Pasiūlymas yra iš elektronikos srities, o būtent elektros srovės matuokliai, naudojami kintamosios srovės matavimams bekontaktiniu būdu ir gali būti taikomi kontrolės bei patikros tikslams laboratorijos bei lauko sąlygomis.The offer is from the field of electronics, namely electric current meters used for non-contact AC measurement and can be used for control and inspection purposes in laboratory and field conditions.
Atliekant elektros energijos vartotojų naudojamos elektros galios patikrą pakanka išmatuoti kintamosios srovės Γ stiprį išoriniuose elektros tinklų įvaduose, esant žinomai tinklo įtampai U~ - 220 V (380 V tarp fazių). Tuo tikslu naudojamas kintamosios srovės matuoklis, turintis atvirąjį magnetolaidį su ant jo užvyniota antrine transformatoriaus apvija, kuri sujungta su kalibravimo rezistoriais ir preciziniu tiesiniu puslaidininkiniu detektoriumi, sukonstruotu panaudojant integrines grandines, pastoviosios įtampos maitinimo bloką, skaitmeninį voltmetrą su skaitiniu rodytuvu. Magnetolaidis padarytas “U” raidės pavidalo, kurio aukštis H, plotis D, o apačia užapvalinta pusapskritimiu, kurio spindulys R lygus pusei D, kai magnetolaidžio feromagnetinės juostelės storis W daug mažesnis už D. Antrinė transformatoriaus apvija padalyta į dvi vienodo apvijų skaičiaus riteles, kurios suvyniotos ant magnetolaidžio viena priešais kita aukštyje h, lygiu R, nuo apačios ir ritelių ilgis L lygus R, o atstumas l nuo ritelių viršaus iki magnetolaidžio galų padarytas taip, kad l daugiau už du R ir ritelės sujungtos nuosekliai. Magnetolaidis su ritelėmis patalpintas “U” raidės pavidalo izoliatoriuje, į kurio plyšį įstatoma pirminė transformatoriaus apvija - elektros laidas su tekančia juo matuojamąja kintamąja srove. Magnetolaidis su matavimo įtaisu sujungtas lanksčiu dvigysliu izoliuotu ekranuotu jungiamuoju laidu ir turi mechaninę jungtį, leidžiančią prijungti lengvą teleskopinį lakiklį, įgalinantį pakelti magnetolaidį iki 10 m aukščio nuo žemės ar kitos vietos paviršiaus. Analogas yra nepakankamai tikslus, matuojant santykinai dideles sroves I~ =100 -s- 300 A, dėl nepakankamo tiesinio dinaminio diapazono. Kitas analogo trūkumas yra nepakankama apsauga nuo išorinio kintamojo magnetinio lauko, kurį kuria kitais gretimais laidais tekanti kintamoji srovė (patentinė paraiška nuo 1996 06 27, Nr.96-091, teigiamas sprendimas paskelbtas Valstybinio patentų biuro oficialiame biuletenyje “Išradimai, pramoninis dizainas, prekių ir paslaugų ženklai, firmų pavadinimai”, 1997 m. Nr. 1).For the purpose of checking the power consumption of electricity consumers, it is sufficient to measure the AC uose amperage at the external power supply inputs at a known mains voltage of U ~ - 220 V (380 V between phases). For this purpose, an AC meter is used which has an open magnet wire with a secondary transformer winding wrapped around it, which is coupled to calibration resistors and a precision linear semiconductor detector constructed using integrated circuits, a dc power supply unit, and a digital voltmeter with a digital display. The magnetic wire is made in the form of a letter "U" of height H, width D, and the bottom is rounded by a semicircle with radius R equal to half D, with magneto ferromagnetic stripe thickness W much smaller than D. The secondary transformer winding is divided into two equal number and the length L from the top of the coils to the ends of the magnet wire is made such that l more than two Rs and the coils are connected in series. The magnetic wire with the coils is housed in an insulator in the form of a "U" letter, into which the primary winding of the transformer - an electric cable with a measuring current flowing in it - is inserted. The magnetic wire is connected to the measuring device by a flexible double-core insulated shielded connecting cable and has a mechanical connection allowing the connection of a lightweight telescopic lacquer, which enables the magnetic wire to be lifted up to 10 m above the ground or other location. The analog is not accurate enough to measure relatively high currents I ~ = 100 -s-300 A, due to the lack of linear dynamic range. Another drawback of the analogue is the lack of protection against the external magnetic field generated by the alternating current flowing through other adjacent wires (patent application June 27, 1996, No. 96-091, affirmed in the State Patent Bureau's official bulletin, Inventions, Industrial Designs, service marks, company names, 1997, No. 1).
Atliekant elektros energijos vartotojų patikrą, būtina turėti kuo didesnio dinaminio diapazono kintamosios srovės matuoklį (7~=0 * 300 A), gerai apsaugotą nuo išorinio kintamojo magnetinio lauko poveikio. Tuo tikslu, srovės matuoklyje, turinčiame atvirą “U” raidės pavidalo magnetolaidį su ant jo užvyniota antrine transformatoriaus apvija, kuri 2 LT 4263 B sujungta su skaitmeniniu matavimo įtaisu, magnetolaidžio aukštis H\, plotis D\, o apačia užapvalinta pusapskritimiu, kurio spindulys Ri lygus pusei £>b magnetolaidžio feromagnetinės juostelės plotis Zb o jos storis Wi daug mažesnis už D\, antrinė transformatoriaus apvija padalyta į dvi vienodo apvijų skaičiaus riteles, kurios suvyniotos ant magnetolaidžio viena priešais kita aukštyje h, lygiu Ri, nuo apačios ir ritelių ilgis L lygus Ri, o atstumas / nuo ritelių viršaus iki magnetolaidžio galų padarytas taip, kad l daugiau už du Ri ir ritelės sujungtos nuosekliai, o magnetolaidis su ritelėmis patalpintas “U” raidės pavidalo matavimo galvutės izoliatoriuje, į kurio plyšį įstatoma pirminė transformatoriaus apvija - elektros laidas su tekančia juo matuojamąja kintamąja srove, papildomai matavimo galvutės izoliatoriuje įmontuotas glaudžiai iš išorės apgaubiantis pirmąjį magnetolaidį antrasis atviras “U” raidės pavidalo magnetolaidis, kurio aukštis H2 padarytas iki dešimt procentų didesnis arba iki dešimt procentų mažesnis už pirmojo magnetolaidžio 1 aukštį Hi, o jo feromagnetinės medžiagos juostelės plotis Z2 padarytas lygus arba iki penkiasdešimt procentų mažesnis už pirmojo magnetolaidžio 1 feromagnetinės medžiagos juostelės plotį Zb Kitame variante antrasis magnetolaidis padarytas iš feromagnetinės medžiagos, kurios krizinė magnetinė indukcija lygi arba iki dvidešimt procentų mažesnė už pirmojo magnetolaidžio feromagnetinės medžiagos krizinę magnetinę indukciją Bqi.For power consumer verification, it is necessary to have an AC meter with the widest possible dynamic range (7 ~ = 0 * 300 A), well protected from the influence of an external variable magnetic field. To this end, current meter, which has an open U-shaped magnetic circuit with rolled on a secondary winding of a transformer, which is 2 LT 4263 B is connected to a digital measuring device, the magnetic head H \, width D \ and the bottom rounded semicircularly radius Ri equal to half £> b the width of the ferromagnetic strip Z b and its thickness Wi much less than D \, the secondary winding of the transformer divided into two coils of equal number, which are wound on the magnet opposite to each other at a height h equal to Ri, from the bottom and L is equal to Ri, and the distance / from the top of the coils to the ends of the magneto wire is made so that more than two Ri and the coils are connected in series, and the magneto-coil is placed in a U-shaped probe insulator into which the primary transformer winding a wire with a flowing alternating current to it, additionally the probe insulator incorporates a second, open, U-shaped second magnetic wire, which is close to the outside of the magnet, having a height H2 up to ten percent higher or up to ten percent less than the height 1 of the first magnet and having a ferromagnetic strip width Z 2 equal to or up to fifty percent less than the first one magnetic circuit of ferromagnetic material strip width dimension z in another embodiment, the second magnetic circuit made of ferromagnetic material whose critical magnetic flux density equal to or up to twenty percent lower than the first magnetic circuit of ferromagnetic material, magnetic flux density b crisis qi.
Principinė-struktūrinė srovės matuoklio schema parodyta Fig.l, kur pažymėta: 1 pirmasis magnetolaidis, 2 - pirminė transformatoriaus apvija (matuojamosios elektros linijos laidas), 3 - pirmoji, o 4 - antroji antrinės transformatoriaus ritelės, 5 - skaitmeninis matavimo įtaisas, 6 - antrasis magnetolaidis, 7 - matavimo galvutės izoliatorius.A schematic diagram of a flowmeter is shown in Fig. 1, where: 1 is the first magnet wire, 2 is the primary winding of the transformer, 3 is the first and 4 is the second of the secondary transformer coils, 5 is the digital measuring device, second magnet wire, 7 - probe insulator.
Matavimo galvutės 7, o tuo pačiu magnetolaidžio 1, plyšyje iki dugno įstatytas elektros linijos laidas 2 - pirminė transformatoriaus apvija, kuriuo teka kintamoji srovė 7~, o ant pirmojo magnetolaidžio 1 “U” raidės pavidalo galų aukštyje h nuo dugno viena priešais kitą apvyniotos antrinės transformatoriaus ritelės 3 ir 4, kurios sujungtos nuosekliai vyniojimo kryptimi. Pirmosios ritelės 3 pradžia ir antrosios ritelės 4 pabaiga prijungtos prie skaitmeninio matavimo įtaiso 5, kuris parodo matuojamosios kintmosios srovės I~ stiprį amperais. Matavimo galvutė 7 padaryta “U” raidės pavidalo iš izoliatoriaus, kurio viduje patalpintas “U” raidės pavidalo magnetolaidis 1 su antrinės transformatoriaus apvijos ritelėmis 3 ir 4. Matavimo galvutės izoliatoriuje 7 įmontuotas glaudžiai iš išorės apgaubiantis pirmąjį magnetolaidį 1 antrasis atviras “U” raidės pavidalo magnetolaidis 6, kurio aukštis Hz padarytas iki dešimt procentų didesnis arba iki dešimt procentų mažesnis už pirmojo magnetolaidžio 1 aukštį H\, o jo feromagnetinės medžiagos juostelės plotis Z2 padarytas lygus arba iki penkiasdešimt procentų mažesnis už pirmojo magnetolaidžio 1 feromagnetinės medžiagos juostelės plotį Z2. Kitame variante antrasis magnetolaidis padarytas iš feromagnetinės medžiagos, kurios krizinė magnetinė indukcija lygi arba iki dvidešimt procentų mažesnė už pirmojo magnetolaidžio 1 feromagnetinės medžiagos krizinę magnetinę indukciją B^.The electric wire 2 inserted in the slot of the probe head 7 and the magnetic wire 1 at the bottom is the primary winding of the transformer, which is alternating current 7 ~, and the first magnet wire 1 has a "U" end h transformer rollers 3 and 4 which are connected in a sequential winding direction. The start of the first reel 3 and the end of the second reel 4 are connected to a digital measuring device 5 which shows the amperage of the measured alternating current I ~. The probe 7 is made in the form of a "U" letter from an insulator containing a "U" in the form of a solenoid 1 with secondary transformer winding coils 3 and 4. The probe insulator 7 is fitted with a second open "U" in the outer envelope of the first magnet. a magnetic wire 6 having a height of Hz made up to ten percent greater than or equal to ten percent less than the height H \ of the first magnet wire 1 and having a ferromagnetic material strip width Z 2 equal to or up to fifty percent less than the ferromagnetic material strip width Z 2 of the first magnet wire. In another embodiment, the second magnetoconductor is made of a ferromagnetic material having a critical magnetic induction equal to or up to twenty percent less than the critical magnetic induction B ^ of the ferromagnetic material of the first magnetoconductor 1.
Kintamosios srovės matuoklis veikia tokiu būdu. Tekant matuojamajai kintamajai srovei Γ laidu 2, kuris įstatytas matavimo galvutės 7 plyšyje iki dugno, magnetolaidžio 1 ritelėse 3 ir 4 indukuojamos kintamosios elektrovaros įtampos Ef~ ir Ef~, kurios atitinkamai sumuojamos ir bendra elektrovaros įtampa E~ lygi Ef plius EĘ‘, ši suma, proporcinga 7~, paduodama į skaitmeninį matavimo įtaisą 5, kuriame E~ detektuojama į jai proporcingą pastovią įtampą U. Šiame įtaise 5 įtampa U pakeičiama į jai proporcingą skaitmeninį kodą, kuris skaitiniame rodytuve parodo matuojamosios srovės Γ stiprį amperais diapazone nuo 1 A iki 300 A. Antrasis magnetolaidis 6, priklausomai nuo jo matmenų ir skirtingos krizinės indukcijos, atlieka kintamosios srovės Γ sukurto magnetinio lauko indukcijos B~ perskirstymo funkciją tarp jo ir pirmojo magnetolaidžio 1. Didėjant matuojamajai srovei Γ didžiausių jos verčių diapazone (100 - 300 A), priklausomai nuo antrojo magnetolaidžio 6 matmenų ir mažesnės jo krizinės magnetinės indukcijos Bcz, vis mažesnė indukuoto magnetinio srauto dalis dėl antrojo magnetolaidžio 6 įsisotinimo praeina antruoju magnetolaidžiu 6 ir tuo pačiu padidina magnetinį srautą pagrindiniame magnetolaidyje 1. Taip yra išplečiamas tiesinės priklausomybės dinaminis diapazonas ir praplečiamos matavimo ribos iki dviejų kartų, tuo pačiu sumažėja ir matavimų paklaida. Konkretūs antrojo magnetolaidžio parametrai parenkami pagal norimą matavimo diapazono praplėtimo laipsnį. Kitas pranašumas yra tai, jog antrasis magnetolaidis 6 sumažina išorinių kintamųjų magnetinių laukų indukuotų trukdžių poveikį.The AC meter operates this way. In the case of the measured ac current Γ wire 2 inserted in the bottom of the probe head 7, the coils 3 and 4 of the magnetic wire 1 induce alternating electromotive voltages Ef ~ and Ef ~, respectively, and the total electromotive voltage E ~ equals Ef plus EĘ ' , proportional 7 ~, fed to a digital measuring device 5 where E ~ is detected at a constant voltage proportional to it U. In this device 5, the voltage U is replaced by a numerical code proportional to it that shows the amperage of the measuring current Γ in the range 1A to 300. A. The second magnetoconductor 6, depending on its dimensions and different crisis induction, performs the function of the inductance B ~ redistribution of the generated magnetic field between it and the first magnetoconductor 1. With increasing current Γ in its range of maximum values (100 - 300A), from the second magnet wire 6 dimensions and smaller to its critical magnet With induction B c z, the ever-smaller portion of the induced magnetic flux passes through the second magneto-conductor 6 due to saturation of the second magneto-conductor 6, thereby increasing the magnetic flux in the main-magneto-conductor 1. This extends linear dependence and extends the measuring range measurement error. The specific parameters of the second magnet wire are selected according to the desired degree of extension of the measuring range. Another advantage is that the second magnetoconductor 6 reduces the effect of magnetic fields induced by external variables.
Palyginus su analogu šis kintamosios srovės matuoklis yra platesnio matavimo dinaminio diapazono ir didesnio tikslumo, o tap pat geriau apsaugotas nuo išorinių magnetinių laukų poveikio.Compared to its analogue, this AC meter has a wider measurement range and greater accuracy, and is better protected from external magnetic fields.