ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ТОКА

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения импульсных и переменных токов в электрических устройствах.,
Наиболее зффективно полезная модель может быть .применена в области электронной техники, связанной с разработкой мощных высоковольтных устройств, содержащих магнитные элементы (МЭ) с зазором.
Известен датчик тока СИ, содержащий измерительный преобразователь, пьезокерамическую мембрану с зеркальным покрытием, линзу, волоконно-оптический канал связи, усилители переменного и постоянного тока, делитель, емкость, сумматор, затвор
с изменяющимся коэффициентом пропускания, регистратор и предназначенный для измерения постоянного и переменного токов. К недостаткам известного устройства можно отнести:
-сильно выраженное влияние температуры на величину угла фарадеевского вращения, которое связано с изменением оптических и магнитных свойств материала магнитооптического элемента при значительных перепадах температуры,
-.высокую конструктивную сложность, наличие ряда ответственных функциональных злов,
-необходимость установки вокруг элемента электрической цепи с измеряемым током дополнительной катущки из световода,
-невысокую надежность,
-большую массу и высокую себестоимость.
Задачей, на рещение которой направлено создание предлагаемого устройства, является обеспечение упрощения процесса контроля за величиной тока в мощных высоковольтных устр ойствах, максимальное снижение величины активных потерь, обусловленных процессом измерений, и повьдиение. точности измерений.
Поставленная задача решается тем, что в пьезоэлектрическом датчике тока, содержащем обмотку и пьезоэлектрическую систему указанная пьезоэлектрическая система включает в себя пьезокерамическую пЛастину с металлическими электродами, помещенными между двумя диэлактричесю-ши пластинами, при этом устройство дополнительно содержит связанный с обмоткой сердечник, в зазоре которого размещена пьезоэлектрическая система.
-1  .
: , - 2 -.; л
На фиг.1 приведено схематическое изображение конструкции пьезоэлектрического -датчика тока (ПДТ).
На фиг.2 представлена, злектричеекая схема, иллюстрирующая измерение тока с помощью предлагаемого .ПДТ. - .  ..
ПДТ содержит обмотку-1, сердечник, состоящий из двух ферритовых чашек 5. Пьезоэлектрическая система, которая расположе-. на в зазоре сердечника.(между ферритовыми чашками 5), включает в себя пьезокерамическую пластину 2 с металлическими электродами 3, помещенную между .двумя диэлектрическими пластинами 4. G помощью стяжки 6 ферритовые чащки 5 плотно сжимают пьезоэлектрическую систему ПДТ.
Предлагаемый ПДТ работает следующим образом.
При прохождении по обмотке 1 переменного или импульсного тока на пьезокерамическую пластину 2 с частотой протекающего электрического тока действует сргла сжатия F. Вследствие прямого пьезоэлектрического зффекта механическое напряжение, приложенное к пьезокерамИческой пластине 2, приводит к появлению на ее обкладках электрического заряда, пропорционального величине проходящего по обмотке 1 электрического тока. Полученныр электрический потенциал подается на выход пьеэоэлектрического датчика тока 12,. воздействует на вход масштабирующего усилителя 13 с
большим входным сопротивлением (например, 140 УД17А) и усиливается до необходимой величины. Масштаб выходного сигнала устанавливается изменением величины сопротивлений резисторов 7,9,10,
11. . - . .;
На фиг.З преставлен пример использования ПДТ в схеме стабилизации тока..
Напряжение, пропорциональное измеряемому току, с выхода ПДТ 12 поступает.на вход компаратора 14. При достижении заданного значения напряжения (Узад) компаратор 14 срабатывает и выдает сигнал для схемы управления 15, которая либо ограничивает уровень тока объекта регулирования 16, либо, вследствие превышения допустимого тока объекта регулирования 16, выдает сигнал отключения.
Предлагаемый ПДТ значительно упрощает контроль за измеряемой величиной элетрического тока, т.к. может быть использован имеющийся в электрической схеме МЭ с зазором (трансформатор или дроссель, выполненные на броневом сердечнике типа Б или Кв). Кроме того, ПДТ обладает высокой помехозащищенностью, поскольку уровни напряжения, пропорционального измеряемому току с выхода
ПДТ, измеряются вольтами и десятками вольт, а масштабирующий усилитель имеетбольшой коэффициент ослабления синфазного сигнала ( Кос 100 Дб).
Также, малая погрешность- преобразования механического напряжения в электрический заряд (около 0,0001%) в итоге повышает точность измерения тока прёдлагаемьпуг пьезоэлектрическим датчиком тока. . ЫошШ
- 3. - , . . . : / .
Источники информации
1.Патент РФ N 2171996, кл. G 01 R 19/00, 15/24, опубл. 10.08.2001 г. БИПМ N 22 (прототип)
2.Виглеб Г. Датчики.Устройство и применение М.: Мир, 1989. - 196 с., ил.
3.Драгомиров С.Г. Современные и перспективные направления развития автомобильного электрооборудования и электроники // Автотракторное электрооборудование, 2001 г.,
N 3-4, стр.4