ГОСТ Р 51318.16.1.2-2007 (СИСПР 16-1-2:2006) Совместимость технических средств электромагнитная. Требования к аппаратуре для измерения параметров индустриальных радиопомех и помехоустойчивости и методы измерений. Часть 1-2. Аппаратура для измерения параметров индустриальных радиопомех и помехоустойчивости. Устройства для измерения кондуктивных радиопомех и испытаний на устойчивость к кондуктивным радиопомех (с Поправкой)

Приложение Б
(справочное)

     
Конструкция, полоса рабочих частот и коэффициент калибровки пробников тока

Б.1 Обсуждение характеристик токосъемников

Размеры токосъемника определяются максимальными размерами кабеля, на котором должны быть проведены измерения, максимальной мощностью тока, протекающего по кабелю, и полосой частот измеряемого сигнала.

Токосъемник обычно имеет тороидальную форму, причем провод, на котором должны быть проведены измерения, размещается в центре отверстия тороида. Существующие требования и технические условия изготовителей показывают, что диаметр центрального отверстия токосъемника может изменяться от 0,2 до 30 см. Вторичную обмотку размещают на тороиде так, чтобы обеспечить охватывание кабеля токосъемником. Тороидальный сердечник и обмотку помещают в экран, предотвращающий влияние электростатических зарядов. Экран должен иметь зазор, исключающий его превращение в короткозамкнутый виток на трансформаторе.

Типовые токосъемники, используемые при измерениях ИРП, имеют вторичную обмотку, содержащую от семи до восьми витков. Это оптимизированное число витков обеспечивает одновременно максимально плоскую частотную характеристику и вносимое полное сопротивление 1 Ом или менее.

Для частот ниже 100 кГц используются сердечники из ламинированной кремнистой стали. Ферритовые сердечники используются для полосы частот от 100 кГц до 400 МГц, и для полосы частот от 200 до 1000 МГц используется воздушный зазор с переходом от симметричной катушки к несимметричному 50-омному выходу. Расположение элементов типового токосъемника показано на рисунке Б.1.

Рисунок Б.1 - Типовая конфигурация пробника тока

Токосъемник используется в основном в качестве устройства, воспринимающего сигналы при проведении измерений параметров ИРП. Следовательно, его конструкция должна быть такой, чтобы преобразовывать токи ИРП в напряжения, которые могут быть обнаружены измерителем ИРП. Относительную чувствительность токосъемника выражают в единицах преобразованного полного сопротивления. Преобразованное полное сопротивление определяют как отношение вторичного напряжения (как правило, на 50-омной резистивной нагрузке) к первичному току. Иногда вместо этой величины используют преобразованную проводимость.

Полная чувствительность токосъемника и измерителя ИРП является также функцией чувствительности измерителя. Минимальный обнаруживаемый ток ИРП в проводе представляет собой отношение чувствительности измерителя ИРП к преобразованному полному сопротивлению датчика тока . Например, если используют измеритель ИРП чувствительностью 1 мкВ и токосъемник с преобразованным полным сопротивлением 10 Ом, то минимальный измеряемый ток ИРП составит 0,1 мкА, однако если используют измеритель ИРП чувствительностью 10 мкВ и токосъемник с преобразованным полным сопротивлением 1 Ом, то минимальный измеряемый ток должен быть 10 мкА. Для получения наибольшей чувствительности значение преобразованного полного сопротивления должно быть возможно большим. Преобразованное полное сопротивление часто выражают в децибелах относительно одного ома. Это удобная единица, соответствующая широко применяемым единицам уровня ИРП, выраженным в децибелах относительно одного микровольта или одного микроампера ( в децибелах относительно 1 Ом определяют как ).

Б.2 Эквивалентная электрическая схема токосъемника

В соответствии с общей теорией трансформатора токосъемник может быть представлен точной эквивалентной схемой. Данная схема приведена во многих изданиях, например в [6]. После значительного упрощения точных эквивалентных схем и полученных из них уравнений могут быть получены следующие уравнения для преобразованного полного сопротивления токосъемника:

- на высоких частотах:

;                        (Б.1)

- на средних частотах:

, когда (),                              (Б.2)

- на низких частотах:

,                        (Б.3)

где - преобразованное полное сопротивление;

- взаимная индуктивность между первичной и вторичной обмотками;

- индуктивность первичной обмотки;

- нагрузочное полное сопротивление вторичной обмотки;

- распределенная емкость вторичной обмотки;