專利名稱：新型零磁通直流互感器的制作方法
專利說明 本發(fā)明屬直流大電流測試裝置 現(xiàn)行的直流大電流比較儀如加拿大M.P.MacMartin，N.L.Kusters所研制的磁調(diào)制式直流比較儀(見IEEE Voi-MAG1，1965年第396-402頁);美國哈馬(Halmar)電子公司生產(chǎn)的霍爾檢零式直流大電流比較儀(United States Patent 3323056，May 30.1967;3885212 May 20.1975);西德G.E公司生產(chǎn)的W.Kraemar所研制的磁放大器式(見IEEE Trans on CommunicaTion & Electronics No 71 1964.pp.382～390)直流大電流比較儀等都是利用磁勢比較，即反饋電流所產(chǎn)生的磁勢與被測電流所產(chǎn)生的磁勢相比較原理而制作的。它們的精度雖高，受外磁場和溫度變化的影響也小，但結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，易于損壞，有的甚至不宜于現(xiàn)場測量用，如磁調(diào)制式直流比較儀，它既要調(diào)制又要解調(diào)，環(huán)節(jié)多，電子線路復(fù)雜，嬌氣，因而只能用于實驗室或現(xiàn)場作為檢驗儀器用?；魻枡z零式直流比較儀它不僅環(huán)節(jié)多，電子線路復(fù)雜，而且通道多，易出故障，可靠性差。
根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種新型零磁通直流互感器(屬磁放大式直流比較儀)，它采用雙向快速自飽和磁放大器作為傳感器，用單相雙鐵芯自飽和放大器作為功放級，從而構(gòu)成一種結(jié)構(gòu)極為簡單除二極管外而無其他電子器件的直流比較儀。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理如

圖1(a)所示。它包括兩個結(jié)構(gòu)相同，參數(shù)一致的交流激勵電路。當(dāng)I＝0時，在電源電勢足夠大的情況下，兩個電路里的電流ia1，ia2近似為大小相同的半波正弦，由于兩個電路參數(shù)一致，R1＝R2＝R，這時輸出電壓Uab＝ia1R1＝ia2R2＝(ia1-ia2)R＝0。當(dāng)Ic≠0時，在電源電勢為負(fù)的半波時，Ic的激勵方向與交流激勵方向相反，它對鐵芯T1有去磁作用，這樣使得電流ia1在電源電勢為正的初始時刻出現(xiàn)缺口，而對下面電路Ⅱ中的鐵芯T2，Ie的激勵方向與交流激勵方向一致，在鐵芯磁特性為矩形的情況下，Ic對鐵芯T2幾乎不起什么作用，ia2仍然為半波正弦，其結(jié)果使輸出電壓Uab＝(ia1-ia2)R呈現(xiàn)負(fù)值。

越大Q1的缺口越大，Uab就負(fù)得越大。反之，若Ic流向相反，則電流ia2在電源電勢為正的初始時刻出現(xiàn)缺口，則Uab的極性也相反，所以這時輸出電壓平均值Uab與Ic存在如圖1(b)所示關(guān)系，這樣，其控制特性與一般單鐵芯自飽和磁放大器相比較就大大得到改善。這時輸出電壓Uab不僅可以隨控制電流Ic的大小而變化，而且可隨電流Ic的流向而改變極性，所以它具有雙向的控制特性。根據(jù)上述原理，本發(fā)明所提供的直流互感器的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖2所示，主要由兩部分組成一部分為傳感器，它是雙向自飽和磁放大器，另一部分為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它為大功率雙鐵芯自飽和磁放大器。當(dāng)傳感器中激勵繞組W1通過被測電流I1時，在雙向自飽和磁放大器輸出端呈現(xiàn)正的電壓，以此驅(qū)動后面雙鐵芯自飽和磁放大器，從而輸出一反饋電流I2，該電流流過平衡繞組W2，在鐵芯中產(chǎn)生一與被測電流相反的磁勢，一直到該電流增長到平衡繞組W2產(chǎn)生的磁勢W2I2與被測電流產(chǎn)生的磁勢W1I1接近相等為止，反饋的電流I2就保持這平衡狀態(tài)不再增長。這時實際上作用在鐵芯T1、T2的差動直流磁勢為W1I1-W2I2＝△F，當(dāng)比較儀的開環(huán)增益足夠大時，△F極其微小，這時W1I1

W2I2，于是I1= (W2)/(W1) I2=KI2,式中K為直流互感器變比系數(shù)。因此測量平衡繞組中的電流I2，便可以準(zhǔn)確地決定被測電流I1。電流I2可根據(jù)與平衡繞組相串聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)電阻R5上的兩端電壓降U來決定。如圖2所示，所述的雙向自飽和磁放大器由鐵芯T1、T2及其激勵繞組W3、W4、磁屏蔽T3、平衡繞組W2、二極管D1、D2，電阻R1、R2及交流電源e1等部分組成。它包括二個交流激勵電路，其一激勵電路由交流電源e1、激勵繞組W3、二極管D1和電阻R1所組成，其電流途徑由電源e1的一端的接點(diǎn)1經(jīng)接點(diǎn)2、3、8流向電源e1的另一端，接點(diǎn)1與2之間為激勵繞組W3，2與3之間為二極管D1，3與8之間為電阻R1，另一激勵電路由交流電源e1、激勵繞組W4、二極管D2和電阻R2所組成，其電流途徑由電源e1的同一端經(jīng)接點(diǎn)1、7、6、8流向電源e1的另一端，接點(diǎn)1、7之間為激勵繞組W4，7、6之間為二極D2，6、8之間為電阻R2，其輸出電壓U1受到I1W1和I2W2的差動磁勢△F的作用。所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)雙鐵芯自飽和磁放大器由鐵芯T4、T5及其控制繞組W5、激勵繞組W6、W7，消振繞組W8，二極管D3、D4、D5、D6，交流電源e2和電阻R3組成，其中D3、D4、D5、D6構(gòu)成一橋式全波整流線路，當(dāng)交流電源e2左端為正時，其電流經(jīng)激勵繞組W6、二極管D3、電阻R3、二極管D5到交流電源e2另一端(右端)，其途徑為由接點(diǎn)10經(jīng)接點(diǎn)11-12-13-14-15-17，接點(diǎn)10與11之間為激勵繞組W6，11與12之間為二極管D3，15與17之間為二極管D5，13與14之間為R3。當(dāng)交流源右端為正時，其電流經(jīng)二極管D4、電阻R3、二極管D6、激勵繞組W1到交流電源e2的另一端(左端)，其途徑為經(jīng)接點(diǎn)17-12-13-14-15-16-10到交流電源e2另一端。接點(diǎn)12與17之間為二極管D4，15與16之間為二極管D6。這樣在交流電源電壓整個周期內(nèi)流向電阻R3的電流方向不變，起全波整流作用，但輸出電壓(電阻R3二端電壓)U2受控制繞組W5中電流I0的控制。圖中R3和二極管D7為一非線性網(wǎng)絡(luò)，用以改善比較儀低端的線性關(guān)系，電容器C與電阻R4與消振繞組W8串聯(lián)，跨接在接點(diǎn)13、20(地端)兩端，其途徑為13-18-19-20-14，其中接點(diǎn)13與18之間為電容C，18與19之間為電阻R4，19與20之間為消振繞組W8。雙鐵芯自飽和磁放大器的真正負(fù)載為平衡繞組W2，其一端與二極管D7的陰極在接點(diǎn)2聯(lián)接，另一端與電阻R5在接點(diǎn)22相聯(lián)，電阻另一端于接點(diǎn)23接地。
本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)在于采用雙向自飽和磁放大器，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且時間常數(shù)小，輸出阻抗小，利用它作為傳感器可以直接推動功率放大。
由于本發(fā)明最后執(zhí)行機(jī)構(gòu)又采用了雙鐵芯自飽和磁放大器，因此構(gòu)成了目前結(jié)構(gòu)最為簡單的(全機(jī)除二極管外無其他電子器件)性能最為穩(wěn)定可靠的直流大電流比較儀，它既保持了直流大較儀的優(yōu)點(diǎn)、又運(yùn)行可靠，適于工業(yè)上使用。
圖1(a)為雙向自飽和磁放大器結(jié)構(gòu)原理圖 圖1(b)為雙向自飽和磁放大器Uab-Ic特性曲線。
圖2為新型零磁通直流互感器原理結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明經(jīng)試驗可提供以下測試數(shù)據(jù)(表1) 6000/2A零磁通直流互感器 表1 注I1n為被測電流I1的額定值
權(quán)利要求
1、一種零磁通直流互感器，它由原繞組W1，平衡繞組W2及輔助器件組成，其特征為全機(jī)由自飽和磁放大器所組成，它包括兩部分，第一部分傳感器為雙向自飽和磁放大器，第二部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)為單相雙鐵芯自飽和磁放大器。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流互感器，其特征為雙向自飽和磁放大器包括兩個結(jié)構(gòu)相同的交流激勵電路，其中一個電路由交流電源e1、鐵芯T1上的激勵繞組W3、二極管D1和電阻R1所組成，它們分別聯(lián)接于1、2、3、8點(diǎn)，另一電路由交流電源e1、鐵芯T2上的激勵繞組W4、二極管D2和電阻R2所組成，它們分別聯(lián)接于1、7、6、8點(diǎn)，原繞組W1及平衡繞組W2繞在鐵芯T1、T2上激勵繞組W3、W4的磁屏蔽T3上，大功率雙鐵芯自飽和磁放大器為一橋式全波整流線路，它由二極管D3、D4、D5、D6交流電源e2和電阻R3、鐵芯T4、T5上激勵繞組W6、W7組成，它們分別于10、11、12、17、15、16點(diǎn)聯(lián)接。
全文摘要
新型零磁通直流互感器是一種直流大電流測試裝置。它由兩部分組成，一部分為傳感器，由雙向自飽和磁放大器構(gòu)成；另一部分為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它由大功率雙鐵芯自飽和磁放大器構(gòu)成，因此，形成了結(jié)構(gòu)簡單的，全機(jī)除二極管外無其他電子器件的，性能穩(wěn)定可靠的直流大電流比較儀，適于工業(yè)應(yīng)用。
文檔編號G01R19/20GK1054668SQ9110184
公開日1991年9月18日 申請日期1991年3月21日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月21日
發(fā)明者揭秉信 申請人:華中理工大學(xué)