SU976389A1 - Шунт дл измерени импульсного тока - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и предназначено дл  использовани  при исследовани х грозовых перенапр жений, работы высоковольтных выключателей, а также диагностики емкостных накопителей энергии.

Известен шунт дл  измерени  импульсного тока, вьшолненный в виде токосъемного резистора, встроенного в рассечку проводника с контролируемым током и подключенного выводом к входному и внутреннему проводникам коаксиального кабел  св зи с осциллографом .

Недостаток известного устройства заключаетс  в низкой термической стойкости при измерении длительных импульсов тока с крутыми перепадами. Это объ сн етс  тем, что дл  обеспечени  пропорциональности напр жени  на токосъемном резисторе контролируемому току толщина активной массы резистора должна выбиратьс  в несколько раз меньшей эффективной глубины проникновени  тока при прохогхдении по этой активной массе наиболее крутых перепадов в функциональной зависимости контролируемого тока от времени .

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  шунт дл  измерени  импульсного тока, содержащий токосъемный резистор, встроенный в рассечку проводника с контролируемым током и подключенный одним из выводов к внешнему проводнику коаксиального кабел  св зи с осциллографом , активно-индуктивную корректирующую цепочку, включенную параллельно токосъемному резистору и сосг то щую из последовательно соединенных катушек индуктивности и энергоотвод щего резистора, контур из установленных друг за другом параллельных RC-звен-ьев, включенный мекду выходным выводом корректирук цей цепочки и внутренним проводником упом нутого коаксиального кабел  C2J.

Недостаток указанного шунта определ етс  тем, что дл  улучшени  качества воспроизведени  формы импульса контролируемого тока при толщине активной массы токосъемного резистора, превыша1Х1ей эффективную глубину проникновени  наиболее крутых перепадов тока, требуетс  значительное количество .RC-звеньев. Конденсаторы и резисторы этих звеньев имеют Некоторые последователь FIO включенные индуктивности (например индуктивности выводов и соединительных проводников , которьле не вход т в состав теоретически идеализированного RC-звена, но оказываютс  особенно существенными при передаче кру тых перепадов контролируемого тока, по сравнительно низкоомным цеп м шунта, и тем самым ограничивают верхнюю границу полосы рабочих частот . Целью изобретени   вл етс  расширение полосы частот, воспроизводимых подобным шунтом путем коррекции его переходной характеристики, Поставленна  цель достигаетс  тем что в шунт дл  измерени  импульсного тока, содержащий токосъемный резистор, встроенный в рассечку проводника с контролируемым током и подключенный одним из выводов к вНешнему проводнику коаксиального кабел  св зи с осциллографом, основ ную активно-индуктивную корректирую щую цепочку, включенную параллельно токосъемному резистору и состо щую из последовательно соединенных катушки индуктивности и энергоотвод щего резистора, введены установленны друг за другом дополнительные актив но-индуктивные корректирующие цепоч ки, входные выводы каждой из которы св заны с выводами энергоотвод щего резистора предыдущей корректирующей цепочки, и вспомогательна  катушка индуктивности, подключенна  первым выводом к промежуточному отводу катушки индуктивности основной коррек тируйщей цепочки и разделенна  на секции, которые частично размещены в области магнитных .полей катушек индуктивности корректирующих цепоче причем величина сопротивлени  энерг отвод щего резистора каждой последу щей корректирующей цепочки выбрана меньшей, а толщина активной массы большей аналогичных параметров резистора предыдущей корректирующей цепочки, соответствующие выводы эне гоотвод щих резисторов дополнительных корректирующих цепочек подключе ны к внешнему проводнику упом нутого коаксиального кабел , а второй вивоД вспомцгатёльной катушки индук тнБНОсти соединен с его внутренним проводником. На чертеже представлена принципиальна  электрическа  схема предло женного шунта дл  измерени  импульс ного тока. В статическом состо нии ujyHT сод жит токосъемный резистор 1, встроен ный непосредственно в рассечку проводника с контролируемым током i. . Параллельно резистору 1 включена активно-индуктивна  корректирующа  цепочка .из- последовательно соединен ных энергоотвод щих резистора 2 и к тушки 3 индуктивности. Параллель-но резистору 2 подключена еще одна цепочка из последовательно соединенных энергоотвод щего резистора 4 и катушки 5 индуктивности (дл  npoci.. ты ограничимс  только двум  корректирующими цепочками. Величины сопротивлений резисторов 1,2 и 4 выбраны по убывающему закону, а значени  ТОЛ14ИНЫ их активной массы, наоборотпо возрастающему закону. К общей точке, соединени  резисторов 1,2 и 4 подключен внешний проводник коаксиального кабел  6. КаЗель предназначен дл  передачи сигнала к осциллографу и нагружен на конце, подключенном к осциллографу , на резистор 7 с сопротивлением, равным волновому сопротивлению кабел . С внутренним проводником коаксиального кабел  6 соединена одним из своих выводов вспомогательна  катушка 8 индуктивности, другой вывод которой подключе к промежуточному отводу катушки 3 индуктивности , принадлежащей ближайшей к токосъемному резистору 1 корректирующей цепочке. В общем случае точку подключени  катушки 8 индуктивности к катушке индуктивности 3 можно измен ть. Между катушками 3 и 5 индуктивности .корректирующих цепочек шунта и секци ми вспомогательной катушки 8 индуктивности создана взаимоиндуктивна  св зь (последн   показана на схеме лини ми со стрелками на обоих концах). При этом обычно рассматриваетс  индуктивность шунта , отражаема  на принципиальной схеме в виде индуктивности , включенной последовательно с токосъемныг резистором 1,  в- . л етс  частным случаем взаимоиндуктивной св зи между внутренним контуром шунта и контуром контролируемого тока. Эта св зь показана в виде взаимоиндуктивной св зи между катушкой 3 индуктивности и индуктивностью контура 9 контролируемого тока. Шунт дл  измерени  импульсного тока работает следующим образом. Измер емый то-к ig , нараста  с фронтом длительностью 1ф , проходит по токосъемному резистору 1 и создает на нем падение напр жени . Под воздействием этого падени  напр жени  в энергоотвод щем резисторе 2 начинает нарастать ток с .посто нной времени, завис щей от величины имдуктивности катушки 3, но значительно медленнее,- чем в резисторе 1. Одновременно под вли нием падени  напр жени  на резисторе 2 ток в знергоотвод щем резисторе 4 с фронтом сглах еннь1М индуктивностью катушки 5, нарастает еще медленнее, чем в резисторе 2. Это позвол ет сделать толщи.ну активной массы резисторов 1,2 и 4

нарастающей в соответствии с уменьшением скорости нарастани  тока в них. По при этом толщина резисторов 1,2 и 4 не должна превысить определенную долю расчетной глубины проникновени  тока в активную массу резисторов при существующей в них скорости,нарастани  тока. Увеличенна  толщина активной массы резистора приводит к соответствующему увеличению допустимой величины интеграла квадрата тока, проход щего через резистор, по времени его прохождени . В результате увеличиваетс  допустима  величина интеграла квадра та тока по времени дл  всей совокупности резисторов токового шунта. При этом необходимо, чтобы за врем  прохождени  по шунту импульса контролируемого тока не были превышены допустимые интегралы квадрата тока во времени дл  отдельных резисторов. Это достигаетс  путем уменьшени  сопротивлений отдельных резисторов по мере увеличени  толщины их активной массы. При таком выборе величин сопротивлений резисторов график изг менени  тока в них.-( кроме последнего резистора 4р как функци  времени будет содержать одиночную волну при каждом резком перепаде в форме криво контролируемого тока. Врем  нарастани  этой волны тока в каком-либо резисторе будет определ тьс  временем протекани  процесса увеличени  тока в рассматриваемом резисторе при одновременном уменьшении тока в предыдущем резисторе в услови х зат гивани  процесса перераспределени  Тока индуктивностью, раздел ющей эти резисторы. В свою очередь врем  спада волны тока будет определ тьс  временем уменьшени  основной доли тока в рассматриваемом резисторе при одновременном увеличении тока в последующем резисторе оп ть-таки в услови х зат гивани  процесса перераспределени  тока раздел ющей эти резисторы индуктивностью.

К входу коаксиального кабел  б прло )хена сумма падени  напр жени  на резисторе 4, падени  напр жени  на части индуктивности катушки 3 и взаимоиндуктивных падений напр жений в результате взаимоиндуктивных св зей между индуктивностью вспомогателной катушки О и индуктивност ми катушек 3 и 5 корректирующих цепочек. Напр жение на резисторе 4 нарастает плавно. В то же врем  индуктивное и взаимоиндуктивное падение напр жени  пропорциональны производной тока, протекающего через соответствующие индуктивные элементы. Анализ показывает , что в результате выбора необходимых величин индуктивностей и взаимоиндуктивностей, а также при соответствующем выборе точки подключени  катушки 8 индуктивности к катушке 3 индуктивности, возможно получить пр моугольную переходную характеристику шунта относительно контролируемого тока и напр жени  в коаксиальном кабеле 6, т.е. в целом шунт оказываетс  неискажакщим форму графика тока во времени.

Таким образом, в предложенном шунте дл  измерени  импульсного тока

по вл етс  возможность перенесени  основного энерговьщелени  при прохождений контролируемого тока в резисторы , толщина активной массы которых значительно увеличена из-за уменьшёни  скорости нарастани  в них тока. Это позвол ет увеличить широкополосность шунта, характеризуемую при регистрации пр моугольного импульса отношением длительности регистрируемого импульса к длительности его фронта , более, чем в тыс чу раз.

В то же врем  использование в качестве -сглаживающих и корректирующих элементов шунта катушек индуктивностей и обеспечение взаимоиндуктивных св зей между ними, некотора  величина которых об зательно присутствует в шунте, упрощает конструкцию последнего и, следовательно, снижает трудоемкость его изготовлени  и эксплуатации .

Claims (2)

1.Авторское г;видетельство СССР № 469092, кл. G 01 R 19/00, 1973.

2.Schwab Л. und Heinrich С, Meljwiderst-and zur Aajzeichnung schiieller stromanderungen im Nanosekundenbereich . Elektrutechniche

Zeitsch rift , Ausgabe,A.1966, 87. S.181.