RS20060511A - Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini - Google Patents

Abstract

Pronalazak spada u oblast uređaja i postupaka za merenje električnih promenljivih a konkretno se odnosi na MERNI SENZOR I POSTUPAK ZA MERENJE STRUJE SA KOREKTOROM SKIN EFEKTA U STRUJNOJ ŠINI.Predmetnim pronalaskom rešen je problem konstruisanja mernog magnetskog strujnog senzora čiji je odnos signala i primarne struje Ip frekventno nezavistan u relativno širokom frekventnom opsegu.Ovo je izvedeno tako što su predmetnim pronalaskom prikazani postupci merenja i varijante izvođenja mernog senzora sa korektorom skin efekta u strujnoj šini i to: sa nesimetričnim pozicioniranjem magnetnog senzora u odnosu na bas-bar (1), smanjenjem bočnih dimenzija bas-bara (1) u blizini magnetskog senzora (2), primenom magnetskog filtra (4), primenom otvorenog magnetskog jarma (5), primenom električnog filtra (6) i kombinacijom dva ili više napred navedenih načina.

Description

MERNI SENZORI POSTUPAK ZA MERENJE STRUJE

SA KOREKTOROM SKINEFEKTA USTRUJNOJ ŠINI

Oblast tehnike

Predmet pronalaska uopšteno posmatrano spada u oblast uređaja i postupaka za merenje električnih promenljivih koji sadrže različite kompenzatore grešaka merenja a konkretno se odnosi na senzor za merenje struje sa kompenzacionim elementima kojima se umanjuje uticaj promene frekvencije i skin efekta na tačnost merenja.

Prema Međunarodnoj klasifikaciji patenata (MKP, Int. Cl.7) pronalazak je razvrstan i označen osnovnim klasifikacionim simbolom G 01 R 3/00 kojim su definisani uređaji ili postupci posebno podešeni za proizvodnju mernih instrumenata, kao i sekundarnim klasifikacionim simbolima G 01 R 1/38 kojim su obuhvaćene naprave za promenu merne karakteristike, odnosno G 01 R 1/20 koji se odnosi na izmene osnovnih električnih elemenata za korišćenje u električnim mernim instrumentima. Zbog specifičnog načina rada pronalazak se može označiti još jednim sekundarnim klasifikacionim simbolom G 01 R 33/07 kojim su definisani uređaji sa Hallovim efektom.

Tehnički problem

Tehnički problem koji se rešava predmetnim pronalaskom sastoji se u sledećem: kako konstruisati merni magnetski strujni senzor sa bas-barom čiji će odnos pretvaranja tj. odnos signala i primarne struje biti frekventno nezavistan u relativno široko frekventnom opsegu a da pri tome bude malih dimenzija i težine, ima dobru linearnost, i bude pouzdan, lako primenljiv, upotrebljiv za DC struju i AC struju učestanosti više stotina KHz i sa velikim strujnim pikovima.

Stanje tehnike

Savremeni elektronski sistemi bazirani na modulima kod kojih je objedinjen veći broj funkcija (npr. analogni digitalni i energetski deo, sve u jednom integrisanom kolu tzv. „smart power" ) koji se koriste za regulaciju struje, sve se više ugrađuju u električki gonjene pogone, za precizno pozicioniranje i kontrolu kretanja, i za regulaciju sile i momenta. Oni pored toga što omogućavaju dobro upravljanje ovih uređaja, takođe doprinose štednji potrošene energije. Funkcionalnost takvih kontrolera zasnovana je na električnim strujnim senzorima koji imaju mogućnost preciznog monitoringa struje.

U poslednje vreme najčešće se koriste magnetski strujni senzori koji sadrže primarni provodnik i magnetni senzor. Postoje dve osnovne klase magnetskih strujnih senzora: strujni senzori bez magnetske povratne sprege (open-loop) i strujni senzori sa magnetskom povratnom spregom (closed-loop). (Te dve klase strujnih senzora su opisane na primer u knjizi R. S. Popovića sa naslovom «Hall Effect Devices» objavljene od strane IOP- Institute of Phvsics Publishing, Bristol 2004, strane 316-317). Radi jednostavnosti, ovde će biti kratko opisan samo magnetski strujni senzori bez magnetske povratne sprege. Kroz primarni provodnik protiče merena struja, koju nazivamo primarna struja. Magnetski senzor meri magnetsko polje stvoreno primarnom strujom, koje nazivamo primarno magnetsko polje. Zbog toga je izlazni signal magnetskih senzora proporcionalan primarnoj struji u određenom frekventnom opsegu. Kao magnetski senzori koriste se Holovi magnetski senzori, magneto-otporni senzori, kalemovi ili njihove kombinacije (Holovi magnetski senzori su poznati, primer gore pomenuta knjiga, Poglavlje 5). Holovi ili drugi magnetski senzori mogu biti kombinovani sa feromagnetskim delovima, koje nazivamo magnetskim jezgrima ili magnetskim koncetratorima (magnetska jezgra i magnetski koncetratori su prikazani u pomenutoj knjizi na stranama 316-317 i 292-293, respektivno).

Električne struje u energetskim sistemima obično protiču kroz bakarne ili aluminijumske trakaste provodnike, koje nazivamo bas-barovi (provodne šine), zbog čega postoji veliki praktični interes da se merenje struje obavlja direktno na njima, pri čemu se bas-bar koristi kao primarni provodnik strujnog senzora. Potrebno je napomenuti da se merenje magnetskog polja može ostvariti i tako što se merenje vrši u blizini bas-bara. U stanju tehnike dobro je poznato da zbog skin efekta raspodela gustine struje u bas-baru zavisi od učestanosti primarne struje. U bas-baru sa poprečnim presekom koji nije kružni, pri visokim učestanostima, struja teži da se koncetriše blizu najudaljenijih ivica poprečnog preseka bar-bara, tako da se gustina struje smanjuje u njegovom centralnom delu. Ova pojava je detaljnije opisana u radu V. Velevich-a pod naslovom «The lateral skin effect in a flat conductor», Philips tech. Rev. 32, str 221-231, no. 6/7,18 iz 1971 godine.

Na osnovu sadašnjeg stanja tehnike problem eliminisanja grešaka pri merenju u zavisnosti od promene frekvencije rešava se usrednjavanjem magnetskog signala duž zatvorene putanje oko bas-bara korišćenjem više magnetskih senzora, kalemom Rogovskog ili primenom zatvorenog magnetskog kola. Primeri ovakvog izvođenja magnetskih strujnih senzora dati su u knjizi Edvarda Ramsdena pod naslovom «Hall Effect Sensors», objavljene od strane Elsevier, Amsterdam, 2006 god., strane 136-141. Najčešća je primena zatvorenog magnetskog kola u obliku torusnog magnetskog jezgra koje potpuno okružuje primarni provodnik. Ovaj način se primenjuje kod strujnih transformatora, fluks-gejt strujnih senzora i Holovih strujnih senzora. U zadnjem slučaju magnetno jezgro ima veoma mali procep, širine oko lmm, u koji je smešten Holov magnetski senzor. Magnetsko jezgro uvek ima približno jednak poprečni presek po svom ćelom obimu. Međutim, prema mišljenju autora, ovako konstruisani strujni senzori imaju velike dimenzije i težinu, imaju ograničeni frekventni i impulsni odziv, nemaju dovoljnu linearnost, imaju problem perminga (promena ofseta posle jakih stujnih impulsa), i skupi su.

Kako je princip rada pronalaska delimično zasnovan na fenomenu vrtložnih struja autor u cilju boljeg razumevanja pronalaska ukazuje na odgovarajuću teoriju i primere prikazane u knjizi Zoje Popović i Branka D. Popovića pod naslovom «Introduction Electromagnetics» objavljene od strane Prentice Hali, Upper Saddle River, New Jersev, 2000, strane 247-248.

Iznenađuje podatak da i pored pažljivog pretraživanja domaće i međunarodne patentne dokumentacije koja se odnosi na merne uređaje sa bas-barovima i šentovima nije pronađen ni jedan patentni spis ili patentna prijava koji bi bili relevantni predmetnom pronalasku.

Izlaganje suštine pronalaska

Predmetnim pronalaskom rešen je u potpunosti napred definisani tehnički problem.

Suština pronalaska ogleda se u tome što je prema ideji autora konstruisan magnetsko strujni senzor koji u sebi sadrži bas-bar najpovoljnije pravougaonog poprečnog preseka i najmanje jedan magnetski senzor kojim se uspešno rešava problem frekventne zavisnosti u relativno širokom frekventnom opsegu.

Ovaj problem rešen je primenom sledećih mera koje će pojedinačno biti prikazane kroz primere izvođenja:

I. Nesimetrično pozicioniranje magnetskog senzora u odnosu na bas-bar

II. Smanjenje bočnih dimenzija bas-bara u blizini magnetskog senzora

III. Primena magnetskog filtra

IV. Primena otvorenog magnetskog jarma

V. Primena električnog filtra

VI. Kombinacijom dve ili više napred navedenih mera.

Prema meri I predmetni pronalazak sadrži magnetski senzor postavljen nesimetrično u odnosu na aksialnu osu šire strane bas-bara. Na tom mestu frekventno zavisna promena magnetnog polja usled skin efekta manja je nego u slučaju kada je senzor pozicioniran simetrično.

Još bolji efekat se dobija kada se koriste dva magnetska senzora pri čemu je prvi postavljen blizu aksijalne ose a drugi blizu ivice bas-bara. Princip rada ovog rešenja zasnovan je na tome da se kako učestanost primarne struje raste, lokalno magnetsko polje koje deluje na prvi magnetski senzor, smanjuje, dok lokalno magnetsko polje koje deluje na drugi magnetski senzor povećava. U tom slučaju suma izlaznih signala dva magnetska senzora ostaje relativno nezavisna od učestalosti primarne struje.

Prema meri II predmetnog pronalaska, poprečni presek dela pljosnatog bas-bara, gde je pozicioniran magnetski senzor, može imati smanjene bočne dimenzije. Na taj način ovaj deo poprečnog preseka ima približno oblik kvadrata, kruga ili je podeljen na dva dela. Takvi oblici poprečnog preseka su manje podložni skin efektu nego pljosnati pravougaoni oblik. Izmena poprečnog preseka može biti izvedena na taj način što se u bas-baru na odgovarajućem mestu formira jedan ili više otvora određene veličine i oblika.

Prema meri III predmetni pronalazak sadrži bas-bar kombinovan sa magnetskim filtrom. Magnetski filter je izrađen od parčeta električno visoko-provodnog materijala (npr. bakra ili aluminijuma). Magnetski filter u ovom slučaju uzrokuje frekventno zavisnu promenu primarnog magnetskog polja. Ovo se javlja kao posledica indukovanja vrtložnih struja u magnetskom filtru. Sada na magnetski senzor deluje rezultantno magnetsko polje nastalo superponiranjem magnetskih polja proizvedenih primarnom strujom u bas-baru i vrtložnim strujama u magnetskom filtru.

U okviru ove mere moguća je konstrukcija u kojoj su međusobne pozicije magnetskog filtra i magnetskog senzora paralelne. Tada magnetski filter deluje kao visoko propusni filter, tako da pomaže kompenzaciji smanjenja osetljivosti strujnog senzora za visoke učestanosti.

Isto tako moguća je realizacija u kojoj je međusobna pozicija magnetskog filtra i magnetskog senzora upravna. U tom slučaju magnetski filter deluje kao nisko propusni filter i pomaže kompenzaciju povećanja osetljivosti strujnog senzora za visoke učestanosti.

Prema meri IV predmetni pronalazak sadrži bas-bar kombinovan sa otvorenim magnetskim jarmom. Otvoren magnetski jaram je bar jedna pločica od feromagnetskog materijala koja ne obuhvataju u potpunosti primarni provodnik, već ga obuhvata samo delimično. Ova pločica je postavljena približno paralelno sa širokom ravnom stranom bas-bara. U prisustvu otvorenog magnetskog jarma smanjuje se uticaj skin-cfekta u bas-baru na rezultat merenja. Pogodnim izborom oblika magnetskog jarma može se postići da lokalna gustina magnetskog fluksa koju meri magnetski senzor veoma malo zavisi od učestanosti struje kroz bas-bar.

Slično kao u slučaju magnetskog filtra, moguće su konstrukcije u kojima su međusobni položaji magnetskog jarma i magnetskog senzora paralelni i upravni. Paralelni magnetski jaram funkcioniše i kao magnetski de-koncentrator i može da proširi opseg funkcionisanja strujnog senzora i poboljša mu linearnost. Upravni magnetski senzor funkcioniše i kao magnetski koncentrator i može da poveća osetljivost strujnog senzora. I paralelni i upravni magnetski jarmovi mogu da poboljšaju imunost strujnog senzora na spoljne magnetske smetnje.

Prema meri V predmetni pronalazak sadrži magnetski senzor kombinovan sa konvencionalnim električnim filtrom (u dokazu izvodljivosti prikazan je RC filter). U prvom slučaju, ako magnetski signal koji deluje na magnetski senzor opada usled skin efekta u bas-baru, izlazni signal magnetskog senzora biva propušten kroz visoko propusni električni filter, koji kompenzuje gubitak u magnetskom signalu. U drugom slučaju, ako magnetski signal koji deluje na magnetski senzor raste zbog skin efekta u bas-baru, izlazni signal magnetskog senzora biva propušten kroz nisko propusni električni filter koji kompenzuje povećanje magnetskog signala.

Prema meri VI predmetni pronalazak sadrži kombinaciju dve ili više napred navedenih mera. Na primer, strujni senzor moze imati dva nesimetrično pozicionirana magnetska senzora, dva magnetska filtra, dva magnetska jarma, i jedan električni filter. Kombinacijom više napred navedenih mera moze se postići frekventnno-nezavisan odnos pretvaranja u daleko širem frekventnom opsegu nego sto je to slučaj primenom samo jedne od ovih mera.

U odnosu na do sada poznata rešenja strujnih senzora, strujni senzori izradjeni prema ovom pronalasku, imaju više prednosti od kojih se najvažnije navode i to:

- mala dimenzija i masa mernog senzora

- frekventno-nezavisnu prenosni odnos u širokom frekventnom opsegu, od DC do visokih učestanosti AC

- uspešnost merenja i pri velikim strujnim pikovima

- velika linearnost i odsutan ili veoma mali perming

- relativno jednostavna konstrukcija za proizvodnju i rukovanje.

Kratak opis slika i nacrta

U cilju lakšeg razumevanja pronalaska kao i zbog prikazivanja kako se on može realizovati u praksi autor se, samo primera radi, poziva na priložene nacrte koji se odnose na predmetnu prijavu i gde: Sl.l prikazuje poprečni presek predmetnog pronalaska sa nesimetričnom pozicijom magnetskog senzora,

SI. 2 prikazuje izgled predmetnog pronalaska u pogledu odozgo,

SI. 3 prikazuje magnetski strujni senzor sa otvorom u bas-baru,

SI. 4 prikazuje magnetski strujni senzor sa otvorom u pogledu odozgo,

SI. 5 prikazuje predmetni pronalazak sa paralelnim magnetskim filtrom,

SI. 6 prikazuje predmetni pronalazak sa paralelnim magnetskim filtrom sa pogledom odozgo,

SI. 7 prikazuje izgled magnetskog fluksa DC sa paralelnim magnetskim filtrom,

SI. 8 prikazuje izgled magnetskog fluksa AC sa paralelnim magnetskim filtrom,

SI. 9 prikazuje predmetni pronalazak za DC sa magnetskim senzorom i magnetskim filtrom pozicioniranim blizu ivice bas-bara,

SI. 10 prikazuje predmetni pronalazak za AC sa magnetskim senzorom i magnetskim filtrom pozicioniranim blizu ivice bas-bara,

SI. 11 predstavlja poprečni presek predmetnog pronalaska sa magnetskim jarmom,

SI. 12 prikazuje magnetski strujni senzor sa električnim filtrom i pojačivačem,

SI. 13 predstavlja poprečni presek mernog senzora sa otvorom i magnetskim filtrom,

SI. 14 predstavlja izgled mernog senzora sa otvorom i magnetskim filtrom u pogledu odozgo,

SI. 15 prikazuje predmetni pronalazak kod koga je magnetski filter izveden kao deo bas-bara,

SI. 16 predstavlja poprečni presek predmetnog pronalaska sa bočnim usecima i magnetskim filtrom,

SI. 17 predstavlja poprečni presek predmetnog pronalaska sa bočnim usecima, magnetskim filtrom i magnetskim jarmom,

SI. 18 predstavlja poprečni presek predmetnog pronalaska sa bočnim usecima, magnetskim jarmom i magnetskim filtrom smeštenim u bočne useke,

SI. 19 predstavlja poprečni presek predmetnog pronalaska sa bočnim usecima, magnetskim filterom i magnetskim jarmom čiji su bočni ispusti smešteni u bočne useke,

SI. 20 predstavlja izgled predmetnog pronalaska sa bočnim usecima i magnetskim filtrom u pogledu odozgo,

SI. 21 predstavlja izgled predmetnog pronalaska sa bočnim usecima i magnetskim jarmom u pogledu odozgo,

SI. 22 predstavlja šematski prikaz mernog senzora sa primenom svih 5 mera predmetnog pronalaska,

SI. 23 predstavlja grafikon prenosnog odnosa Vo / lp strujnog senzora sa primenom mera ilustrovanih na SI. 22.

Detaljanopis pronalaska

Primer 1

Posmatranjem slike 1 priloženog nacrta lako se uočava daje prikazan magnetski strujni senzor u pogledu odozgo koji sadrži bas-bar u obliku trake 1 i najmanje jedan magnetski senzor 2 postavljen blizu ravne površine bas-bara 1. Na slici 1 i 2 prikazana su dva takva senzora, 2a ili 2b. Bas-bar 1 u ovom primeru izvođenja izrađen je od bakra. (Za maksimalnu struju od 500 A, dimenzije bas-bara su približno sledeće: debljina T= 5mm, širina W= 50mm i dužina minimum 120mm). Kao magnetski senzor 2 u ovom primeru je korišćen Holov ili magneto-otporni magnetski senzor. Primarna struja lp teče duž bas-bara 1 stvarajući vektor gustine primarnog magnetskog fluksa Bp. Odgovarajuća funkcija strujnog senzora, u ovom slučaju, je da izlazni signal magnetskog senzora 2 bude proporcionalan primarnoj struji lp u definisanom frekventnom području, obično od DC do granične učestanosti /c> 50KHz.

Veličina i pravac vektora Bp zavisi od veličine i učestanosti primarne struje lp i pozicije u odnosu na bas-bar 1. Strelice Sa i Sb pokazuju smerove maksimalne magnetske osetljivosti magnetskih senzora 2a ili 2b, respektivno. Sa slike je vidljivo da su Sa i Sb približno paralelne sa najbližom površinom bas-bara 1. Za poziciju senzora 2a, lokalna komponenta gustine magnetnog fluksa Bp, paralelna sa Sa, je magnetski signal Bsa. Magnetski senzor 2a pretvara magnetski signal Bsa u električni signal koji predstavlja veličinu struje lp. Izlaz magnetskog senzora 2b povezan je odgovarajućom analognom funkcijom sa magnetskim signalom Bsb.

Ako je primarna struja lp DC (direct-current) ili veoma nisko frekventna AC (alternative current), gustina struje u poprečnom preseku bas-bara je uniformna. Tada je najveća gustina magnetnog fluksa Bp na sredini široke ravne površine bas-bara 1. Na slikama je to mesto prikazano linijama označenim sa zl i z2, gde se ravan x= 0 ukršta sa širokom ravnom površinom bas-bara 1. Kada se učestanost primarne struje lp povećava, tada usled skin efekta, struja teži da se koncentriše blizu najudaljenijih ivica bas-bara 1. Kao posledica toga, gustina magnetnog fluksa na linijama zl i z2 se smanjuje, a istovremeno se povećavajući blizu ivica bas-bara 1 z3 i z4.

Posmatranjem slike 1 vidi se da je za realizaciju strujnog senzora prema ovom primeru upotrebljen magnetni senzor 2. Da bi umanjili frekventnu zavisnost magnetnog signala Bsa koji deluje na magnetski senzor 2 on je postavljen nesimetrično u odnosu na aksijalnu osu zl bas-bara. Kako je to prikazano na ovoj slici senzor je postavljen blizu ravne površine bas-bara 1, između linija zl ivice bas-bara z3.

Optimalna pozicija senzora zavisi od odnosa W/T stranica bas-bara 1 (za bas-bar sa dimenzijama W= 50mm i T= 5mm, optimalna pozicija je oko tačke Xa= 5mm, Ya= 2mm.

Potrebno je napomenuti da se bolji rezultati ostvaruju ako se koriste dva magnetska senzora 2, koji su na slici 1 označeni 2a i 2b. Dupli magnetski senzori doprinose povećanju odnosa signal-šum strujnog senzora. Takođe se napominje da upotreba dva magnetska senzora sa suprotnom orijentacijom osetljivosti Sa i Sb, koji su postavljeni na dve suprotne strane bas-bara 1 doprinosi smanjenju uticaja spoljašnjih magnetskih polja. Pri tome u cilju kompenzacije frekventne zavisnosti usled skin efekta u bas-baru 1, prvi magnetski senzor 2a postavljen je blizu simetrale zl, dok je drugi magnetski senzor 2b postavljen bliže ivici z3. Kako učestanost primarne struje lp raste, magnetski signal Bsa koji deluje na prvi magnetski senzor se smanjuje, dok se magnetski signal koji deluje na drugi magnetski senzor Bsb povećava. U tom slučaju zbir izlaznih signala iz ova dva magnetska senzora ostaje relativno nezavisan od učestalosti primarne struje. (Za bas-bar dimenzija W= 50mm i T= 5mm optimalne pozicije dva magnetska senzora 2a i 2b su približno date vrednostima Xa= 5mm, Ya= 2mm, Xb= 20mm, Yb= 2mm.

Primer 2

Na SI. 3 i 4 prikazan je senzor prema pronalasku ostvaren sa bas-barom na kome je načinjen otvor kružnog preseka. U ovom primeru je prikazan magnetski strujni senzor gde SI. 3 prikazuje njegov poprečni presek a SI. 4 predstavlja pogled odozgo na širu ravnu površinu bas-bara. Magnetski strujni senzor sadrži bakarnu traku kao bas-bar 1 i magnetski senzor 2 postavljen blizu ravne površine bas-bara 1. Na bas-baru 1 izveden je otvor 3 kružnog preseka (mada on može da bude elipsast, mnogougaoni i si.). Otvor 3 ima namenu da smanji bočne dimenzije poprečnog preseka bas-bara u blizini mesta gde je postavljen magnetski senzor. Ovaj deo poprečnog preseka postaje podeljen na dva bočna segmenta približno kvadratnog preseka la i lb. Primarna struja lp je tada lokalno podeljena na dve polovine, lp/2. Skin efekat ne menja mnogo raspored struje u delovima bas-bara sa smanjenim poprečnim presekom la i lb. Magnetski signal Bs koji u ovom slučaju deluje na magnetski senzor 2 je na taj način manje frekventno zavistan nego u slučaju istog bas-bara bez otvora. Optimalna dimenzija otvora 3 (prečnik D) je ona koja daje širinu Wl delova la i lb približno jednaku debljini bas-bara T.

Smanjenje bočnih dimenzija pljosnatog bas-bara 1 može biti izvedeno probijanjem jednog ili više otvora u bas-baru. Prema ovom primeru otvor 3 je pozicioniran na simetrali bas-bara 1. Potrebno je napomenuti da dva simetrična otvora mogu biti probijena blizu ivice bas-bara 1 i tada oni mogu izgledati kao dve usečene strane bas-bara 1.

Uloga otvora, useka, ili sličnih izmena bas-bara, koje mogu da budu različitog oblika, i cine taj deo bas-bara sličnim cilindru ili višežičnom kablu je da raspored magnetnog fluksa učine manje podložnim dejstvu skin efekta.

Primer 3

U ovom primeru izvođenja na si.5 i 6 prikazanje magnetski strujni senzor koji sadrži bas-bar 1, u obliku bakarne trake, najmanje jedan Holov ili magnetsko-otporni magnetski senzor 2 i najmanje jedan magnetski filter 4. Prema ideji autora magnetski senzor 2 postavljenje između ravnih površina bas-bara 1 i magnetskog filtra 4.

Magnetski filter 4 u ovom primeru predstavlja parče električki visoko provodnog materijala kao što su bakar ili aluminijum. Magnetski filter takođe može biti napravljen i od električki provodnog feromagnetnog materijala, kao što je gvožđe, odnosno može biti sastavljen od kombinacije feromagnetnog i visokoprovodnog neferomagnetnog materijala. On može imati različite oblike (cilindar, prizma, cev, prsten, kratko spojeni kalem ili neka kombinacija ovih oblika). Magnetski filter 4, kako je to prikazano na slikama 5 i 6, pozicioniran je blizu bas-bara 1. Zbog toga on može biti deo bas-bara 1 ili ne; i može biti električki izolovan od bas-bara 1 ili ne.

Magnetski senzor 2 je pozicioniran blizu magnetskog filtra 4. Sa slika 5 i 6 vidi se da je vektor magnetske osetljivosti magnetskog senzora, predstavljen strelicom S, paralelan sa najbližom površinom magnetskog filtra 4. Takvu međusobnu poziciju magnetskog filtra i magnetskog senzora zovemo paralelna.

U cilju boljeg razumevanja pronalaska dato je objašnjenje principa rada senzora prema ovom primeru sa paralelnim neferomagnetnim filtrom.

Na SI. 7 i 8 prikazan je deo magnetskog strujnog senzora u rasporedu magnetskog senzora 2 i magnetskog filtra 4 kao što je to izvedeno na slici 5, iznad horizontalne simetrale x. Sa ovih slika jasno se vidi rad uređaja na osnovu prikaza rasporeda primarne struje lp, linija primarnog magnetnog fluksa O i vrtložne struje Ie.

Na slici 7 prikazanje slučaj kada je primarna struja lp jednosmerna (DC). Ona je tada ravnomerno raspoređena u poprečnom preseku bas-bara 1. Primarna struja stvara magnetno polje oko bas-bara 1 koje je ilustrovano linijama magnetskog fluksa <J> koji je takođe DC tako da na njegovu raspodelu ne utiče prisustvo neferomagnetskog filtra 4. Magnetski senzor 2, u ovom slučaju, meri lokalnu gustinu magnetnog fluksa Bs.

Na slici 8 prikazanje slučaj kada je primarna struja naizmenična (AC). Usled skin efekta, primarna struja lp teži da se koncetriše na periferijama bas-bara 1. Zbog toga bi u slučaju da ne postoji magnetski filter, lokalna gustina magnetskog fluksa Bs koja deluje na magnetski senzor 2 bila manja nego u slučaju DC primarne struje. Ako se postavi magnetski filter 4 u njemu se indukuju vrtložne struje Ie koje proizvode sekundarno magnetsko polje (nije prikazano) koje je suprotno primarnom magnetnom polju unutar magnetskog filtra 4.

Ovo čini magnetski filter 4 netransparentnim za primarni magnetski fluks zbog čega linije ovog fluksa obilaze magnetski filter 4 i teže da se koncentrišu u prostoru gde je pozicioniran magnetski senzor 2. Ovo znači da za magnetski senzor 2 u paralelnoj konfiguraciji, magnetski filter 4 funkcioniše kao delimičan visokopropusni filter za primarni magnetski fluks. Na taj način kompenzovano je smanjenje Bs za visoke učestanosti, usled skin efekta u bas-baru. Sa pogodnom geometrijom sistema bas-bar 1, magnetski filter 4 i magnetski senzor 2, funkcija Bs(f) može biti skoro konstantna u malom frekventnom domenu.

Opisani magnetski filter u ovom primeru izvođenja dat je radi dokaza izvodljivosti u sledećim dimenzijama Tf= 5mm, Lf= 25mm, Wf= 25mm.

Ako je magnetski filter 4 napravljen od feromagnetskih materijala, onda magnetski filter ima i dejstvo magnetskog jarma, opisanog u narednom Primeru 4.

Na slikama 9 i 10 prikazan je još jedan način izvođenja predmetnog pronalaska prema primeru 3. Magnetski senzor na slici 7 sadrži bakarni bas-bar 1 u obliku trake, najmanje jedan Holov ili magnetsko-otporni magnetski senzor 2 i najmanje jedan magnetski filter 4, ali su sada magnetski senzor 2 i magnetski filter 4 pozicionirani blizu ivice bas-bara 1 i njihova međusobna pozicija je različita. Sada je vektor magnetske osetljivosti magnetskog senzora 2, predstavljen pomoću strelice S, upravan u odnosu na najbližu površinu magnetskog filtra 4. Takvu poziciju magnetskog filtra 4 i magnetskog senzora 2 nazivamo upravnom.

I u ovom slučaju potrebno je objasniti rad upravnog neferomagnetskog filtera.

Slika 9 prikazuje slučaj kada je primarna struja lp jednosmerna (DC). Ona je tada podjednako raspoređena u poprečnom preseku bas-bara 1. Primarna struja lp stvara magnetsko polje oko bas-bara 1 koje je ilustrovano linijama magnetskog fluksa O. Prisustvo neferomagnetskog filtra 4 u ovom slučaju nema uticaja na raspored magnetskog fluksa. Magnetski senzor 2 meri lokalnu gustinu magnetskog fluksa Bs.

Slika 10 prikazuje slučaj kada je primarna struja AC. Zbog skin efekta u ovom slučaju primarna struja lp teži da se koncentriše na periferijama bas-bara 1. Iz tog razloga, ako ne bi bilo magnetskog filtra 4, lokalna gustina magnetskog fluksa Bs bi bila veća nego u slučaju DC primarne struje; međutim, kada postoji magnetski filter, vrtložne struje Ie indukovane u magnetskom filtru 4 stvaraju sekundarno magnetno polje. Ovo magnetski filter 4 čini zapravo netransparentnim za primarni magnetski fluks. Prema tome, linije primarnog magnetskog fluksa O zaobilaze magnetski filter 4, a takođe delimično zaobilaze i magnetski senzor 2. Zato, za magnetski senzor 2 u upravnoj konfiguraciji, magnetski filter 4 funkcioniše kao delimičan niskopropusni filter za primarni magnetski fluks. Ovaj efekat može kompenzovati povećanje Bs pri visokim učestanostima. Pogodnom geometrijom sklopa bas-bar 1, magnetski filter 4 i magnetski senzor 2, funkcija Bs (f) može biti skoro konstantna u malom frekventnom domenu. 1 paralelni i upravni magnetski filter može da deluje i kao štit od električnog i elektromagnetskog polja. Zbog toga oblik magnetskog filtra 4 može da bude prilagođen i cilju elektromagnetske zaštite. Iz istog razloga, magnetski filter 4 može da bude električno povezan sa tačkom elektronskog kola strujnog senzora sa pogodnim električnim potencijalom, na primer sa masom. Tako magetski filter 4 može da doprinese poboljšanju imunosti strujnog senzora na kapacitivnu i parazitnu magnetsku spregu bas-bar / magnetski senzor; i poboljšaju imunost strujnog senzora na spoljne elektromagnetske smetnje.

Primer4

U ovom primeru izvođenja na si.11 prikazanje magnetski strujni senzor koji sadrži bas-bar 1, u obliku bakarne trake, najmanje jedan Holov ili magnetsko-otporni magnetski senzor 2 (2a ili 2b) i najmanje jedan magnetski jaram 5 (5a ili 5b).

Magnetski jaram 5 je parče „mekog" feromagnetskog materijala (materijal sa velikom permeabilnoscu i malim koercitivnim poljem). To može biti ferit, gvožđe, legura gvožđe-nikl, gvožđe-silicijum, i slično, i može biti homogene strukture ili imati oblik paketa od tankih limova.

Pogodno je da magnetski jaram 5 bude pločica približno jednake debljine i različitog oblika, kao što su pravougaonik, krug, i elipsa. Prema sl.l 1, takva pločica je postavljena približno paralelno sa širokom ravnom stranom bas-bara. Dimenzije (i broj i položaj, ako ih ima više) magnetskog jarma su takve da on može da prekriva celu širu površinu bas-bara, ili samo njen manji deo. Pri tome je važno da magnetski jaram 5 bude „otvoren", tj. da popunjava samo deo (do oko 90%) dužine magnetskog kola oko bas-bara. Na primeru prikazanom na si. 11, to je postignuto time što je razmak između dva magnetska jarma 5a i 5b veći od debljine bas-bara, i iznosi nekoliko milimetara.

U ovom primeru magnetski senzor 2 (2a i/ili 2b) je pozicioniran blizu ivice bas-bara 1, a njegov vektor magnetske osetljivosti, predstavljen pomoću strelice S (Sa i Sb), je upravan u odnosu na najbližu površinu magnetskog jarma 5. Takvu poziciju magnetskog jarma 5 i magnetskog senzora 2 nazivamo upravnom. U slučaju upravne konfiguracije magnetski jaram - magnetski senzor, prema si. 11, povoljno je da magnetski senzor 2 (2a i 2b) i bas-bar 1 budu postavljeni između ravnih površina dva magnetska jarma 5a i 5b.

Slično kao i u slučaju magnetskog fiiltra, moguća je i konstrukcija u kojoj su međusobni položaji magnetskog jarma i magnetskog senzora paralelni. Prema tome, slike 5, 6 i 11 iliustruju u isto vreme i primenu magnetskog filtra 4 i magnetskog jarma 5. Drugim rečima, na ovim slikama oznaka 4 može biti zamenjena oznakom 5 i obrnuto.

U prisustvu otvorenog magnetskog jarma smanjuje se uticaj skin-efekta u bas-baru na rezultat merenja primarne struje. To se dešava s toga, što magnetski jaram usrednjava magnetsko polje duž svoje dužine u pravcu polja. Taj efekat je sličan onom koji postoji u poznatim strujnim senzorima sa zatvorenim magnetskim jezgom. Bitna razlika je u tome, što u slučaju ovog pronalazka magnetski jaram ne obuhvata potpuno bas-bar, tj, ovde je magnetsko jezgro jako otvoreno. Drugim rečima, u ovom slučaju magnetsko kolo sadrži relativno mnogo vise medju-gvozdja nego stoje to slučaj u poznatim strujnim sensorima sa zatvorenim magnetskim jezgrom. Zbog toga je uticaj nelinearnosti karakteristike magnećenja B(H) magnetskog jarma na linearnost strujnog senzora i pojavu perminga neznatna.

Pored povoljnog uticaja na frekventni odziv, otvoreni magnetski jaram može da ima i nekoliko drugih povoljnih efekata na druge karakteristike strujnog senzora. Na primer, paralelni magnetski jaram prema si. 5

funkcioniše kao magnetski de-koncentrator. (Magnetski de-koncentrator je element cije je delovanje suprotno od delovanja magnetskog koncentratora: magnetski de-koncentrator razređuje linije magnetskog fluksa koje prolaze kroz pridruženi magnetski senzor.) Efekat magnetske de-koncentracije nastaje tako što magnetski jaram 5 koncentriše deo magnetskog fuksa u sebe, čime se smanjuje gustina magnetskog fluksa koji deluje na magnetski senzor 2. To je povoljno u slučaju primene magnetskih senzora velike osetljivosti, jer time može da se ublaži problem zasićenja magnetskog senzora, i time proširi opseg funkcionisanja strujnog senzora i poboljša njegova linearnost. Suprotno od toga, upravni magnetski senzor prema si. 11 deluje i kao magnetski koncentrator i može da poveća osetljivost strujnog senzora. I paralelni i upravni magnetski jarmovi mogu da deluju kao štit od spoljašnjeg magnetskog fluksa i time poboljšaju imunost strujnog senzora na spoljne magnetske smetnje.

Ako je magnetski jaram 5 napravljen od elektricno-provodnog feromagnetskih materijala, onda magnetski jaram ima i dejstvo magnetskog filtra, opisanog gore u Primeru 3.

Primer 5

Prema ideji pronalazača, na slici 12, prikazanje primer izvođenja magnetskog strujnog senzora sačinjenog od bas-bara 1 u obliku trake, magnetskog senzora 2, električnog filtra 6 i pojačavača 7. Međusobne pozicije i funkcije bas-bara 1 i magnetskog senzora 2 date su detaljnij na slici 1 i 2. Izlazni krajevi magnetskog senzora 2 su povezani na ulazne priključke + i - instrumentacionog pojačivača 7 koji može biti tipa INA217, proizvodnje Burr-Brown. Električni filter 6 može imati različite oblike, uključujući serijsku vezu otpornika R i kondenzatora C.

Izlazni napon Vo strujnog senzora dat je pomoću izraza

gde G označava pojačanje pojačavača 7 a Vs je izlazni signal magnetskog senzora 2. Obično, pojačanje takvih pojačavača definisano je otpornikom Rg koji je povezan između ulaza Gl i G2 pojačavača. U datom slučaju pojačanje instrumentacionog pojačavača 7 dato je pomoću izraza Ovde Z označava impedansu kola povezanog između priključaka + i -, pri čemu gde simbol || označava «povezano paralelno sa», a Zf je impedansa električnog filtra 6. Ako je primarna struja DC ili veoma niske učestanosti AC, jednačine (2) i (3) daju DC pojačanje Neka sa porastom učestanost primarne struje skin efekat u bas-baru 1 prouzrokuje smanjenje magnetskog signala Bs. U ovom slučaju, međutim, odgovarajuće smanjenje izlaznog signala Vs magnetskog senzora 2 kompenzovano je povećanjem pojačanja pojačavača, jednačina (2), koje je ostvareno smanjenjem impedanse Zf električnog filtra 6. Tako funkcija Vo(f) može biti skoro konstantna u malom frekventnom domenu. Za veoma visoke učestanosti primarne struje lp, jednačine (2) i (3) daju visoko frekventno AC pojačanje

U primeru izvođenja pronalaska za bas-bar sa dimenzijama W= 50mm i T= 5mm, magnetski senzor pozicioniran blizu simetrale Zl i Rg = 4kD, optimalni parametri filtra su približno R= lOkli i C= lOOnF.

Primer6

U okviru ovog primera izvodjenja, prikazano je nekoliko varijanti predmetnog pronalaska.uz koriscenje dve ili vise mera prikazanih u primerima 1 do 5.

Primer 6a

Na slici 13, 14 i 15 prikazana je realizacija kombinacija mernog senzora sa bas-barom opisanih u primerima 2 i 3. Slika 13 prikazuje poprečni presek, a slike 14 i 15 prikazuju izgled površine bas-bara 1 u pogledu odozgo. Prema ovom primeru izvođenja bas-bar 1 ima otvor 3 u koji je ugrađen magnetski filter 4. Na slikama otvor 3 ima kružni presek, sa prečnikom D koji iznosi približno 1/3 širine bas-bara W. Magnetski filter 4 je cilindričnog oblika a prečnik mu je neznatno manji od prečnika otvora 3 dok mu je visina približno jednaka debljini T bas-bara 1. Kako je to ilustrovano na slici 11 magnetski filter 4 je izveden od bakra i električki je izolovan od bas-bara 1.

Magnetski filter 4 može biti izveden i kao deo bas-bara 1, kako je to prikazano na slici 15. U ovom slučaju, magnetski filter 4 je električki povezan sa bas-barom 1 pomoću najmanje jednog od mostova 4a i 4b. Pozicija mostova treba da bude izabrana tako da primarna struja lp ne prolazi kroz magnetski filter.

Merni magnetski strujni senzor prikazan na slikama 13, 14 i 15 ima princip rada koji je kombinacija principa objašnjenih u primerima 2 i 3 uz napomenu da su magnetski senzor 2 i magnetski filter 4 međusobno paralelni. U ovom slučaju i otvor 3 i magnetski filter 4 imaju tendenciju da redukuju smanjenje magnetskog signala za visoke učestanosti primarne struje lp. Zbog toga prenosni odnos Vo / lp ovakvog strujnog senzora moze da bude približno konstantan u širem frekventnom opsegu nego sto je to slučaj u primerima 2 ili 3.

Primer 6b

Slike 16 i 20 prikazuju primer izvođenja pronalaska koji predstavlja kombinaciju jedne druge verzije ranije prikazanih primera 2 i 3 i gde slika 16 predstavlja poprečni presek a slika 20 pogled odozgo na ravnu stranu predmetnog senzora. Primarni provodnik je izveden kao bas-bar 1 u obliku trake sa simetrično suženim delom lc. Suženi deo lc napravljen je pomoću dva simetrična useka 3a i 3b, naspramno postavljena sa obe bočne strane bas-bara 1. Funkcija useka 3a i 3b je da lokalno redukuju širinu bas-bara 1 i time i uticaj skin efekta. U usecima 3 postavljen je najmanje jedan magnetski senzor 2, a u primeru izvođenja predmetni pronalazak sadrži dva, takođe naspramno postavljena senzora 2a i 2b. Ovi senzori nalaze se približno u glavnoj simetrali ravni xz bas-bara 1. Magnetski senzor 2 nalazi se u sendviču između dva pločasta magnetska filtra 4a i 4b. Na slikama 17, 18 i 19 prikazan je magnetski filter 4a i 4b koji može biti kombinovan sa magnetskim jarmom 5a i 5b u obliku pločica od mekog feromagnetskog materijala 5a i 5b. U ovom slučaju magnetska osetljivost S magnetskog senzora 2 je upravna na najbližu površinu svakog magnetskog filtra 4 i svakog magnetskog jarma 5. Pri upotrebi više od jednog magnetskog senzora 2, svaki od njih može da ima svoj par magnetskih filtera 4 (4a i 4b na si. 18 i 19). Napominje se da nekoliko magnetskih senzora može deliti isti magnetni filter.

Rad mernih strujnih senzora prikazanih na slikama 16 i 20 zasnovan je na sledećem: zbog skin efekta primarna struja lp teži da se koncentriše na periferijama bas-bara 1. Iz tog razloga ako ne bi bilo magnetskog filtra 4 magnetski signal Bs koji deluje na magnetski senzor 2 bi bio veći nego u slučaju DC primarne struje. Medjutim, u prisustvu upravnog magnetskog filtra, sekundarno magnetsko polje (zbog vrtložnih struja u magnetskim filtrima) teži da redukuje magnetski signal Bs usled čega dolazi do kompenzacije povećanja Bs za visoke učestanosti.

Uloga dodatnih magnetskih jarmova 5a i 5b je objašnjeno dole u primeru 6c.

Primer 6c

Slično kao u predhodnom Primeru 6b, na slici 21 prikazan je primer izvođenja magnetskog strujnog senzora sačinjenog od bas-bara 1 u obliku trake sa suženim delom lc i dva simetrična useka 3a i 3b. U usecima 3 je postavljen najmanje jedan magnetski senzor 2, a u primeru izvođenja predmetni pronalazak sadrži dva naspramno postavljena senzora 2a i 2b. Ovi senzori nalaze se približno u glavnoj simetrali ravni xz bas-bara 1. Magnetski senzor nalazi se u sendviču izmedju dva magnetska jarma 5, kao na SI. 11. Magnetski jarmovi imaju oblik pločice elipsastog oblika, postavljene tako daje duža osa elipse x približno upravna na uzdužnu z osu bas-bara 1.

Kada je primarna struja AC, zbog skin efekta primarna struja lp teži da se koncentriše na periferijama bas-bara 1. Ako ne bi bilo magnetskog jarma 5, lokalna gustina magnetskog fluksa Bs (nije prikazana na si. 21) bila bi veća nego u slučaju DC primarne struje. Međutim, u prisustvu magnetskog jarma 5, magnetsko polje duž duze ose jarma se usrednjava, pa je uticaj skin efekta na polje Bs manji. Pored toga, magnetski jaram 5 ima još dve dodatne funkcije: prvo - da pojačava magnetski signal Bs; i drugo - da povećava nezavisnost na smetnje od spoljašnjeg magnetskog polja. Elipsasti oblik magnetskog jarma 5 je naročito pogodan zato što je takav oblik najmanje sklon lokalnim magnetskim zasićenjima. Pored toga, takav magnetski jaram deluje i kao magnetski koncentrator, koji koncentriše raspoloživi magnetski fluks na magnetski senzor postavljen blizu ekstremiteta elipse. Ove osobine imaju i drugi slični (izduženi, a u sredini širi) oblici magnetskog jarma, kao što je izduženi šestougaonik prikazan na SI. 22.

Primer 6d

Na slici 22 šematski je prikazana realizacija mernog senzora koja uključuje sve ranije primere izvođenja predmetnog pronalaska. Oblik bas-bara ovog strujnog senzora sličan je primeru prikazanom na slici 20 a njegove suštinske karakteristike su sledeće: Karakteristika I: Dva magnetska senzora su pozicionirana nesimetrično u odnosu na glavnu osu z bas-bara 1. Njihova funkcija data je u opisu vazano za sliku 1. Prilikom porasta učestanosti primarne struje lp, magnetski signal Bsa raste a Bsb opada, zbog čega je zbir izlaznih signala magnetskih senzora 2a i 2b (nije prikazano) manje frekventno zavistan nego što je to slučaj sa magnetnim signalom u blizini osa simetrije bas-bara.

Karakteristika II: Magnetski senzori 2 su postavljeni blizu dela lc sa redukovanom širinom bas-bara 1. Suženi deo lc dobijen je pomoću naspramno izvedenih useka 3. Bočni skin efekat u suženom delu lc bas-bara 1, manje je izražen nego u bas-baru 1 sa normalnom širinom.

Karakteristika III: Magnetski senzor 2a kombinovan je sa magnetskim filtrom 4 u upravnoj kombinaciji tako da, na ranije opisan način, doprinosi korigovanju povećanja magnetskog signala Bsa usled skin efekta u bas-baru 1.

Karakteristika IV: Bas-bar 1 kombinovan je sa magnetskim jarmom 5 u upravnoj kombinaciji tako da, na ranije opisan način, magnetski jaram doprinosi smanjenju promene magnetskog signala Bsa usled skin efekta u bas-baru 1.

Karakteristika V: Izlazni signal magnetskog senzora 2a (Vs), pojačanje pomoću pojačivača 7 u kome se nalazi (RC) električni filter 6. Električni filter 6 je izveden kao visoko propusni filter i povezan redno sa otpornikom za povratnu spregu Rgl. Za visoke učestanosti električni filter 6 prouzrokuje smanjenje pojačanja pojačivača i na taj način utiče na korigovanje povećanja magnetskog signala Bsa usled skin efekta u bas-baru 1.

Ako sa povećanjem učestanosti primarne struje lp skin efekat u bas-baru 1 prouzrokuje povećanje prenosnog odnosaVo / lp strujnog senzora, kako je to ilustrovano na slici 23 (pre), tada primenom nekih od predstavljenih karakteristika I - IV predmetnog pronalaska, ili njihovom kombinacijom prenosni odnos postaje manje frekventno zavistan, kako je to prikazano na slici 23 (posle).

Način industrijske primene pronalaska

Primena pronalaska je apsolutno moguća i preporučljiva je pre svega pri izradi mernih senzora za merenje struje sa bas-barom kod kojih se zahteva da odnos izlaznog signala i primarne struje bude frekventno nezavistan u relativno širokom frekventnom opsegu, a da su dimenzije i težina tpg senzora male.

Industrijska izrada predmetnog pronalaska moguća je u specijalizovanim fabrikama za izradu električnih mernih uređaja. Stručnjaci iz predmetne oblasti mogu lako da urade radioničku i drugu proizvodnu dokumentaciju korišćenjem opisa i nacrta iz predmetne prijave.

Claims (21)

1. Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini, n a značen time što sadrži bas-bar (1) u obliku trake izrađene od visoko provodnog materijala i najmanje jedan magnetski senzor (2) nesimetrično pozicioniran u odnosu na aksijalnu osu šire strane bas-bara (1), blizu njegove ravne površine.

2. Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini, prema zahtevu 1,naznačen time što pored bas-bara (1) sadrži dva magnetna senzora (2), pri čemu je prvi magnetski senzor (2) 2a postavljen blizu aksijalne ose bas-bara (1) dok je drugi magnetski senzor (2) 2b postavljen blizu njegove ivice.

3. Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini, n a značen time što poprečni presek dela pljosnatog bas-bara (1) na mestu gde je pozicioniran magnetski senzor (2) ima smanjene bočne dimenzije, pri čemu ovaj deo poprečnog preseka može da ima približno oblik kvadrata, kruga ili je podeljen na dva dela ili više delova.

4. Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini, prema zahtevu 3, naznačen time što se u bas-baru (1) formira jedan ili više otvora (3) , pri čemu otvor može da bude približno okrugao, elipsast, mnogougaoni i si.

5. Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini, prema zahtevu 4, naznačen time što dva otvora mogu da se izvedu blizu ivica bas-bara (1), tako da obrazuju useke (3a) i (3b) u stranama bas-bara (1) i suženi deo bas-bara (lc).

6. Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini, n a značen time što sadrži bas-bar (1), najmanje jedan Holov ili magnetsko-otporni magnetski senzor (2) i najmanje jedan magnetski filter (4) izrađen od električki provodnog ne-feromagnetskog materijala, električki provodnog feromagnetnog materijala ili kombinacije visoko provodnog materijal i feromagnetskog materijala različitog oblika, pri čemu magnetski filter (4) može biti deo bas-bara (1) ili ne, i može biti električno izolovan od bas-bara (1) ili ne.

7. Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini, prema zahtevu 6, naznačen time što su magnetski senzor (2) i magnetski filter (4) pozicionirani blizu šire strane bas-bara (1) i postavljeni su međusobno paralelno.

8. Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini, prema zahtevu 6, naznačen time što su magnetski senzor (2) i magnetski filter (4) pozicionirani blizu ivice bas-bara (1) i postavljeni su međusobno upravno.

9. Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini. n a značen time što sadrži bas-bar (1), najmanje jedan Holov ili magnetsko-otporni magnetski senzor (2) i najmanje jedan magnetski jaram (5) izrađen od mekog feromagnetskog materijala, pri čemu magnetski jaram (5) samo delimično obuhvata obim poprečnog preseka bas-bara (1).

10. Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini, prema zahtevu 9, naznačen time što magnetski jaram (5) ima oblik pločice postavljene blizu šire strane bas-bara (1) i približno paralelno sa njom.

11. Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini, prema zahtevima 10, naznačen time što je magnetski senzor (2) pozicioniran blizu šire strane bas-bara (1) izmedju bas-bara i magnetskog jarma (5), pri čemu su magnetski senzor (2) i magnetski jaram (5) postavljeni međusobno paralelno.

12. Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini, prema zahtevima 9 i 10, naznačen time što je magnetski senzor (2) pozicioniran blizu ivice bas-bara (1), pri čemu su magnetski senzor (2) i magnetski jaram (5) postavljeni međusobno upravno.

13. Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini, n aznačentime što ga čine bas-bar (1), magnetski senzor (2) i električni filter (6), pri cemu električni filter (6) može imati različite oblike uključujući serijsku ili paralelnu vezu otpornika R i kondenzatora C.

14. Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini, prema zahtevu 13, n a z n a č e n time sto je električni filter (6) povezan sa pojačivačem (7) tako da čini pojačanje pojačavača (7) zavisnim od frekvencije.

15. Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini, prema zahtevu 4i 7, naznačen time što ga čine bas-bar (1) izveden sa otvorom (3), magnetski senzor (2) i magnetski filter (4), pri čemu je u otvor (3) umetnut magnetski filter (4) paralelno postavljen sa magnetskim senzorom (2).

16. Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini, prema zahtevu 15, n a z n a č e n time što je magnetski filter (4), debljine približno jednake visini bas-bara (1) i električno je povezan sa njim najmanje pomoću jednog mosta (4a).

17. Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini, prema zahtevu 5i 8, naznačen time što ga čine bas-bar (1), magnetski senzori (2a) i (2b), magnetski filteri (4a) i (4b), izvedeni tako da se bas-bar (1) na kome su bočno, naspramno postavljeni useci (3a) i (3b) i u njima pozicionirani magnetski senzori (2a) i (2b), tako da se nalaze u sendviču između dva pločasta magnetska filtra (4a) i (4b).

18. Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini, prema zahtevu11i 15, naznačen time što ga čine bas-bar (1) izveden sa otvorom (3), magnetski senzor (2) magnetski filter (4) i magnetski jaram (5) pri čemu je u otvor (3) umetnut magnetski filter (4), a magnetski senzor (2) i magnetski jaram (5) su postavljeni paraleleno sa magnetskim filtrom (5) tako da se magnetski senzor (2) nalazi u sendviču između magnetskog filtra (4) i magnetskog jarma (5).

19. Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini, prema zahtevu 5i 10, naznačen time što ga čine bas-bar (1), magnetski senzori (2a) i (2b), magnetski jarmovi (5a) i (5b), izvedeni tako da se bas-bar (1) na kome su bočno, naspramno postavljeni useci (3a) i (3b), i u njima pozicionirani magnetski senzori (2a) i (2b), koji se nalaze u sendviču između dva pločasta magnetska jarma (5a) i (5b).

20. Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini, prema zahtevu 18 i 19, naznačen time što su magnetski filtri (4a) i magnetski jarmovi (5a), odnosno (4b) i (5b), kombinovani, i sadrže najmanje dva sloja, od kojih je jedan od jako električno-provodnog materijala, a drugi od mekog feromagnetskog materijala.

21. Merni senzor i postupak za merenje struje sa korektorom skin efekta u strujnoj šini, naznačen time što ga čine bas-bar (1) sa naspramno izvedenim usecima (3a) i (3b) u koje su umetnuti magnetski senzori (2a) i (2b) i dva sa spoljnje strane pozicionirana magnetska filtra (4a) i (4b) i magnetska jarma (5a) i (5b) pri čemu su izlazni signali magnetskih senzora (2a) i (2b) pojačani pomoću pojačivača (7) u kome se nalazi (RC) električni filter (6).