ДАТЧИК ТОКА

Датчик тока относится к области электротехники, в частности к измерению и учету электроэнергии.
Полезная модель может применяться в электронных счетчиках электроэнергии, а также в других средствах учета и измерения электроэнергии.
В настоящее время для измерения тока и гальванической развязки входного и вторичного тока существуют измерительные трансформаторы тока различной конструкции. Основным требованием к ним является обеспечение точного, стабильного и независимого от внешних условий коэффициента трансформации. Для получения высоколинейного сигнала напряжения и сведения к минимуму фазового сдвига в широком диапазоне измерения напряжения используются резистивные делители напряжения на каждую фазу. Однако, наиболее перспективными являются трансформаторы тока на кольцевом магнитопроводе. Такие трансформаторы выпускают фирмы: ООО ВП «АИСТ», проспект «Производство трансформаторов тока», Россия, г.Орел, 2005 г.; VACUUMSCHMELZE GmbH&Co, проспект «Трансформаторы тока для электронных и электрических счетчиков», Германия, 2004 г. Измерительные трансформаторы тока (датчики тока) также используются в электронных счетчиках компаний ABB (проспект фирмы ABB «Многофункциональные микропроцессорные счетчики электроэнергии серии АЛЬФА», 2005 г.), ОАО «Концерн Энергомера» (технические условия на счетчики ЦЭ6808, ЦЭ6850).
В настоящее время ко всем средствам учета и измерения электроэнергии предъявляются требования к уменьшению габаритов корпусов, без снижения точности измерений, поэтому комплектующие детали тоже должны быть, как можно меньше. Этим требованиям соответствуют не все вышеуказанные аналоги. Не все из них имеют и надежную защиту от воздействия внешнего магнитного поля.
В качестве прототипа выбран трансформатор тока, выпускаемый фирмой ООО ВП «АИСТ».
Трансформаторный датчик тока выпускается в пластмассовом корпусе, не поддерживающем горение. Фиксация магнитопровода (вторичного витка) непосредственно на токоотводах, являющихся первичным витком, обеспечивает возможность установки трансформатора непосредственно на колодку электронного счетчика.
Из теоретической электротехники известно, что величина допустимого первичного тока трансформатора тока пропорциональна квадрату витков вторичной обмотки и сечению магнитопровода. Поэтому при измерении больших токов для получения высоких точностных характеристик требуются магнитопроводы значительных размеров, что является недостатком прототипа. Другим недостатком прототипа является недостаточная защищенность его от воздействия внешнего магнитного поля.
Целью создания полезной модели является создание датчика тока с гальванической развязкой входной и вторичной цепей с уменьшенными размерами применяемого магнитопровода и защита трансформатора от воздействия внешнего магнитного поля. При этом датчик тока содержит трансформатор тока, помещенный в кожух, к которому присоединены токоотводы.
Отличительными признаками является то, что в датчике тока для уменьшения размеров магнитопровода введен токовый делитель, состоящий из токового шунта и низкоомного сопротивления. Токоотводы датчика тока могут быть выполнены разной конструкции: с возможностью крепления на токоотводах счетчика или с возможностью установки непосредственно в колодку счетчика. Трансформатор тока может быть расположен перпендикулярно или в одной плоскости с токоотводами, в зависимости от конструкции счетчика. А для защиты трансформатора тока от внешнего воздействия магнитного поля устанавливаем экран из ферромагнитного материала.
В датчике тока из токового шунта и низкоомного сопротивления собирается токовый делитель, в котором входной ток, протекающий через низкоомное сопротивление, является первичным током трансформатора тока. Вторичный ток трансформатора тока является выходным током датчика тока.
Отличительной особенностью датчика тока является уменьшение первичного тока трансформатора тока за счет применения токового делителя.
На чертеже, фиг.1, изображено заявляемое техническое решение полезной модели.
Датчик тока состоит из токового делителя 1, в который входит шунт 2 с токоотводами 3, к потенциальным выводам 4, которых присоединено низкоомное сопротивление 5, на которое одет трансформатор тока 6, вторичная обмотка трансформатора тока изолирована кожухом 7, на кожух 7 одет экран 8.
Датчик тока работает следующим образом:
Входной ток шунтом 2 и низкоомным сопротивлением 5 делится пропорционально их проводимостей на ток шунта и ток низкоомного сопротивления, который является первичным током трансформатора тока 6. Для обеспечения стабильности коэффициента деления входного тока шунт и низкоомный проводник изготовлены из одного материала.
Под воздействием первичного переменного тока во вторичной обмотке трансформатора тока 6 наводится вторичный ток пропорциональный первичному току и обратно пропорциональный количеству витков вторичной обмотки.
Кожух 7 изолирует вторичную обмотку трансформатора тока от первичного и от входного тока.
Экран 8 защищает трансформатор тока от воздействия внешнего магнитного поля.
Токоотводы 3 являются присоединительными элементами датчика тока.
Возможность осуществления полезной модели подтверждается тем, что все элементы конструкции могут быть изготовлены в условиях серийного
производства на имеющемся оборудовании из существующих материалов, например:
шунт 2 выполнен из манганиновой пластины с медными токоотводами;
низкоомное сопротивление 3 представляет собой проводник из манганинового провода;
трансформатор 6 выполнен из покупных деталей на серийном оборудовании;
кожух 7 выполнен из изоляционного пластинчатого материала;
экран 8 выполнен из ферромагнитного материала.
Таким образом заявляемое техническое решение позволяет уменьшить габаритные размеры трансформатора тока, уменьшается необходимое для его размещения пространство, а экран позволяет надежно защитить трансформатор тока от воздействия внешнего магнитного поля. Благодаря применению токового делителя, состоящего из токового шунта и низкоомного сопротивления, уменьшается первичный ток трансформатора тока, а благодаря трансформатору тока меньшего размера достигается гальваническая развязка между входным и выходным токами датчика.