На предприятиях цветной и черной металлургии России, применяющих в своем технологическом процессе большие постоянные токи величиной (10 - 300) кА до недавнего времени отсутствовали точные системы измерения величин этих токов.

Наличие стабильного и точного (класса не ниже 0,2) датчика тока позволяет значительно улучшить качество технологических процессов и, как следствие, качество выпускаемой продукции.

ЗАО «Высокоточная аппаратура» с 1994 года разрабатывает и производит преобразователи измерительные постоянного тока типа ПИПТ на токи (63 - 300) кА, а с 2004 г. начато производство преобразователей постоянного тока типа ППТ на токи (10 - 80) кА. Преобразователи предназначены для измерения тока серии электролиза цветных металлов, дуговых печей постоянного тока, отдельных выпрямительных агрегатов.

Принцип действия преобразователей измерительных постоянного тока ПИПТ основан на законе полного тока. Датчики магнитного поля, установленные на первичном преобразователе (ПП), охватывающем шинопровод, измеряют напряженность магнитного поля в месте расположения датчиков и преобразуют измеренную величину в выходной токовый сигнал. Выходные сигналы с датчиков поступают в блок сумматора (БС), который преобразует суммарный сигнал с датчиков в выходной сигнал, пропорциональный току в шинопроводе.

Основные технические характеристики ПИПТ:

- номинальный ток (максимальный ток серии) (50 - 300) кА;

- основная приведенная погрешность ± 0,2 %;

- характеристики выходных сигналов:

1) три токовых выхода (0 - 5) мА, или (0 - 20) мА, или (4 - 20) мА;

2) два частотных выхода (0 - 10 000) Гц, амплитуда сигнала (5 - 10) В при нагрузке 120 Ом;

3) один частотный выход (4 000 - 8 000) Гц, амплитуда сигнала 12 В при токе 2,5 А;

4) один импульсный выход (один импульс / 0,1 кА ч), амплитуда импульса (12 18) В, длительность (100 - 200) мс при нагрузке 1 кОм.

По желанию заказчика номенклатура и характеристики выходных сигналов могут быть изменены.

- потребляемая мощность от сети переменного тока 220 В, 50 Гц не более 100 ВА

- климатическое исполнение по УХЛ для не отапливаемых помещений, температура ( - 20 - + 50) ОС

Массогабаритные характеристики:

- масса ПП не более 30 кГ;

- масса БС не более 10 кГ;

- габаритные размеры БС, не более (352 х 361 х 166) мм;

- габаритные размеры ПП зависят от сечения шинопровода и не превышают поперечные размеры шинопровода более чем на 1000 мм;

Конструкции ПП могут быть разработаны под любой шинопровод индивидуально. На рисунках 1 - 4 представлены фотографии преобразователей на различные токи.

Массогабаритные и энергетические характеристики преобразователей ПИПТ в десятки раз превосходят зарубежные аналоги. Стоимость преобразователей в 10 - 15 раз меньше стоимости импортных преобразователей.

С 1994 г ЗАО «Высокоточная аппаратура» изготовило и поставило, в основном на предприятия алюминиевой промышленности, более 30 образцов преобразователей измерительных постоянного тока ПИПТ. Основными покупателями являются: Красноярский, Иркутский, Кандалакшский, Волгоградский алюминиевые заводы.

Точностные характеристики ПИПТ в большей чем у зарубежных аналогов степени зависят от магнитной обстановки на месте размещения преобразователей (на них влияют металлоконструкции зданий, установленное в непосредственной близости оборудование и т.п.), поэтому при проведении пусконаладочных работ необходима калибровка преобразователей (настройка их точностных характеристик) на месте установки.

Для калибровки преобразователей типа ПИПТ на предприятии разработана и успешно эксплуатируется установка для поверки преобразователей измерительных постоянного тока УП ПИПТ-М. Класс точности установки 0,07. УП ПИПТ-М имеет сертификат (Сертификат RU.E.34.005.A № 17845) об утверждение типа средства измерения и внесена в Государственный реестр средств измерения (регистрационный № 27063-04).

Измерение абсолютной погрешности поверяемого ПИПТ производится путем определения разности выходного сигнала ПИПТ и сигнала, пропорционального току в проводнике, измеренного УП ПИПТ-М.

Измерение тока в проводнике установкой производится путем определения интеграла ЭДС, наводимой в измерительной катушке при охвате ею проводника с током, пропорционального величине тока в проводнике.

Основные технические характеристики установки УП ПИПТ-М:

- диапазон рабочих токов (25 - 150) кА и (50 - 300) кА;

- предел допускаемой относительной погрешности измерения коэффициента передачи ПИПТ в режиме интегрирования ± 0,07 %;

- масса установки не более 50 кГ

Установка состоит из двух рамок измерительных РИ и блока образцового измерителя БОИ. Для измерения постоянного тока меньшей величины (10 - 80) кА на предприятии разработаны и поставляются с 2004 г. преобразователи типа ППТ.

Принцип действия преобразователя основан на компенсационном методе. Внутри преобразователя тока (ПТ), охватывающего шинопровод, расположен магнитопровод, в зазорах которого установлены датчики Холла, выполняющие функцию нульорганов. На магнитопроводе размещены катушки, через которые электронная часть аппаратуры, размещаемая в блоке преобразования сигналов (БПС), пропускает ток, магнитное поле, от которого направлено встречно основному магнитному полю от тока, протекающего в шинопроводе. Величина тока в катушках устанавливается такой, чтобы магнитное поле в зазорах магнитопровода стала равной нулю. При этом суммарный пропускаемый по катушкам ток прямопропорционален величине измеряемого тока.

Основные технические характеристики ППТ (для ППТ-50):

- диапазон измеряемого тока (0 - 50) кА ;

- основная приведенная погрешность измерения тока в диапазоне (0,1 1,0) I ном ± 0,2 %;

- количество выходных сигналов - 3;

- коэффициент передачи выходного сигнала 0,32 мА/кА (начальное смещение 4 мА);

- потребляемая мощность от сети переменного тока 220 В, 50 Гц не более 1000 ВА;

- климатическое исполнение по УХЛ для не отапливаемых помещений, температура ( -5 - + 40) ОС.

Массогабаритные характеристики:

- масса ПТ-50 не более 140 кГ;

- масса БПС-50 - не более 40 кГ;

- габаритные размеры ПТ-50 не более (1380 х 1420 х 286) мм;

- габаритные размеры БПС, не более (720х670х210) мм;

- размеры сечения шинопровода в месте установки ПТ-50 не более (600-х600) мм.

Конструкция ПТ разъемная.

В 2004 г. изготовлены и поставлены пять образцов преобразователей постоянного тока типа ППТ.

В настоящее время на предприятии ЗАО «Высокоточная аппаратура» проводятся работы по разработке новых типов преобразователей с улучшенными эксплуатационными, массогабаритными и энергетическими характеристиками