных токов до сотен килоампер. Сущность изобретени : индукционный датчик тока содержит тороидальную катушку с компенсационной петлей, последовательно с которыми включены два градиентометрических витка, которые выполнены проводом синусоидальной конфигурации, плоскости которых .перпендикул рны между собой, что позвол ет производить коррекцию полей помехи различной ориентации на датчик, а, также значительно повысить помехоустойчивость датчика к внешним пол м. 1 ил.Usage: measurement of pulsed currents up to hundreds of kiloamperes. Summary of the invention: the induction current sensor contains a toroidal coil with a compensation loop, in series with which two gradiometric turns are made, which are made by a sinusoidal configuration wire, the planes of which are perpendicular to each other, which allows correction of interference fields of different orientations to the sensor, and significantly increase the noise immunity of the sensor to external fields m. 1 ill.

Description

ч h

fefe

Изобретение относитс к измерительной технике, а более конкретно к измерительным преобразовател м импульсных токов до сотен килоампер в системах питани электрофизических установок.The invention relates to measuring technique, and more particularly, to pulse current transducers up to hundreds of kiloamperes in power systems of electrophysical installations.

Цель изобретени - повышение помехоустойчивости индукционного датчика тока.The purpose of the invention is to increase the noise immunity of an induction current sensor.

Цель достигаетс тем, что в индукционном датчике тока, содержащем тороидальную катушку, соединенную последовательно по току И встречно по аксиальному полю с компенсационной петлей, также последовательно по току подсоединены два градиентометрических витка, плоскости которых параллельны плоскости тороида, и оба витка выполнены проводниками синусоидальной конфигурации, причем плоскость синусоиды одного витка лежит в плоскости этого витка, а другого - на цилиндрической поверхности, перпенд кул рной плоскости тороида, причем суммарна площадь контуров, образованныхThe goal is achieved in that in an induction current sensor containing a toroidal coil connected in series with the current AND opposite the axial field with the compensation loop, two gradiometric turns are also connected in series with the current, the planes of which are parallel to the plane of the toroid, and both turns are made with sinusoidal configuration wires, moreover, the plane of the sinusoid of one coil lies in the plane of this coil, and the other on the cylindrical surface, the perpendicular to the plane plane of the toroid, and the total Area of contours formed

обмоткой катушки, компенсационной петлей и градиентометрическими витками, включенных с полем помехи согласно, выполн етс равной суммарной площади контуров , включенных встречно посредством коррекции амплитуды и периода синусоиды градиентометрических витков.the coil winding, the compensation loop, and the gradiometric turns included with the interference field according to are equal to the total area of the circuits included in the opposite direction by correcting the amplitude and period of the sine wave of the gradient turns.

При калибровке датчика вводитс помеха от источника помехи. Локальна коррекци конфигурации градиентометрических витков, производима по всей длине каждого витка, за счет изменени периода и амплитуды синусоиды описываемой проводником приводит к равенству площадей двух включенных встречно по полю интегральных контуров, образованных катушкой, петлей и витками.When calibrating the sensor, interference from the source of interference is introduced. A local configuration of the gradientometric coils is made over the entire length of each coil, due to a change in the period and amplitude of the sinusoid described by the conductor, the areas of the two integrated paths opposite the field formed by the coil, loop, and turns are equal.

Таким образом, введение градиентометрических витков синусоидальной конфигурации позвол ет повысить помехоустойчивостьThus, the introduction of gradientometric turns of a sinusoidal configuration allows to increase the noise immunity

индукционного датчика тока. /induction current sensor. /

00 О00 about

о соoh co

22

На чертеже изображен индукционный датчик тока.The drawing shows an induction current sensor.

Датчик содержит тороидальную катушку 1, компенсационную петлю 2 и градиен- тометрические витки 3 и 4, включенные последовательно потоку. Катушка 1 и петл 2 подключены к измер емому полю согласно , а витки 3 и 4 - встречно.The sensor contains a toroidal coil 1, a compensation loop 2, and gradiometric coils 3 and 4, connected in series with the flow. Coil 1 and loops 2 are connected to the measured field according to, and turns 3 and 4 are opposite.

При изменении измер емого тока в плоскости витков катушки 1 наводитс переменное магнитное поле, которое создает ток, вл ющийс мерой измер емого тока. Часть составл ющей пол помехи, параллельной оси тороида, компенсируетс за счет встречного включени контуров, образованных катушкой 1, петлей 2 и витками 3 и 4. Полной компенсации ЭДС помехи не происходит из-за неидеальности конструкции . Полна компенсаци достигаетс в процессе калибровки датчика, дл чего витки 3 и 4 выполнены проводником синусоидальной формы и имеют возможность смещени в ту или иную сторону. Синусоида витка 3 лежит в плоскости этого витка. Синусоида витка 4 лежит на поверхности цилиндра , соосного с тороидом. Сумма площадей проекций на плоскость тороида катушки 1 и петли 2, подключенных к осевому полю согласно, подбираетс равной сумме площадей проекции витков 3 и 4, включённых к этому полю встречно. Дл этого размеры катушки, петли и витка 4 фиксируютс в горизонтальных плоскост х, а площадь витка 3 в этой плоскости измен етс смещением проводника, образующего виток. Смещение проводника производитс дискретно при калибровке. Чем меньше период и больше амплитуда синусоиды, тем меньшее изменение площади витка на локальных участках может быть получено и тем точнее полна компенсаци в контуре. Синусоида витка 4 позвол ет аналогично измен ть площадь проекции этого витка на .плоскость, перпендикул рную горизонталь- ной составл ющей пол помехи, таким образом , чтобы площади проекций на эту плоскость контуров, образованных всеми элементами и включенных согласно, были равны включенным встречно. Таким образом , за счет искусственного изменени положени витков, достигаемого приWhen the measured current changes in the plane of the turns of the coil 1, an alternating magnetic field is induced, which creates a current that is a measure of the measured current. A part of the interference field component parallel to the axis of the toroid is compensated by the on-off switching of the circuits formed by the coil 1, loop 2 and turns 3 and 4. Full compensation of the EMF interference does not occur due to the imperfect design. Full compensation is achieved during the calibration of the sensor, for which the turns 3 and 4 are made with a sinusoidal conductor and can be biased in one direction or another. The sinusoid of coil 3 lies in the plane of this coil. The sinusoid of coil 4 lies on the surface of a cylinder coaxial with the toroid. The sum of the projection areas onto the plane of the toroid of the coil 1 and the loop 2 connected to the axial field according to, is selected equal to the sum of the projection areas of the turns 3 and 4 included in the opposite direction. For this, the dimensions of the coil, loop and coil 4 are fixed in horizontal planes, and the area of coil 3 in this plane is changed by the displacement of the conductor forming the coil. The offset of the conductor is discrete during calibration. The shorter the period and the greater the amplitude of the sinusoid, the smaller the change in the area of the coil in the local areas can be obtained and the more accurate the compensation in the circuit. The sinusoid of coil 4 allows you to similarly change the projection area of this coil onto a plane perpendicular to the horizontal component of the interference field, so that the projection areas on this plane of the contours formed by all elements and included according to, are equal to those included in the opposite direction. Thus, due to the artificial change in the position of the turns achieved at

калибровке, получаютс дополнительные паразитные ЭДС, которые при суммировании с имеющимис дают баланс всех паразитных ЭДС. Использование синусоидальней формы проводника увеличивает его реальную длину, что позвол ет варьировать эффективную площадь витка смещением его участков в нужную сторону с минимальной дискретностью. При этом смещениеcalibration, additional parasitic EMFs are obtained, which, when summed with the existing ones, give the balance of all parasitic EMFs. The use of a sinusoidal shape of the conductor increases its real length, which allows us to vary the effective area of the coil by shifting its sections in the right direction with minimal discreteness. With this offset

проводника на соседних участках мало по сравнению, например, с витком из пр мого провода. Чем меньше период синусоиды и больше амплитуда, тем точнее и проще производитс регулировка.the conductor in neighboring sections is small compared, for example, with a coil of straight wire. The shorter the sinusoid period and the larger the amplitude, the more accurate and easier the adjustment.

Повышение помехоустойчивости позвол ет снизить не менее чем в п ть раз погрешность измерений датчика по сравнению с прототипом, обусловленную внешними шумовыми пол ми, а такжеThe increase in noise immunity allows reducing the sensor measurement error by at least five times in comparison with the prototype, due to external noise fields, as well as

уменьшить весогабаритные характеристики как самого датчика за счет облегчени магнитных экранов, так и отдельных устройств систем питани за счет более плотной их компоновки при сохранении их техническихto reduce the weight and size characteristics of both the sensor itself due to the lightening of magnetic screens and individual devices of power systems due to their denser layout while maintaining their technical

характеристик.characteristics.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и Индукционный датчик тока, содержащий тороидальную катушку и компенсационную петлю, которые соединеныFormula Induction current sensor containing a toroidal coil and a compensation loop, which are connected

последовательно-по току и встречно по ак-- спальному полю, отличающийс тем, что, с целью повышени помехоустойчивости , последовательно с катушкой и компенсирующей петлей включены дваseries-current and counter-ac-bedroom field, characterized in that, in order to increase noise immunity, in series with the coil and compensating loop included two

грэдиентометрических витка, плоскости которых параллельны плоскост м тороида, причем каждый градиентометрический виток выполнен синусоидальной конфигурации , а плоскость одного витка лежит вGradientometric coils, the planes of which are parallel to the planes of the toroid, with each gradiometric coil made in a sinusoidal configuration, and the plane of one coil lies in

плоскости тороида, плоскость второго витка лежит на цилиндрической поверхности, перпендикул рной плоскости тороида,, при этом суммарна площадь контуров, образованных обмоткой катушки, компенсирующей петлей и градиентометрическими витками, включенных с полем помехи согласно , выполнена равной суммарной площади контуров, включенных встречно посредством коррекции амплитуды и периода синусоиды градиентометрических витков .the plane of the toroid, the plane of the second turn lies on a cylindrical surface perpendicular to the plane of the toroid, while the total area of the contours formed by the coil of the coil, the compensating loop and gradientometric turns included with the noise field according to, is equal to the total area of the circuits included in the opposite direction by amplitude correction and the period of the sinusoid gradientometric turns.