專利名稱：用于直流大電流檢測的無直流磁化雙向磁放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及直流大電流傳感器，特別是在高精度零磁通直流大電流測量設(shè)備中擔(dān)任傳感器的，能測正反兩個(gè)方向直流電流的雙向磁放大器。
背景技術(shù)：
零磁通直流大電流互感器和直流大電流比較儀作為主要的高精度直流大電流測量設(shè)備，在許多領(lǐng)域如跨區(qū)域高壓直流輸電、有色金屬冶煉、電化學(xué)、粒子加速器等中有廣泛的應(yīng)用。零磁通直流大電流互感器和直流大電流比較儀中的核心部件傳感器常采用磁放大器。工作時(shí)磁放大器起兩個(gè)作用第一、比較被測的一次電流產(chǎn)生的磁勢與反饋電流(即二次電流)產(chǎn)生的磁勢的大小；第二、將兩個(gè)磁勢的差值檢測出來并將結(jié)果送往后續(xù)處理電路。零磁通直流大電流互感器和直流大電流比較儀的工作目標(biāo)就是盡可能使一次電流與二次電流分別產(chǎn)生的磁勢之差為零，此種狀態(tài)謂之平衡。平衡時(shí)一次電流與二次電流間存在著明確的數(shù)量關(guān)系，因此可根據(jù)這個(gè)數(shù)量關(guān)系，通過測量小的二次電流計(jì)算出不能直接測量的大的一次電流。二十世紀(jì)三十年代，德國的w. Kraemer設(shè)計(jì)出用于測量直流大電流的磁放大器，該磁放大器有兩個(gè)鐵心，結(jié)構(gòu)較簡單，但其只能測量朝一個(gè)方向流動(dòng)的直流電流，屬單向磁放大器，而用于零磁通直流大電流互感器或直流大電流比較儀中的必須是雙向磁放大器，即可測量正反兩個(gè)方向的直流電流。為此，二十世紀(jì)七十年代，加拿大的M. P. MacMartin提出了將兩個(gè)單向磁放大器差動(dòng)連接，組成雙向磁放大器的方案。該種雙向磁放大器因由兩個(gè)單向磁放大器組成，故包含四個(gè)鐵心，體積較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造安裝都很麻煩。二十世紀(jì)八、九十年代，揭秉信、徐墾等設(shè)計(jì)了一種只有兩個(gè)鐵心的雙向磁放大器。該磁放大器結(jié)構(gòu)比有四個(gè)鐵心的磁放大器要簡單得多。但因其激磁變壓器繞組中通過的是直流脈動(dòng)電流，無法去磁，因此存在著嚴(yán)重的直流磁化問題，導(dǎo)致激磁變壓器體積大大增加，效率嚴(yán)重下降。(見文獻(xiàn)[I]揭秉信.大電流測量.北京機(jī)械工業(yè)出版社.1987,157-223 ; [2]國家發(fā)明專利“新型零磁通直流互感器”，申請(qǐng)人華中理工大學(xué)，發(fā)明人揭秉信、陳宇寧、徐懇(應(yīng)為徐墾)，申請(qǐng)?zhí)?1101844. 1，公開號(hào)CN1054668，公開H :1991/09/18)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于直流大電流檢測的無直流磁化雙向磁放大器，該磁放大器不存在激磁變壓器的直流磁化問題，使磁放大器體積減小，但效率大幅度提高。本發(fā)明提供的一種無直流磁化雙向磁放大器，其特征在于磁放大器的激磁信號(hào)由激磁變壓器和開關(guān)電路提供，激磁變壓器繞組中流過的激磁電流為交流電流，激磁變壓器中不存在直流磁化現(xiàn)象，同時(shí)磁放大器僅使用兩個(gè)鐵心，所述開關(guān)電路的同步控制電壓直接從激磁變壓器副邊繞組上獲得。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)特點(diǎn)
(I)本發(fā)明提供的一種用于直流大電流檢測的無直流磁化雙向磁放大器，激磁變壓器繞組中流過的激磁電流為交流電流，激磁變壓器中不存在直流磁化現(xiàn)象，使激磁變壓器效率提聞，體積減??；(2)磁放大器僅使用兩個(gè)鐵心，結(jié)構(gòu)比四鐵心雙向磁放大器簡單得多，但可測量雙向直流電流；(3)本發(fā)明提出的雙向磁放大器可作為其核心部件傳感器，用于零磁通直流大電流互感器和直流大電流比較儀。零磁通直流大電流互感器和直流大電流比較儀作為主要的高精度直流大電流測量設(shè)備，在跨區(qū)域高壓直流輸電、有色金屬冶煉、電化學(xué)、粒子加速器等諸多領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用。


圖I為本發(fā)明無直流磁化雙向磁放大器的電路框圖。圖2為本發(fā)明無直流磁化雙向磁放大器中開關(guān)電路之實(shí)例I :可控硅式開關(guān)電路。圖3為本發(fā)明無直流磁化雙向磁放大器中開關(guān)電路之實(shí)例2 :繼電器式開關(guān)電路。
具體實(shí)施例方式下面通過借助實(shí)施例更加詳細(xì)地說明本發(fā)明，但以下實(shí)施例僅是說明性的，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受這些實(shí)施例的限制。本發(fā)明提供的一種在激磁變壓器中不存在直流磁化的雙鐵心、雙向磁放大器，該磁放大器只包含兩個(gè)鐵心，結(jié)構(gòu)比四鐵心雙向磁放大器簡單得多，但卻可檢測雙向直流電流。該磁放大器的激磁部分由激磁變壓器和開關(guān)電路組成。開關(guān)電路的同步控制電壓直接從激磁變壓器副邊繞組上獲得。如圖I所示，本發(fā)明提供的無直流磁化雙向磁放大器的結(jié)構(gòu)為采用兩個(gè)相同材料、相同尺寸的鐵心Tl和T2。鐵心Tl上繞有激磁線圈W1、一次線圈W3和二次線圈W5 ;鐵心T2上繞有激磁線圈W2、一次線圈W4和二次線圈(也稱反饋線圈)W6。激磁線圈W1、W2匝數(shù)相同并同向串聯(lián)連接；一次線圈W3、W4匝數(shù)相同并同向串聯(lián)連接；二次線圈W5、W6匝數(shù)相同并同向串聯(lián)連接。各線圈的同名端用圓點(diǎn)(·)標(biāo)注在圖I中。鐵心Tl、T2的材料通常為剩磁較高、矩形系數(shù)較高、矯頑力較小的鐵磁材料，如晶粒取向的冷軋硅鋼片、坡莫合金等。鐵心Tl、T2形狀為圓環(huán)，圓環(huán)的截面積可根據(jù)實(shí)驗(yàn)來確定，通常為IX 10_4m2時(shí)可保證正常使用；圓環(huán)的直徑必須足夠大，以保證鐵心能無障礙地包圍被測母線或匯流排，例如，如被測母線直徑為O. Im,則鐵心Tl、T2的直徑應(yīng)大于O. 3m。激磁線圈Wl、W2匝數(shù)為1000匝。在實(shí)際應(yīng)用中一次線圈W3、W4通常為穿過鐵心T1、T2的被測母線或匯流排，因此其匝數(shù)等于一匝。一次線圈W3、W4中流過的電流為一次電流(I1), 二次線圈W5、W6中流過的電流為二次電流(I2)。二次線圈W5、W6匝數(shù)(N2)必須由一次線圈W3或W4的匝數(shù)(N1)、一次電流額定值(Iln)、二次電流額定值(I2n)按下式來確定N2 = IlnN1Zl2n例如，若N1 = I匝，Iln = 6000A, I2n = 5A，則N2 = 1200匝。在這里，一次電流為本發(fā)明無直流磁化雙向磁放大器的輸入電流，即被測電流。在同向串聯(lián)連接的激磁線圈Wl、W2中，Wl的同名端與W2的異名端相連于a點(diǎn)。Wl的異名端與二極管Dl的陽極相連；W2的同名端與二極管D2的陽極相連。二極管Dl的陰極與電阻R5的一端相連于c點(diǎn)。電阻R5的另一端與電阻R6的一端相連于b點(diǎn)。電阻R6的另一端與二極管D2的陰極相連于d點(diǎn)。電阻R5、R6上的電壓降之代數(shù)和、即c、d兩點(diǎn)之間的電位差V。即為本發(fā)明無直流磁化雙向磁放大器的輸出電壓。二極管Dl、D2采用反向電壓大于100V、正向電流大于5A的整流二極管。電阻R5、R6的阻值與鐵心的材料和尺寸，線圈的匝數(shù)，激磁電壓的大小和頻率以及一次電流I1、二次電流I2、磁放大器輸出電壓的大小都有關(guān)系，須通過實(shí)驗(yàn)來確定，一般為數(shù)歐姆至數(shù)十歐姆。
本發(fā)明無直流磁化雙向磁放大器的激磁電路由激磁變壓器BI，開關(guān)電路Al、A2、A3、A4組成。激磁變壓器BI有三個(gè)繞組，原邊繞組為W7，兩個(gè)副邊繞組為W8和W9。原邊繞組W7所接交流供電電壓的大小和頻率由實(shí)際供電情況確定，通常直接連接到220V工頻交流供電電源。副邊繞組W8有一個(gè)中心抽頭，W8的一端到中心抽頭的電壓與W9兩端間的電壓大小相等。原邊繞組W7，兩個(gè)副邊繞組W8和W9的同名端在圖I中用星號(hào)(*)表示。副邊繞組W9兩端間的電壓即為本發(fā)明無直流磁化雙向磁放大器的激磁電壓。激磁電壓大小的選取與鐵心的材料和尺寸，線圈的阻數(shù)，一次電流I1、二次電流12、磁放大器輸出電壓的大小以及電阻R5、R6的阻值均有關(guān)系，須通過實(shí)驗(yàn)來確定，一般為數(shù)十伏特。四個(gè)開關(guān)電路A1、A2、A3、A4的結(jié)構(gòu)、參數(shù)均相同。每個(gè)開關(guān)電路均有三個(gè)接線端，即第一接線端I、第二接線端2和第三接線端3。接線端I和2之間常開。接線端3為控制端，接線端3和I之間的電壓為開關(guān)電路的控制電壓。該控制電壓必須與激磁電壓同步，故也可稱同步控制電壓。當(dāng)接線端2的電位高于接線端I的電位且控制電壓大于預(yù)設(shè)的觸發(fā)電壓時(shí)，開關(guān)電路觸發(fā)，使接線端I和2閉合，接線端I和2之間進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)接線端2的電位低于接線端I的電位或控制電壓小于預(yù)設(shè)的關(guān)斷電壓時(shí)，開關(guān)電路關(guān)斷，使接線端I和2斷開，接線端I和2之間重回?cái)嚅_狀態(tài)。副邊繞組W9的同名端與開關(guān)電路Al的接線端2、A3的接線端I相連于e點(diǎn)；W9的異名端與A2的接線端2、A4的接線端I相連于f點(diǎn)。開關(guān)電路Al的接線端I與A2的接線端I連接于a點(diǎn)；A3的接線端2與A4的接線端2連接于b點(diǎn)。開關(guān)電路Al的接線端3與繞組W8的同名端相連；A2的接線端3與繞組W8的異名端相連；A3的接線端3與繞組W9的異名端相連-M的接線端3與繞組W9的同名端相連。繞組W8的中心抽頭連接到a點(diǎn)。開關(guān)電路A1、A2、A3、A4的接線端1、2之間導(dǎo)通后可承受的導(dǎo)通電流與激磁電流有關(guān)，通常可選IA及以上；關(guān)斷后可耐受的電壓與激磁電壓有關(guān)，通?？蛇x100V及以上。接線端3的觸發(fā)電壓和關(guān)斷電壓須小于激磁電壓，通常為數(shù)伏特至數(shù)十伏特。本發(fā)明無直流磁化雙向磁放大器的工作過程如下設(shè)一次電流I1和二次電流I2的正方向均為電流從對(duì)應(yīng)線圈的同名端流入、異名端流出的方向。當(dāng)無直流磁化雙向磁放大器作為電流傳感器單獨(dú)工作時(shí)，無反饋電流I2，這時(shí)磁放大器的輸出電壓V。的大小及極性僅與輸入電流、即一次電流I1的大小及方向有關(guān)，具體工作狀態(tài)有如下三種I、平衡狀態(tài)這時(shí)I1 = O。當(dāng)激磁電壓處于正半周，激磁變壓器BI的三個(gè)繞組W7、W8和W9的同名端均為正電壓，異名端均為負(fù)電壓。激磁電壓使開關(guān)電路Al和A4的接線端3為正電壓而A2和A3的接線端3為負(fù)電壓。當(dāng)開關(guān)電路Al和A4的接線端3的控制電壓達(dá)到觸發(fā)電壓，Al和A4導(dǎo)通，而A2和A3仍保持關(guān)斷。在這里開關(guān)電路的導(dǎo)通角通常選擇為50° 70°。開關(guān)電路Al和A4導(dǎo)通后，一股激磁電流從W9的同名端流出，經(jīng)e點(diǎn)、Al、a點(diǎn)、Wl、DU R5、b點(diǎn)、A4、f點(diǎn)，流入W9的異名端，對(duì)Wl正向激磁，使鐵心Tl飽和；另一股激磁電流從W9的同名端流出，經(jīng)e點(diǎn)、Al、a點(diǎn)、W2、D2、R6、b點(diǎn)、A4、f點(diǎn)，流入W9的異名端，對(duì)W2反向激磁，使鐵心T2飽和。因W1、W2結(jié)構(gòu)性能相同，D1、D2型號(hào)性能相同，R5 = R6，故這兩股激磁電流大小相同，在R5、R6上形成的電壓大小相等，方向相反，使磁放大器的輸出電壓V。= O。正半周激磁結(jié)束后，Al、A4關(guān)斷，激磁電流降為零，鐵心Tl、T2保持在剩磁狀態(tài)。當(dāng)激磁電壓處于負(fù)半周時(shí)，激磁變壓器BI的三個(gè)繞組Tl、W8和W9的同名端均為負(fù)電壓，異名端均為正電壓。激磁電壓使開關(guān)電路A2和A3的接線端3為正電壓而Al和A4的接線端3為負(fù)電壓。當(dāng)開關(guān)電路A2和A3的接線端3的控制電壓達(dá)到觸發(fā)電壓，A2和A3導(dǎo)通，而Al和A4仍保持關(guān)斷。一股激磁電流從W9的異名端流出，經(jīng)f點(diǎn)、A2、a點(diǎn)、W1、 DI、R5、b點(diǎn)、A3、e點(diǎn)，流入W9的同名端，對(duì)Wl正向激磁，使鐵心TI飽和；另一股激磁電流從W9的異名端流出，經(jīng)f點(diǎn)、A2、a點(diǎn)、W2、D2、R6、b點(diǎn)、A3、e點(diǎn)，流入W9的同名端，對(duì)W2反向激磁，使鐵心T2飽和。這兩股激磁電流大小相同，在R5、R6上形成的電壓大小相等，方向相反，使磁放大器的輸出電壓V。= O。負(fù)半周激磁結(jié)束后，A2、A3關(guān)斷，激磁電流降為零，鐵心Tl、T2保持在剩磁狀態(tài)。2、正輸入狀態(tài)這時(shí)I1 > 0，即數(shù)值不為零的一次電流I1流過線圈W3和W4，方向?yàn)檎?從同名端流入線圈)。在正輸入狀態(tài)下，除磁放大器鐵心Tl、T2的狀態(tài)與上述在平衡狀態(tài)下有不同之外，激磁電壓正、負(fù)半周期間開關(guān)電路的導(dǎo)通情況和激磁電流流過的路徑均與平衡狀態(tài)時(shí)一樣。因存在不為零的一次電流I1，不論激磁電壓處于正負(fù)哪個(gè)半周，在鐵心Tl中，I1與激磁變壓器產(chǎn)生的激磁電流各自產(chǎn)生的磁勢方向相同，共同對(duì)Tl激磁，使Tl飽和度趨深；在鐵心T2中，I1與激磁變壓器產(chǎn)生的激磁電流各自產(chǎn)生的磁勢方向相反，激磁電流產(chǎn)生的激磁效果被I1的去磁作用抵消了一部分，使T2飽和度趨淺。因此流過電阻R6的電流數(shù)值比流過R5的小，使磁放大器的輸出電壓V。> O。顯然，若I1數(shù)值變大，I1的去磁作用將更強(qiáng)，流過電阻R6的電流數(shù)值比流過R5的更小，使磁放大器的輸出電壓V。的數(shù)值更大。3、負(fù)輸入狀態(tài)這時(shí)I1 < O,即數(shù)值不為零的一次電流I1流過線圈W3和W4，方向?yàn)樨?fù)(從異名端流入線圈)。在負(fù)輸入狀態(tài)下，除磁放大器鐵心Tl、T2的狀態(tài)與上述在平衡狀態(tài)下有不同之外，激磁電壓正、負(fù)半周期間開關(guān)電路的導(dǎo)通情況和激磁電流流過的路徑均與平衡狀態(tài)時(shí)一樣。因存在不為零的一次電流I1，不論激磁電壓處于正負(fù)哪個(gè)半周，在鐵心T2中，I1與激磁變壓器產(chǎn)生的激磁電流各自產(chǎn)生的磁勢方向相同，共同對(duì)T2激磁，使T2飽和度趨深；在鐵心Tl中，I1與激磁變壓器產(chǎn)生的激磁電流各自產(chǎn)生的磁勢方向相反，激磁電流產(chǎn)生的激磁效果被I1的去磁作用抵消了一部分，使Tl飽和度趨淺。因此流過電阻R5的電流數(shù)值比流過R6的小，使磁放大器的輸出電壓V。<0。顯然，若I1數(shù)值變大，一次電流的去磁作用將更強(qiáng)，流過電阻R5的電流數(shù)值比流過R6的更小，使磁放大器的輸出電壓V。的數(shù)值更大。據(jù)上所述，本發(fā)明無直流磁化雙向磁放大器，其輸出電壓的數(shù)值及極性與輸入電流的大小及方向有關(guān)，具體為當(dāng)輸入電流為零時(shí)，輸出電壓也為零；當(dāng)輸入電流的數(shù)值上升或下降時(shí)，輸出電壓的數(shù)值也相應(yīng)上升或下降；當(dāng)輸入電流反向時(shí)，輸出電壓的極性符號(hào)也變反。因此可根據(jù)輸出電壓的大小和極性檢測出輸入電流的大小和方向。同時(shí)不難看出，在本發(fā)明無直流磁化雙向磁放大器中，流過激磁變壓器各繞組的均是大小相等、正負(fù)兩個(gè)半周方向相反的電流，在其鐵心中所產(chǎn)生凈磁勢為零，因此該磁放大器的激磁變壓器不存在直流磁化現(xiàn)象。上述過程為本發(fā)明無直流磁化雙向磁放大器作為電流傳感器單獨(dú)工作，用來檢測直流電流時(shí)的工作過程。若本發(fā)明無直流磁化雙向磁放大器用于零磁通直流大電流互感器或直流大電流比較儀，作為其直 流大電流傳感器，則零磁通直流大電流互感器或直流大電流比較儀產(chǎn)生的反饋電流將作為二次電流輸入到線圈W5、W6中。這時(shí)磁放大器的輸入電流將由上述的一次電流I1改成一次電流與二次電流各自產(chǎn)生的磁勢之差值I1N1-I2N215在對(duì)輸入電流做了這種改動(dòng)之后,本發(fā)明無直流磁化雙向磁放大器這時(shí)的工作過程與上述單獨(dú)工作時(shí)的工作過程完全一樣。實(shí)例某無直流磁化雙向磁放大器的鐵心Tl、T2形狀為環(huán)型，鐵心直徑O. 65m,截面積
0.7父1()-41112。被測母線穿過鐵心1'1、了2，因此一次線圈13、14的匝數(shù)等于一膽，二次線圈評(píng)5、W6匝數(shù)為1200匝，激磁線圈W1、W2匝數(shù)為1000匝。激磁變壓器BI的原邊繞組W7接單相交流供電電源，供電電源電壓220V，供電電源頻率50Hz。激磁變壓器的副邊繞組W9輸出電壓為28V，W8輸出電壓為雙28V。整流二極管Dl D2型號(hào)為2CZ57，正向電流5A，反向電壓 800V。電阻 R5 = R6 = 10 Ω。開關(guān)電路為可控硅式開關(guān)電路，由可控硅SCR、電容C、穩(wěn)壓管Z和電阻R組成，如圖2所示。可控硅SCR的陰極與穩(wěn)壓管Z的陽極、電容C的一端相連于開關(guān)電路的接線端
1。電容C的另一端與SCR的門極(也稱觸發(fā)極)、Z的陰極連接于電阻R的一端。電阻R的另一端為開關(guān)電路的接線端3?？煽毓鑃CR的陽極為開關(guān)電路的接線端2。可控硅SCR的正向?qū)娏髋c激磁電流有關(guān)，通?？蛇xIA及以上；反向電壓與激磁電壓有關(guān)，通?？蛇x100V及以上。穩(wěn)壓管Z的穩(wěn)定電壓須大于可控硅的門極觸發(fā)電壓。電阻R的阻值應(yīng)保證流過其的電流大于可控硅的門極觸發(fā)電流與穩(wěn)壓管電流之和。電容C通常取O. 01至O. I微法。在本實(shí)例中，可控硅SCR的型號(hào)為KP5，正向電流5A，反向電壓800V，觸發(fā)電流5mA，觸發(fā)電壓3. 5V。穩(wěn)壓管Z的型號(hào)為2CW53,穩(wěn)定電壓5V,穩(wěn)定電流IOmA,最大電流40mA。電阻R = 2kΩ。電容C = 0.1 μ f?？煽毓璧膶?dǎo)通角大約為60°。工作時(shí)，激磁電壓經(jīng)過開關(guān)電路的電阻R、電容C、穩(wěn)壓管Z的分壓，加到可控硅SCR的門極。若可控硅的陽極電壓高于陰極電壓，即接線端2的電壓高于接線端I的電壓，且門極電壓大于可控硅的觸發(fā)電壓時(shí)，可控硅導(dǎo)通，接線端2和I之間處于導(dǎo)通狀態(tài)，激磁電流從接線端2流向接線端I。若可控硅的陽極電壓低于陰極電壓，即接線端2的電壓低于接線端I的電壓時(shí)，可控硅截止，接線端2和I之間處于關(guān)斷狀態(tài)，激磁電流不能再從接線端2流向接線端I。結(jié)合圖I和圖2可看到，在本實(shí)例中，當(dāng)激磁電壓處于正半周，激磁變壓器BI的三個(gè)繞組W7、W8和W9的同名端均為正電壓，異名端均為負(fù)電壓。激磁電壓經(jīng)開關(guān)電路中電阻R、電容C、穩(wěn)壓管Z的分壓，使開關(guān)電路I和4中可控硅SCR的門極為正電壓而開關(guān)電路2和3中的SCR的門極為負(fù)電壓。同時(shí)開關(guān)電路I和4中SCR的陽極電壓高于陰極電壓而開關(guān)電路2和3中SCR的陽極電壓低于陰極電壓。當(dāng)開關(guān)電路I和4中的可控硅SCR的門極電壓達(dá)到觸發(fā)電壓，SCR導(dǎo)通，而開關(guān)電路2和3中的SCR仍保持關(guān)斷。這時(shí)一股激磁電流從W9的同名端流出，經(jīng)e點(diǎn)、開關(guān)電路I的SCR、a點(diǎn)、Wl、Dl、R5、b點(diǎn)、開關(guān)電路4的SCR、f點(diǎn)，流入W9的異名端，對(duì)Wl正向激磁；另一股激磁電流從W9的同名端流出，經(jīng)e點(diǎn)、開關(guān)電路I的SCR、a點(diǎn)、W2、D2、R6、b點(diǎn)、開關(guān)電路4的SCR、f點(diǎn)，流入W9的異名端，對(duì)W2反向激磁。正半周激磁結(jié)束后，開關(guān)電路I和4中可控硅SCR的陽極電壓低于陰極電壓，兩個(gè)SCR均截止，開關(guān)電路I和4中的接線端2和I之間均開路，激磁電流降為零。當(dāng)激磁電壓處于負(fù)半周時(shí)，激磁變壓器BI的三個(gè)繞組W7、W8和W9的同名端均為負(fù)電壓，異名端均為正電壓。激磁電壓經(jīng)開關(guān)電路中電阻R、電容C、穩(wěn)壓管Z的分壓，使開關(guān)電路2和3中可控硅SCR的門極為正電壓而開關(guān)電路I和4中的SCR的門極為負(fù)電壓。同時(shí)開關(guān)電路2和3中SCR的陽極電壓高于陰極電壓而開關(guān)電路I和4中SCR的陽極電壓低于陰極電壓。當(dāng) 開關(guān)電路2和3中SCR的門極電壓達(dá)到觸發(fā)電壓，SCR導(dǎo)通，而開關(guān)電路I和4中的SCR仍保持關(guān)斷。一股激磁電流從W9的異名端流出，經(jīng)f·點(diǎn)、開關(guān)電路2的SCR、a點(diǎn)、Wl、Dl、R5、b點(diǎn)、開關(guān)電路3的SCR、e點(diǎn)，流入W9的同名端，對(duì)Wl正向激磁；另一股激磁電流從W9的異名端流出，經(jīng)f點(diǎn)、開關(guān)電路2的SCR、a點(diǎn)、W2、D2、R6、b點(diǎn)、開關(guān)電路3的SCR、e點(diǎn)，流入W9的同名端，對(duì)W2反向激磁。負(fù)半周激磁結(jié)束后，開關(guān)電路2和3中的可控硅SCR的陽極電壓小于陰極電壓，兩個(gè)SCR均截止，開關(guān)電路2和3中的接線端2和I之間均開路，激磁電流降為零。綜合上述，本實(shí)例中的可控硅式開關(guān)電路滿足圖I所示磁放大器對(duì)開關(guān)電路的要求。實(shí)測表明，本實(shí)例中無直流磁化雙向磁放大器的最大靈敏度為150mV/A。以本實(shí)例中磁放大器為傳感器組成一次電流額定值6000A、二次電流額定值5A的零磁通直流大電流互感器，當(dāng)一次電流變化范圍為(120% 1% )X6000A時(shí)，其直流電流比較誤差不超過O. 1%。圖3為繼電器式開關(guān)電路的實(shí)例，這里的開關(guān)電路采用高頻(大于1000Hz)繼電器或固態(tài)繼電器，其電路結(jié)構(gòu)、參數(shù)、工作過程等與上述采用可控硅式開關(guān)電路的實(shí)例類似。以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，但本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實(shí)施例和附圖所公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種無直流磁化雙向磁放大器，其特征在于磁放大器的激磁信號(hào)由激磁變壓器和開關(guān)電路提供，激磁變壓器繞組中流過的激磁電流為交流電流，激磁變壓器中不存在直流磁化現(xiàn)象，同時(shí)磁放大器僅使用兩個(gè)鐵心，所述開關(guān)電路的同步控制電壓直接從激磁變壓器副邊繞組上獲得。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無直流磁化雙向磁放大器，其特征在于所述激磁變壓器有三個(gè)繞組，原邊繞組W7，兩個(gè)副邊繞組W8、W9 ;原邊繞組W7直接連接交流供電電源；副邊繞組W8有一個(gè)中心抽頭，W8的一端到中心抽頭的電壓與W9兩端間的電壓大小相等；原邊繞組W7，副邊繞組W9兩端間的電壓即為所述無直流磁化雙向磁放大器的激磁電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的無直流磁化雙向磁放大器，其特征在于所述開關(guān)電路為四個(gè)，各開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)、參數(shù)均相同；每個(gè)開關(guān)電路均有第一至第三接線端，其中，第一、第二接線端之間常開，第三接線端為控制端，第三接線端與第一接線端之間的電壓為開關(guān)電路的同步控制電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的無直流磁化雙向磁放大器，其特征在于所述兩個(gè)鐵心為相同材料、相同尺寸的鐵心Tl和T2，鐵心Tl上繞有激磁線圈W1、一次線圈W3和二次線圈W5 ;鐵心T2上繞有激磁線圈W2、一次線圈W4和二次線圈W6 ;激磁線圈Wl、W2匝數(shù)相同并同向串聯(lián)連接；一次線圈W3、W4匝數(shù)相同并同向串聯(lián)連接；二次線圈W5、W6匝數(shù)相同并同向串聯(lián)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無直流磁化雙向磁放大器，其特征在于所述兩個(gè)鐵心為相同材料、相同尺寸的鐵心Tl和T2，鐵心Tl上繞有激磁線圈W1、一次線圈W3和二次線圈W5 ；鐵心T2上繞有激磁線圈W2、一次線圈W4和二次線圈W6 ;激磁線圈W1、W2匝數(shù)相同并同向串聯(lián)連接；一次線圈W3、W4匝數(shù)相同并同向串聯(lián)連接；二次線圈W5、W6匝數(shù)相同并同向串聯(lián)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無直流磁化雙向磁放大器，其特征在于所述開關(guān)電路為可控硅式開關(guān)電路或繼電器式開關(guān)電路。
全文摘要
本發(fā)明屬于電力測量技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于直流大電流檢測的無直流磁化雙向磁放大器。磁放大器僅使用兩個(gè)鐵心，但可測量雙向直流電流。磁放大器的激磁信號(hào)由激磁變壓器和開關(guān)電路提供，激磁變壓器繞組中流過的激磁電流為交流電流，因此激磁變壓器中不存在直流磁化現(xiàn)象，使激磁變壓器效率提高，體積減小。開關(guān)電路的同步控制電壓直接從激磁變壓器副邊繞組上獲得。該磁放大器可作為電流傳感器，用于零磁通直流大電流互感器和直流大電流比較儀。
文檔編號(hào)G01R15/00GK102879624SQ20121032798
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者徐墾, 徐雁, 肖霞 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)