Пристрій для вимірювання електричного струму в струмопідводах печей графітації

Реферат: Пристрій для вимірювання електричного струму в струмовідводі печі гравітації належить до електровимірювальних пристроїв. Пристрій включає не менше ніж чотири вимірювальні обмотки, електрично послідовно з'єднані та утворюють вимірювальний контур прямокутної форми, що охоплює струмовідвід. Додатково введена каркасна електропровідна немагнітна основа, яка охоплює вимірювальні обмотки та фіксується на бічних поверхнях струмопідводу, забезпечуючи збіг його осі з віссю струмопідводу. Згадана основа, яка має форму, наближену до відповідної кривої рівного значення осьової складової векторного магнітного потенціалу від дії струму в струмопідводі, охоплюючи вимірювальний контур і виконуючи функцію зворотного витка, дозволяє істотно знизити вплив зовнішніх магнітних полів від струмів в інших струмопідводах і торцевих шинах, зменшити додаткові втрати і габаритні розміри пристрою, а також полегшити його монтаж на струмопідводі. UA 107391 C2 (12) UA 107391 C2 UA 107391 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до електровимірювальних пристроїв і може бути застосований для вимірювання струмів у струмопідводах печей графітації змінного струму. Для вимірювання струму можна використовувати пристрої типу поясу Роговського [Сивухин Д.В. Общий курс физики. Учеб. пособие: Для вузов. В 5 т. Т. 3. Электричество. 4-е изд., стереот. - М.: ФИЗМАТЛИТ; Изд-во МФТИ, 2004. - 656 с.]. Ці пристрої включають в себе одну або декілька вимірювальних обмоток, які намотані на основі із немагнітного матеріалу і послідовно з'єднані в електричний контур навколо провідника, в якому вимірюється струм. В обмотках наводиться електрорушійна сила, яка створює електричну напругу на виводах вимірювального контуру. Для запобігання наведенню додаткової електрорушійної сили використовують обмотки біфілярного типу. Застосування немагнітних матеріалів виключає прояви ефектів насичення в елементах пристрою, забезпечує широкий діапазон вимірювання і стабільність характеристик. Відомий пристрій для вимірювання струму типу поясу Роговського [UA 16383] має електростатичний екран і вимірювальну обмотку, яка намотана на гнучкому шлангу із порожниною. Уздовж осі пристрою прокладають провід, який утворює зворотний виток. Внаслідок згинання гнучкої основи, розтягування її матеріалу на зовнішньому радіусі та стисненню на внутрішньому радіусі тору може відбутися зсув витків вимірювальної обмотки, що спричинить істотне збільшення похибки вимірювань і нестабільність характеристик пристрою. В пристроях, розкритих в документі UA 90446 С2, від 11.05.2010; застосовують вимірювальні обмотки з немагнітними неелектропровідними каркасами, які мають внутрішні отвори для їх монтажу на основі. Щільність витків вимірювальних обмоток збільшена біля їх торців. Центральний отвір основи прямокутної форми забезпечує наскрізне розташування провідника струму всередині пристрою у повітряному проміжку на певній відстані від вимірювальних обмоток. Пристрій розташовують таким чином, щоб осі провідника і вимірювального контуру збігалися. Проте у зв'язку з обмеженим простором між струмопідводами печі графітації, конструктивна нерівномірність кількості витків уздовж вимірювальних обмоток буде викликати нерівномірність розподілу електрорушійних сил, обумовлену розподілом електромагнітного поля біля бічних поверхонь струмопідводу, внаслідок чого виміри струмів можуть бути неточними. Таким чином, задачею винаходу є усунення вказаних вище недоліків існуючих пристроїв типу поясу Роговського шляхом запропонованого пристрою для вимірювання електричного струму в струмопідводі печі графітації завдяки такому виконанню основи і розміщенню обмоток, при якому зменшуються витрати матеріалів, чутливість до зовнішніх перешкод, похибка вимірювання, забезпечується стабільність характеристик пристрою при промисловому виробництві та експлуатації. Пристрій для вимірювання струму згідно з цим винаходом включає в себе каркасну електропровідну немагнітну основу, яка охоплює ззовні та фіксує електрично послідовно з'єднані у прямокутний контур вимірювальні обмотки, що розташовані на бічних поверхнях струмопідводу, забезпечує збіг осей вимірювального контуру і струмопідводу, зменшує вплив зовнішніх полів і похибку вимірювань завдяки електрично зустрічно послідовному з'єднанню цієї основи із вимірювальними обмотками та наближенню форми її контуру до кривої відповідного значення осьової складової векторного магнітного потенціалу від дії струму в струмопідводі. Характерні ознаки та переваги виявляються з подальшого опису винаходу, наведеного лише як приклад і показаного на супровідних кресленнях. На Фіг. 1 показано схематичний вид пристрою для вимірювання електричного струму струмопідводу з чотирма котушками послідовно з'єднаними у вимірювальний контур прямокутної форми згідно з варіантом здійснення винаходу, якому надано перевагу. На Фіг. 2 показано вид, що відповідає області розташування з'єднання склобандажа на каркасній електропровідній немагнітній основі. Детальний опис виконання винаходу. Пристрій для вимірювання струму в струмопідводі згідно з цим винаходом включає в себе щонайменше чотири вимірювальні обмотки 2, які електрично послідовно з'єднані для утворення вимірювального контуру прямокутної форми, що розташований на струмопідводі 6. Вимірювальні обмотки намотано на електроізоляційних вологостійких остовах 1 з торцями прямокутної або іншої форми, які забезпечують механічне з'єднання при їх розташуванні безпосередньо на бічних поверхнях струмопідводу 6. Назовні послідовно з'єднані витки вимірювальних обмоток 2 захищено електроізоляційним вологостійким шаром 3, що дозволяє запобігти їх зсуву, забезпечує електричну ізоляцію і герметизацію від потрапляння вологи, яка охолоджує струмопідвід 6 зрошенням. Електричні з'єднання 4 між обмотками 2 та вимірювальні виводи 10 також захищено електроізоляційним вологостійким шаром. З одного боку основа 7 має гнучке електричне з'єднання електропровідними стрічками 8, які зварені з 1 UA 107391 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 електропровідним матеріалом основи, забезпечуючи встановлення згаданого пристрою на струмопідводі 6 без демонтажу торцевих шин печі графітації, приєднаних до цього струмопідводу. Електрично незамкнена каркасна електропровідна немагнітна основа 7 охоплює ззовні вимірювальні обмотки 2, фіксує їх на собі та на бічних поверхнях струмопідводу 6, забезпечує високу точність геометрії вимірювального контуру і точність збігу його осі з віссю струмопідводу 6 завдяки тримачам 9 і бандажу зі склострічки 11 або з іншого матеріалу, який, як зображено на Фіг. 2, затягнено спеціальним пристроєм з двох циліндрів 13 із електроізоляційного матеріалу і немагнітними металевими болтовими з'єднаннями 12, або іншим способом. Електромагнітне поле, що створюється струмом у стумопідводі печі графітації наводить в обмотках електрорушійну силу, що обумовлює появу електричної напруги на вимірювальних виводах пристрою, яка вимірюється приєднаним до них цифровим вимірювальним приладом 14 відповідного класу точності. Напруга, що вимірюється, є пропорційною до діючого значення струму у струмопідводі. Електрично незамкнена каркасна електропровідна немагнітна основа 7, запобігаючи шкідливому впливу зовнішніх перешкод і зовнішніх електромагнітних полів від струмів в інших струмопідводах, дозволяє істотно зменшити додаткові електрорушійні сили у витках вимірювальних обмоток і додаткові втрати, які викликані вихровими струмами, наведеними зовнішніми електромагнітними полями, знизити їх вплив на температуру вимірювальних обмоток, запобігти їх перегріву і зменшити вплив цих факторів на похибку вимірювання. Гнучким ізольованим провідником 5 каркасна електропровідна немагнітна основа 7 електрично зустрічно послідовно з'єднана з контуром вимірювальних обмоток 2, створюючи зворотний виток, в якому наводиться електрорушійна сила, що є рівною за величиною і протилежною по напряму відповідній електрорушійній силі, яка наведена у вимірювальному контурі зовнішнім електромагнітним полем. Це захищає пристрій від шкідливого впливу зовнішніх електромагнітних полів, обумовлених, насамперед, струмами в торцевих шинах, які приєднані до струмопідводу 6 і розміщені у перпендикулярних до його осі площинах. Форму контуру каркасної електропровідної немагнітної основи 7 у площині, яка перпендикулярна осі струмопідводу 6, наближено до форми поперечного перерізу струмопроводу, з розташуванням прямих ділянок контуру основи 7 над вимірювальними обмотками 2 паралельно до відповідних бічних поверхонь струмовідводу 6. Таким чином значно зменшуються вихрові струми в електропровідному немагнітному матеріалі основи, забезпечується відповідна умовам експлуатації та класу нагрівостійкості електроізоляції температура, зменшується вплив температурної складової на точність вимірювання струмів у режимі максимального струмового навантаження печі графітації. Таким чином, заявлений винахід забезпечує простоту конструкції пристрою, зменшення габаритних розмірів, полегшення монтажу на струмопідводах, дотримання високої точності геометричних розмірів вимірювального контуру і точності збігу його осі та осі струмопідводу, істотне зниження впливу зовнішніх магнітних полів від струмів в інших струмопідводах і торцевих шинах, зменшення додаткових втрат, відповідну до умов експлуатації та класу нагрівостійкості електроізоляції температуру, високу точність вимірювання і стабільність характеристик пристрою в умовах промислового виробництва і експлуатації. Запропонований винахід є придатним для широкого використання в промисловості. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Пристрій типу пояса Роговського для вимірювання електричного струму в струмопідводі печі графітації, що включає в себе не менш ніж чотири вимірювальні обмотки, які електрично послідовно з'єднані для утворення вимірювального контуру прямокутної форми, що охоплює струмопідвід для вимірювання струму в ньому та вимірювальні виводи, який відрізняється тим, що додатково містить каркасну електропровідну немагнітну основу, яка гнучким ізольованим провідником електрично зустрічно послідовно з'єднана із контуром вимірювальних обмоток, має форму, наближену до форми поперечного перерізу струмовідводу із паралельним до бічних поверхонь струмовідводу розташуванням прямих ділянок контуру основи над вимірювальними обмотками, які електрично з'єднані між собою гнучкими електропровідними стрічками, при цьому прямі ділянки контуру основи охоплюють вимірювальні обмотки ззовні та зафіксовані на бічних поверхнях струмопідводу, таким чином, що осі вимірювального контуру і струмопідводу збігаються. 2 UA 107391 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3