RU2531040C1

RU2531040C1 - Insulated current sensor

Info

Publication number: RU2531040C1
Application number: RU2013125419/28A
Authority: RU
Inventors: Валерий Михайлович Завьялов; Ирина Юрьевна Семыкина; Александр Васильевич Григорьев; Денис Евгеньевич Татаринов; Евгения Александровна Мерзлякова
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2014-10-20

Abstract

FIELD: measurement equipment.

SUBSTANCE: insulated current sensor comprises a sensitive element and a magnetic conductor. At the same time the sensitive element is a uniaxial integral current sensor. Also in the sensor they use a magnetic conductor of plate type, which is installed above the current-conducting bus in a plastic body fixed directly to the current-conducting bus with the help of a threaded fastening element.

EFFECT: increased efficiency and accuracy of measurements.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности, предназначено для применения в регулируемом электроприводе, системах защиты и автоматики электрических станций и подстанций, а также других сложных электротехнических комплексов.The invention relates to electrical engineering, in particular, is intended for use in a controlled electric drive, protection systems and automation of power plants and substations, as well as other complex electrical complexes.

Известен датчик тока на основе эффекта Холла открытого типа, предназначенный для бесконтактного измерения постоянного, переменного и импульсного токов, состоящий из чувствительного элемента, в качестве которого используется линейный датчик Холла, и магнитопровода концевого типа, который конструктивно устанавливается таким образом, чтобы магнитопровод охватывал токопроводящую шину (1) Кобус А. Датчики Холла и магниторезисторы / А. Кобус, Я. Тушинский; пер. с польск. В.И. Тихонов, К.Б. Макидонская; под. ред. О.К. Хомерики. - М.: Энергия, 1971; 2) Датчики тока Honeywell, http://beriled.biz/data/Files/hall.pdf дата обращения: 12.11.2012). Датчик тока на основе эффекта Холла открытого типа имеет аналоговый выход, напряжение на котором прямо пропорционально величине тока, протекающего через токопроводящий элемент.Known current sensor based on the Hall effect of the open type, designed for non-contact measurement of direct, alternating and pulsed currents, consisting of a sensing element, which is used as a linear Hall sensor, and a terminal type magnetic circuit, which is structurally mounted so that the magnetic circuit covers the conductive bus (1) Kobus A. Hall sensors and magnetoresistors / A. Kobus, Y. Tushinsky; trans. from polish IN AND. Tikhonov, K.B. Macidonian; under. ed. OK. Khomeriki. - M .: Energy, 1971; 2) Honeywell current sensors, http://beriled.biz/data/Files/hall.pdf accessed date: 12/12/2012). The current sensor based on the Hall effect of the open type has an analog output, the voltage at which is directly proportional to the amount of current flowing through the conductive element.

Недостатками известного технического решения являются небольшое расстояние, на которое может быть передан сигнал, вследствие того что входным сигналом является напряжение, невысокий диапазон частоты, а также неудобство монтажа, вызванное необходимостью схватывания токопроводящей шины и обеспечения дополнительного крепления для обеспечения неподвижности датчика и его надежной фиксации.The disadvantages of the known technical solution are the small distance over which the signal can be transmitted, due to the fact that the input signal is a voltage, a low frequency range, as well as the inconvenience of installation caused by the need to grasp the conductive bus and provide additional fastening to ensure the immobility of the sensor and its reliable fixation.

Известно также устройство, принятое за прототип, - компенсационный датчик на эффекте Холла, состоящий из чувствительного элемента, в качестве которого используется линейный интегрированный датчик Холла, и магнитопровода кольцевого типа, который конструктивно устанавливается таким образом, чтобы магнитопровод охватывал токопроводящую шину (1) Кобус А. Датчики Холла и магниторезисторы / А. Кобус, Я. Тушинский; пер. с польск. В.И. Тихонов, К.Б. Макидонская; под. ред. О.К. Хомерики. - М.: Энергия, 1971; 2) Датчика тока Lem LT100-P, http://web.tvcom.ru/tvelem/pasp/LT100-P.pdf дата обращения 12.11.2012). Компенсационные датчики тока на эффекте Холла позволяют бесконтактным способом измерять постоянный, переменный и импульсный токи. Ток, протекающий через токопроводящий элемент, создает магнитное поле, пропорциональное величине этого тока, которое концентрируется внутри кольцевого магнитопровода и воздействует на линейный интегрированный датчик Холла. Сигнал датчика Холла усиливается дополнительным элементом, нагрузкой которого является катушка отрицательной обратной связи. Катушка создает в магнитопроводе противоположное по направлению магнитное поле, полностью компенсирующее исходное. Выходом компенсационного датчика тока на эффекте Холла служит второй вывод катушки, а именно ток, пропорциональный величине тока в токопроводящем элементе и числу витков катушки обратной связи.A device adopted for the prototype is also known - a Hall effect compensation sensor, consisting of a sensitive element, which uses a linear integrated Hall sensor, and a ring-type magnetic circuit, which is structurally mounted so that the magnetic circuit covers the conductive bus (1) Cobus A Hall sensors and magnetoresistors / A. Kobus, Y. Tushinsky; trans. from polish IN AND. Tikhonov, K.B. Macidonian; under. ed. OK. Khomeriki. - M .: Energy, 1971; 2) Lem LT100-P current sensor, http://web.tvcom.ru/tvelem/pasp/LT100-P.pdf date of access 12.11.2012). Hall effect compensation current sensors allow direct, alternating and pulsed currents to be measured in a non-contact manner. The current flowing through the conductive element creates a magnetic field proportional to the magnitude of this current, which is concentrated inside the annular magnetic circuit and acts on a linear integrated Hall sensor. The Hall sensor signal is amplified by an additional element, the load of which is a negative feedback coil. The coil creates a magnetic field opposite in direction in the magnetic circuit, completely compensating for the initial one. The output of the Hall-compensating current sensor is the second output of the coil, namely, the current proportional to the current in the conductive element and the number of turns of the feedback coil.

Недостатками известного технического решения являются необходимость использования двухполярного питания и внешнего резистора для организации обратной связи, а также неудобство монтажа, вызванное необходимостью схватывания токопроводящей шины и обеспечения дополнительного крепления для обеспечения неподвижности датчика и его надежной фиксации.The disadvantages of the known technical solutions are the need to use bipolar power and an external resistor to organize feedback, as well as the inconvenience of installation, caused by the need to grasp the conductive bus and provide additional fastening to ensure the immobility of the sensor and its reliable fixation.

Задачей изобретения является бесконтактное измерение постоянного, переменного и импульсного токов, использование однополярного питания при высокой частоте, диапазоне и высоком расстоянии передачи измерительной информации и обеспечение удобства монтажа.The objective of the invention is the non-contact measurement of direct, alternating and pulsed currents, the use of unipolar power at a high frequency, range and high distance of transmission of measurement information and ensuring ease of installation.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в снижении временных издержек на монтаж и установку, повышение точности измеряемой информации.The technical result of the claimed invention is to reduce time costs for installation and installation, improving the accuracy of the measured information.

Указанный технический результат достигается тем, что в датчике тока изолированном, включающем чувствительный элемент и магнитопровод, согласно изобретению в качестве чувствительного элемента используют одноосевой интегральный датчик тока, также в нем используют магнитопровод пластинчатого типа, который устанавливают над токопроводящей шиной.The specified technical result is achieved by the fact that in an isolated current sensor including a sensing element and a magnetic circuit, according to the invention, a uniaxial integrated current sensor is used as a sensitive element, and a plate-type magnetic circuit that is mounted above a conductive bus is used in it.

Изобретение поясняется чертежом, где схематично показана взаимосвязь составных элементов изолированного датчика тока.The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows the relationship of the components of an isolated current sensor.

Заявляемое устройство включает одноосевой интегральный датчик тока 1, пластинчатый магнитопровод 2, пластиковый корпус 4 (далее корпус 4). Корпус 4 устанавливают на токопроводящую шину 3 и крепят с помощью резьбового крепежного элемента 5.The inventive device includes a single-axis integrated current sensor 1, a plate magnetic circuit 2, a plastic housing 4 (hereinafter referred to as housing 4). The housing 4 is mounted on a conductive bus 3 and is mounted using a threaded fastener 5.

Заявляемое устройство работает следующим образом. Корпус 4 устанавливают на токопроводящую шину 3 и крепят с помощью резьбового крепежного элемента 5 для обеспечения неподвижности и надежной фиксации. При протекании тока по токопроводящей шине 3 вокруг нее создается магнитное поле, которое фиксируется одноосевым интегральным датчиком тока 1, на выходе датчика тока изолированного с помощью схемотехнического решения, обеспечивающего однополярное питание и отсутствие выпрямительных элементов, формируется унифицированный сигнал постоянного тока.The inventive device operates as follows. The housing 4 is mounted on a conductive busbar 3 and is mounted using a threaded fastener 5 to ensure immobility and reliable fixation. When current flows through the conductive bus 3, a magnetic field is created around it, which is fixed by a uniaxial integrated current sensor 1, at the output of a current sensor isolated using a circuitry that provides unipolar power supply and the absence of rectifier elements, a unified DC signal is generated.

Заявляемое устройство имеет высокий диапазон частоты и большое расстояние передачи измерительной информации при однополярном питании и не имеет внешнего резистора. Таким образом, за счет использования одноосевого интегрального датчика тока датчик тока изолированный обеспечивает высокую точность измеряемой информации. А использование для обеспечения неподвижности и надежности фиксации непосредственно токопроводящей шины, по которой протекает измеряемый ток, обеспечивает снижение временных издержек на монтаж и установку.The inventive device has a high frequency range and a large transmission distance of measurement information with unipolar power and does not have an external resistor. Thus, through the use of a single-axis integrated current sensor, the isolated current sensor provides high accuracy of the measured information. And the use to ensure the immobility and reliability of fixing the directly conductive bus through which the measured current flows, reduces the time required for installation and installation.

Claims

An insulated current sensor containing a sensing element and a magnetic circuit, characterized in that a single-axis integral current sensor is used as a sensitive element, it also uses a plate-type magnetic circuit, which is mounted above the conductive bus in the housing, mounted directly to the conductive bus using a threaded fastener .