CZ2007489A3 - Bezkontaktní merení proudu srovnávací metodou a zapojení pro toto merení - Google Patents

Abstract

Metoda pro bezkontaktní merení proudu na více nežjednom mereném vodici (1) spocívá v tom, že v obvodu sériove zapojených budicích vinutí (4) napájených ze spolecného zdroje budicího proudu (8) je postupne zvyšován a poté snižován budicí proud. Hallovy sondy (6) indikují smer výsledné magnetické indukce v magnetickém obvodu (2) a zjištují okamžikypreklápení smeru magnetických indukcí v jednotlivých proudových snímacích (10). Tuto metodu a zapojení lze využít napríklad v elektrárnách pri výrobeelektrické energie pro merení rozložení proudu paralelne zapojených kartácu v buzení generátoru kdeje vetší pocet proudových vodicu, jimiž prochází stejnosmerný proud a je treba sledovat jejich proudové zatížení tak, že zarízení pro bezkontaktní merení proudu na více než jednom mereném vodici (1),je provedeno každý merený vodic (1) je obklopen nejméne jedním magnetickým obvodem (2), s úzkou hysterezní smyckou a velkou pocátecní permeabilitou, tvoreným jádrem (3) z magneticky mekkého materiálu, opatreným budicím vinutím (4). V magnetickém obvodu (2) je umístena nejméne jedna Hallova sonda (6) pro indikaci smeru magnetického toku. Budicí vinutí jsou zapojena v sérii a napájena ze spolecnéhorízeného zdroje budicího proudu (8).

Description

Oblast techniky

Vynález se týká bezkontaktního měření proudu srov návací metodou zejména na kartáčích v buzení elektrických generátorů při výrobě elektrické energie v elektrárnách a zapojení pro toto měření.

Dosavadní stav techniky

Pro měření především stejnosměrných proudu ve vodičích je v podstatě využíváno dvou principů. V obou případech je kolem měřeného vodiče vytvořen magnetický obvod z magneticky měkkého materiálu, přerušený vzduchovou mezerou, v níž je umístěna Hallova sonda.

V prvém případě (měření na principu otevřené smyčky ) Hallova sonda převádí velikost magnetické indukce v magnetickém obvodu, vzniklé měřeným proudem přímo na velikost stejnosměrného napětí. Nevýhodou je nutnost použiti lineární Hallovy sondy.

Ve druhém případě (princip uzavřené smyčky) je po obvodu magnetického jádra navinuto kompenzační v inutí, pomocí něhož elektronicky obvod v ytv áří opačné magnetické pole tak velké, že výsledný součet obou poli je roven nule. Hallova sonda pak při odchylce od nuly vytvoří napětí, které neustále koriguje kompenzační proud na správnou hodnotu. Hodnota kompenzačního proudu pak je (v poměru závitů budícího v inutí) úměrná měřenému proudu.

Nevýhodou zejména prv ní metody jc to. ze je měření zkresleno hysterezí magnetického obvodu, použité Hallovy sondy musí mít lineární závislost napětí na magnetické indukci a výstupní signál má malou úroveň, čímž se stává citlivým na rušení.

Druhá metoda je energeticky náročná, neboť každý proudový snímač musí v sobě obsahovat řízený zdroj proudu pro buzení kompenzačních vinutí (nutnost chlazení snímačů a jejich větší rozměry) a je málo odolná vůči přetížení.

Další nevýhodou obou metod může být analogový charakter výstupního signálu, který je méně vhodný pro digitální zpracování, vyžaduje použití AD převodníků, čímž se zvyšuje cena a snižuje přesnost měření. Analogovy signál jc navíc mnohem citlivější na vnější rušení.

Obě dosud používané metody jsou také cenově nákladnější.

Podstata v ynálezu

Podstata bezkontaktního měření proudu srovnávací metodou, v hodnou především pro měření větší skupiny vodičů, a podstata zapojení pro toto měření je. že budící vinutí provedená podobně jako u metody s uzav řenou proudov ou smyčkou jsou zapojena sériov ě. Budicí proud je (buď po skocích, nebo proporcionálně) postupně zv yšov án od nuly do maximální hodnoty (jeho hodnota může být po celou dobu zvětšena o složku, která kompenzuje hysterezí). Přitom vytváří postupně narůstající magnetickou indukci, která působí opačným směrem, než indukce vytvořená měřeným proudem. Výsledná magnetická indukce je dána součtem obou příspěvků a zby tku magnetické indukce vzniklé hysterezí. Elektronický obvod sleduje signály od I lallových sond a zjišťuje okamžiky překlápění směrů magnetických indukcí v jednotlivých proudových snímačích. Po dosažení maximální hodnoty může být budicí proud postupně snižován (jeho hodnota může být po celou dobu snížena o složku, která opět kompenzuje hysterezí magnetického obvodu) a opět jsou sledov ány okamžiky překlápění 1 taliových sond zpět. Při vyhodnocování měřeného proudu se pak uvažuje průměrná hodnota mezi překlopením Hallovy sondy tam i zpět. Měřený proud a budicí proud jsou též přepočteny ·« t · • « * · · •« · * · · • < » · · • ftft ftft · · · • « · «41 « ft

v poměru počtu závitů budicího vinutí,

Výhody této metody proti dosavadnímu stavu jsou. že metoda dává vyšší přesnost měření vzhledem k možnosti kompenzace hystereze jádra a digitální povaze signálu z Hallovy sondy, jc odolnější vůči rušení a zcela odolná vůči přetížení, umožňuje sériovým spojením kompenzačních vinutí vytvářet velké skupiny čidel bez zvyšování počtu přívodních vodičů k celé soustavě a je energeticky méně náročná vzhledem k jedinému okruhu budicího proudu, dává na výstupu přímo digitální signál a umožňuje využití dvoustavových Hadových sond (spínacích), které jsou velmi levné ( nemusí indikovat velikost magnetického pole, ale pouze jeho směr).

Přehled obrázků na výkresech

Zařízeni pro bezkontaktní měření na vodiči podle vynálezu je znázorněno na přiložených výkresech, na němž na obr, I je jeho schematické zapojení, na obr. 2 je detail proudového snímače.

Příklady provedení

Metoda pro bezkontaktní měření proudů na více než jednom vodiči podle tohoto v ynálezu v příkladném provedení spočívá v tom, že v obvodu sériově zapojených budicích vinutí (4) je postupně zvyšován a poté snižován budicí proud, přičemž Hallovy sondy (6) indikují směr výsledné magnetické indukce v magnetickém obvodu (2) a zjišťují okamžiky překlápění směrů magnetických indukcí v jednotlivých proudových snímačích (10).

V jiném příkladném provedení je provedena kompenzace součtu hy sterezí magnetického obvodu (2) a I lallovv sondy (6) zavedením kladného příspěvku kompenzačního proudu při zvyšování budicího proudu a záporného při jeho snižování.

V jiném příkladném provedení se při vy hodnocování měřeného proudu uvažuje průměrná hodnota mezi překlopením Hallov y sondy (6) při narůstání a při poklesu budícího proudu.

V jiném příkladném provedení je v obvodu budicího okruhu použit pouze jeden proudový snímač a v tomto obvodu je postupně zvy šov án a poté snižován budicí proud, přičemž Hallova sonda (6) indikuje směr výsledné magnetické indukce v magnetickém obvodu (2). Přitom muže být provedena kompenzace součtu hy sterezí stejně jako při měření v ětšího počtu vodičů a při vyhodnocování měřeného proudu může byt uvažována průměrná hodnota mezi překlopením Hallovy sondy (6) při narůstání a při poklesu budicího proudu.

V jiném příkladném provedení je pomocí závitu nakrátko (9) poblíž Hallovy sondy (6) integrov ána hodnota měřeného proudu a tím je potlačen vliv rušení vysokofrekvenčními složkami měřeného proudu, které v znikají například jiskřením kartáčů, na kterých je prováděno měření proudu.

Zařízení pro bezkontaktní měření proudil na v íce než jednom měřeném v odiči (I) podle tohoto vynálezu v příkladném provedení, kde každý měřený vodič (1) je obklopen nejméně jedním magnetickým obvodem (2), s výhodou s úzkou hysterezní smyčkou a velkou počáteční permeabilitou. tvořeným jádrem (3) z magneticky měkkého materiálu, opatřeným budicím vinutím (4), přičemž v magnetickém obvodu (2) je umístěna nejméně jedna Hallova sonda (6) pro indikaci směru magnetického toku. spočívá v tom. že jsou jejich budící vinutí (4) zapojena v sérii a napájena ze společného zdroje budicího proudu (8).

V jiném příkladném provedení je zdroj budicího proudu (8) řízený, například mikroprocesorem přes digitálně-analogovy převodník (7).

9 9 9 9 9

9 9 9 »· 9 · · • 9« 99* 9 · 9 • II* * I *9 99 99 » »··« «99

999 9 9 «9 « 9« *

Průmyslová využitelnost

Tuto metodu a zapojení lze využít například v elektrárnách při výrobě elektrické energie pro měření rozložení proudů paralelně zapojených kartáčů v buzení generátoru i pro jiné účely, například všude tam, kde je větší počet proudových vodičů jimiž prochází stejnosměrný proud a je třeba sledovat jejich proudové zatížení.

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1, Metoda pro bezkontaktní měření proudil na více než jednom měřeném vodiči (1) vyznačující se tím, žc v obvodu sériově zapojených budicích vinutí (4) je postupně zvyšován a poté snižován budicí proud, přičemž Hallovy sondy (6) indikují směr výsledné magnetické indukce v magnetickém obvodu (2) a zjišťují okamžiky překlápění směru magnetických indukcí v jednotlivých proudových snímačích (10).
2. 2. Zařízeni pro bezkontaktní měření proudu na více než jednom měřeném vodiči (1). kde každý měřený vodič (1) je obklopen nejméně jedním magnetickým obvodem (2). s výhodou s úzkou hyslerezní smyčkou a velkou počáteční permeabi litou, tvořeným jádrem (3) z magneticky měkkého materiálu, opatřeným budicím vinutím (4). přičemž v magnetickém obvodu (2) je umístěna nejméně jedna Hallova sonda (6) pro indikaci směru magnetického toku, vyznačující se tím, žc jejich budicí vinutí jsou zapojena v sérii a napájena ze společného zdroje budicího proudu (8).
3. 3. Metoda dle nároku I. vyznačující se tím, že je provedena kompenzace součtu hysterezí magnetického obvodu (2) a Hallovy sond) (6) zavedením kladného příspěvku kompenzačního proudu při zvyšování budicího proudu a záporného při jeho snižování.
4. 4. Metoda dle nároku 1. vyznačující se tím, že při vyhodnocování měřeného proudu se uvažuje průměrná hodnota mezi překlopením Hallovy sondy (6) při narůstání a při poklesu budicího proudu.
5. 5. Metoda dle nároku 1, vyznačující sc tím, že v obvodu budicího okruhu je použit pouze jeden proudový snímač (10) a v tomto obvodu jc postupně zvyšován a poté snižován budicí proud, přičemž Hallova sonda (6) indikuje směr výsledné magnetické indukce v magnetickém obvodu (2).
6. 6. Metoda dle nároku 5. vyznačující se tím, ze je provedena kompenzace součtu hysterezí stejně jako při měření v ětšího počtu vodičů.
7. 7. Metoda dle nároků 5 a 6, vyznačující se tím, že při vyhodnocování měřeného proudu je uvažována průměrná hodnota mezi překlopením Hallovy sondy (6) při narůstání a při poklesu budicího proudu.
8. 8. Metoda dle nároku 1, vyznačující se lim, žc pomocí závitu nakrátko (9) poblíž. Hallovy sondy (6) je integrována hodnota měřeného proudu.
9. 9. Zařízení dle nároku 2, vyznačující se tím, že zdroj budicího proudu (8) je řízený.