SU1583889A1 - Датчик степени насыщени магнитопровода электромагнитного устройства - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области электроники и может быть использовано в устройствах защиты полупроводниковых преобразователей от замагничивани  трансформаторов, а также в устройствах контрол  качества изготовлени  электромагнитных устройств. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  помех выходного сигнала датчика и расширение функциональных возможностей путем измерени  параметров локальных неоднородностей. Датчик степени насыщени  магнитопровода 1 электромагнитного устройства содержит обмотку 2 с двум  выводами 3 и 4, которую образуют K включенных последовательно рамок 5, выполненных из изолированных между собой витков провода и расположенных на поверхности стержн  контролируемого магнитопровода в области его локальной магнитной неоднородности 6. 7 ил.

Description

Фиг.2

315

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к технике измерени  переменных магнитных величин, и может найти применение в устройствах защиты полупроводниковых преобразователей от замагничивани  трансформаторов , а также в устройствах контрол  качества изготовлени  электромагнитных устройств.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  помех выходного сигнала и расширение функциональных возможностей путем измерени  параметров локальных неоднородностей.

На фиг.1 изображен однорамочный датчик, установленный на участке магнитопровода электромагнитного устройства в области локальной неоднородности , введенной в тело магнитопровода (воздушный зазор); на фиг.2 - однорамочный датчик, установленный в области локальной неоднородности , выполненной на поверх

ности магнитопровода из ферромагнитного материала; на фиг.З - двухра- мочный датчик, установленный у зазора состыковки элементов сборного магнитопровода; на фиг.4 - однорамочный датчик и схема его обмотки, вариант; на фиг.5 - двухрамочный датчик и схема витков его обмотки, вариант; на фиг.6 - временна  диаграмма выходного напр жени  датчика, установленного в области локальной неоднородности, введенной в тело магнитопровода (паз, зазор, отверстие и т.д.), при пр моугольном напр жении питани  электромагнитного устройства на фиг,7 - временна  диаграмма напр жени  на выходе датчика , установленного в области локальной неоднородности, выполненной на поверхности магнитопровода в виде ферромагнитного буртика (кольца, выступа), при питании электромагнитного устройства пр моугольным напр жением .

Датчик степени насыщени  (фиг. 1-3) магнитопровода 1 электромагнитного устройства содержит обмотку 2 с двум  выводами 3 и 4, котора  образует k включенных последовательно и согласно рамок, например,- (фиг.1 и 2 )и (фиг.З), выполненных из изолированных между собой витков провода и расположенных на поверхности стержн  контролируемого

0

5

0

5

0

5

0

5

магнитопровода 1 в области его локальной магнитной неоднородности 6.

Обмотку 2 датчика можно выполнить на каркасе или в безкаркасно,м исполнении . Однако наиболее технологичны в изготовлении и удобны при установке на магнитопровод датчики, варианты конструкций которых приведены на фиг.4 и 5. Обмотку 2 этих датчиков навивают изолированным проводом 7 на тонком гибком изол ционном материале 8 (например электрокартоне), на торцах которого дл  удержани  витков рамок 5 предварительно сделаны вырезы 9. Дл  получени  дополнительной жесткости рамок 5 производ т фиксацию их витков, например, путем , проклеивани  клеем. Выполненный таким образом датчик укладывают на поверхность магнитопровода 1 в области введенной или имеющейс  локальной неоднородности 6. Сигнал на выводах 3 и 4 датчика будет иметь максимальное по уровню значение, если одна из сторон всех его рамок 5, лежащих на одной пр мой, будет расположена по границе локальной магнитной неоднородности , лежащей в плоскости поперечного сечени  стержн  магнитопровода 1. После установки датчика его укрепл ют на магнитопроводе 1 путем склеивани  торцов.

Датчик работает следующим образом .

При работе электромагнитного устройства происходит изменение основного магнитного потока в его магнитопроводе . Однако, измен ющийс  основной магнитный поток не наводит ЭДС в рамках 5 обмотки 2 датчика, бифил рный дл  этого потока. Но дл  магнитного потока, вытесненного через поверхность магнитопровода 1 в области локальной магнитной неоднородности 6, обмотка 2 датчика неби- фил рна и поэтому этот поток, охватываемый рамками 5, наводит в них ЭДС, котора  пропорциональна скорости его изменени . Скорость изменени  вытесненного магнитного потока при стабильных параметрах локальной магнитной неоднородности 6 и известном законе изменени  основного магнитного потока (напр жени  питани  электромагнитного устройства),  вл етс  параметром, по которому однозначно определ етс  уровень намагничивани  сердечника магнитопровода I. Значение напр жени  на выводах 3 и 4 датчика , который установлен в области локальной неоднородности 6, введенной в тело магнитопровода (зазор, па и т.д.), определ етс  выражением г Wg ргц

.«г ,«.Ј

и

к

dHc Т dt J

где U - мгновенное значение напр же ни  на выводах датчика;

К - посто нный коэффициент, завис щий от геометрии неоднородности и площади рамок датчика;

Un - мгновенное значение напр жени  первичной обмотки элект- ромагнитного устройства;

W- число витков обмотки датчика;

U;, - число витков первичной обмотки электромагнитного устройства;

ис - текуща  магнитна  прониДае- мость магнитопровода;

fX|, - текуща  магнитна  проницаемость неоднородности; S - площадь сечени  магнитопровода;

dHc

-- - скорость изменени  напр женности магнитного пол  в сердечнике магнитопровода электромагнитного устройства .

Напр жение на выходах датчика, который установлен у локальной неоднородности 6, представл ющей собой ферромагнитный буртик (фиг.2) определ етс  как

Вгг(.8ез1ч-

Временные диаграммы напр жений на выводах 3 и 4 датчиков, установленных на магнитопровод электромагнитного устройства (фиг.1 и 3) при раз- нопол рном пр моугольном напр же-

5

о

5

0

0

нии питани , приведены на фиг.6. Дл . датчиков, установленных на магнито- провод согласно фиг.2, осциллограмма приведена на фиг.7.

Приведенные диаграммы соответствуют полному циклу перемагничивани  магнитопровода от -В$ до +BS и обратно . При движении рабочей точки по линейному участку вебер-амперной. характеристики электромагнитного устройства выходное напр жение датчика соответствует участку 10-11 (фиг. 6 и, 7). На этом участке напр жение практически неизменно по уровню. По мере выхода рабочей точки на нелинейный участок вебер-амперной характеристики на выходе датчика формируетс  импульс напр жени , амплитуда которого пропорциональна степени насыщени  (глубине захода рабочей точки в область парамагнетизма.магнитопровода . Штриховой линией показана форма напр жени  на выходе датчика при работе электромагнитного устройства на линейном участке петли гистерезиса. По уровню выходного напр жени  можно оценить уровень насыщени  магнитопровода и на этом принципе реализовать устройство дл  за-, щиты преобразователей от замагничива- ни  трансформаторов.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   л

   Датчик степени насыщени  магните- провода электромагнитного устройства, содержащий обмотку из электропровод г щего материала, расположенную на магнитопроводе электромагнитного устройства, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  и расширени  функциональных возможностей путем измерени  метров локальных неоднородностей, обмотка датчика выполнена в виде k включенных последовательно и согласно рамок, уложенных на поверхность магнитопровода.

   1

   Фиг.1

   г s

   о5

   Фиг.З

   -н

   J

   Фиг. 5

     Г°

   Фиг.6

   Фиг.1