189074. lajstromszámú szabadalom • Egyenes tengelyű tekercsekből összeállított mágneses feszültségmérő árammérés céljára
1 189 074 2 méretek esetén csak egy bizonyos gerjesztőáram-értékig alkalmazható. Nagyobb gerjesztőáramok esetén ez a megoldás is olyan méretnövekedéshez vezet, amellyel nem jár együtt az érzékenység növekedése. A gyakorlatban a mágneses feszültségmértőknek, mint áramjeladóknak több követelményt (átviteli tulajdonság, érzékenység, pontosság, geometriai méret, szerelhetőség, gyárthatóság) együttesen, az előírásoknak megfelelően kell teljesítenie. A mágneses feszültségmérők eddigi kiviteli formáival nem teljesíthető valamennyi felsorolt követelmény együttesen az esetek nagy részében. Célunk az volt, hogy olyan lineáris átviteli tulajdonságú, geometriai méreteihez képest nagy érzékenységű és pontosságú, bontható kivitelű árammérés céljára használható mágneses feszültségmérőt hozzunk létre, amely megfelel az egyszerű gyárthatóság követelményének is. A találmány szerinti feszültségmérő általános elrendezésben n darab (n = 2; 3; 4; ...) egyforma tekercsrendszerből áll. Egy-egy tekercsrendszer k darab (k = 3 ; 4 ; 5 ; ...) egyenes tengelyű egyforma tekercsből tevődik össze. A tekercseket állandó keresztmetszetű szigetelőanyagból készült magra egy vagy több rétegben egyenletes menetsűrűséggel felcsévélt szigetelt huzal képezi. A tekercsrendszereket alkotó tekercsek tengelyvonalainak metszéspontjai szabályos sokszög csúcspontjait alkotják. A szomszédos csúcspontok között a tekercsek szimmetrikusan helyezkednek el. A tekercsek villamos szempontból sorosan vannak kapcsolva, amely például azt jelenti, hogy a tekercseknek a csúcspontok körüljárási irányához képest azonos menetiránnyal kell rendelkezniük és a szomszédos tekercseket egy kivételével úgy kell egymással összekötni, hogy az egyik tekercs kezdete a másik végével kapcsolódjék. A találmány szerinti mágneses feszültségmérőt úgy kell összeállítani az egyes tekercsrendszerekből, hogy a szabályos sokszögek középpontji a sokszögek síkjaira merőleges tengelyvonalon foglaljanak helyet és ezen a szomszédos sokszögek egymáshoz képest azonos, 2-7r/k n radián értékű szöggel legyenek elforgatva. Villamos szempontból az egyes tekercsrendszerek sorosan vannak kapcsolva. A találmány szerinti berendezést egy konkrét, a gyakorlati kivitelnek megfelelő elrendezési formában mutatjuk be az 1. ábrán, ahol n = 2 darab tekercsrendszerből és tekercsrendszerenként k = 4 darab tekercsből összeállított mágneses feszültségmérő axonometrikus képe látható. Állandó, kör keresztmetszetű szigetelőanyagból készült magra egy vagy több rétegben egyenletes menetsűrűséggel felcsévélt szigetelt huzalból áll az egymással azonos 1 első tekercs, a 2 második tekercs, a 3 harmadik tekercs és a 4 negyedik tekercs. Ezen tekercsek tengelyvonalainak metszéspontjai az A1B1C1D1 első szabályos négyszög csúcspontjait alkotják. A szomszédos csúcspontok között a tekercsek szimmetrikusan helyezkednek el. Az 1 első tekercs, a 2 második tekercs, a 3 harmadik tekercs és a 4 negyedik tekercs képezi az első tekercsrendszert. Az 1 első tekercset, a 2 második tekercset, a 3 harmadik tekercset, a 4 negyedik tekercset villamos szempontból sorosan kell kapcsolni. Az első tekercsrendszerrel teljesen azonos második tekercsrendszer az 5 ötödik tekercsből, a 6 hatodik tekercsől, a 7 hetedik tekercsből és a 8 nyolcadik tekercsből áll. Ezen tekercsek tengelyvonalainak metszéspontjai az A2B2C2D2 második szabályos négyszög csúcspontjait alkotják. Az A1B1C1D1 első szabályos négyszög KI első középpontja és az A2B2C2D2 második szabályos négyszög K2 második középpontja a négyszögek síkjaira merőleges t tengelyvonalon helyezkedik el, amelyen az A1B1C1D1 első szabályos négyszög és az A2B2C2D2 második szabályos négyszög egymáshoz képest ti!4 rdián értékű szöggel van elforgatva. Az első tekercsrendszert és a második tekercsrendszert villamos szempontból sorosan kell összekapcsolni. A találmány szerinti mágneses feszültségmérő a tekercsrendszerek n darabszámának növelésével pontosabban működik, azaz egyre inkább megfelel a pontossági kritériumoknak. Ez azzl függ össze, hogy az elforgatott tekercsrendszerekben indukált zavarfeszültségek különböző előjelük miatt egymás hatását részben közömbösítik. Számítások és mérések egybehangzóan igazolták, hogy n növekedésével a pontosság egyre erőteljesebben nő. Például az 1. ábrán szereplő geometriájú tekercsrendszerekből összeállított mágneses feszültségmérők esetében a t tengellyel párhuzamos, ettől a K1A1 távolság 0,43-szorosánál elhelyezkedő belső gerjesztésnél és a K1A1 távolság 1,14-szeresénél lévő külső gerjesztésnél mutatjuk meg, hogy az illesztési hézagokból eredően a pontossági kritériumok milyen mértékben teljesíthetők. A példabeli belső gerjesztés hatására indukált feszültség szögtől függő legnagyobb %-os eltérése a t tengelyben lévő gerjesztés által indukált feszültséghez képest egy tekercsrendszer (n = 1) esetén 1,78 % ; n = 2-nél 0,9 % ; n = 3- nál 0,005 % ; n = 4-nél 0,0006 %. A példabeli külső gerjesztés hatására indukált zavarfeszültség szögtől függő legnagyobb %-os értéke a t tengelyben lévő gerjesztés által indukált feszültséghez képest n = 1- nél 12,5 %; n = 2-nél 2,5 %; n = 3-nál 0,4 %; n = 4-nél 0,1 %. A közölt pontossági mutatók alapján belátható, hogy a találmány szerinti, n darabszámú tekercsrendszerből összeállított berendezéssel precíziós áramjeladók is előállíthatok. Ezeknek az érzékenysége is nagy: egy tekercsrendszer érzékenységének n-szerese, mivel a soros kapcsolás miatt a tekercsrendszerekben indukált feszültségek összeadódnak. A találmány szerinti mágneses feszültségmérő előnye, hogy a következő tulajdonságokat egyesíti magában: a) lineáris átviteli tulajdonság; b) geometriai méreteihez képest nagy érzékenység és pontosság; c) bontható kivitel; d) egyszerű gyárthatóság. F.zen tulajdonságok alapján a találmány szerinti 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
