專利名稱：鐵芯線圈式脈動電流傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
鐵芯線圈式脈動電流傳感器是對工業(yè)整流器中流過每個整流元件的脈動電流平均值進(jìn)行檢測的傳感器件。
盡管在工業(yè)整流直流大電流檢測技術(shù)領(lǐng)域里的電流傳感器名目繁多，但大多數(shù)基于磁調(diào)制的作用原理。即先測量出直流電流載體周圍的磁場強(qiáng)度，再將之轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的直流電流。與其他傳感器一樣，在滿足一定的功能條件下，測量精度和線性度高；可靠穩(wěn)定，抗干擾性好；結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕等亦是設(shè)計、制造直流大電流脈動傳感器的重要的技術(shù)指標(biāo)。鑒此，本技術(shù)領(lǐng)域里的一些發(fā)明人曾提出了不少的類似的技術(shù)方案，如《多通道開口式直流大電流比較儀》(CN85100829A)；《霍爾檢測式直流傳感器》(CN85103142A)；《多通道耦合偏置式磁比較儀》(CN1045298A)等。按照上述技術(shù)路線所研制出的電流傳感器用于儀表中時，性能指標(biāo)得到一定程度的改善，但是存在以下的缺陷(1)儀表測量誤差仍較大，這是由于傳感元件周圍磁場分布不均勻和元件、部件安裝的位置偏移所致。(2)多通道中各元、部件的性能參數(shù)的一致性的要求給元件的制造、篩選和調(diào)試帶來了很大的難度和提高了其生產(chǎn)成本。(3)通過每只整流元件的脈動電流包含的直流成分會導(dǎo)致鐵芯磁路的飽和，使傳感器工作在非線性狀態(tài)，這正是影響儀器精度的主要原因。(4)使用壽命短、可靠性差，功能欠完善、運轉(zhuǎn)費用高。
據(jù)發(fā)明人所知，就目前國內(nèi)工業(yè)整流器電流測量傳感器而言，尚無一種較理想的既能測元件電流又能測總電流的傳感器。
鑒此，和其他發(fā)明的目的相似的是針對上述技術(shù)方案和市場上公開銷售的傳感器所存在的不足之處，設(shè)計出一種線性度和測量精度高；重復(fù)性和抗干擾性好；穩(wěn)定可靠；結(jié)構(gòu)簡單、體積小重量輕和功能較完善的脈動電流傳感器。它與相應(yīng)的二次儀表配合，既可測每只整流元件電流、臂均流系數(shù)，又可測直流大電流，實現(xiàn)一機(jī)多用。
為了達(dá)到上述目的，針對影響該傳感器性能指標(biāo)的主要矛盾，本實用新型采取了以下技術(shù)措施(1)由兩只扁矩形對扣式其間含有填充紙板或有機(jī)玻璃等材料的可調(diào)氣隙的鐵芯卡裝在元件導(dǎo)電排上。(2)在兩邊的對扣式鐵芯上分別繞有信號線圈和反饋線圈，它們的輸出端分別與分流電阻、反饋二極管相并聯(lián)。
本實用新型的具體的技術(shù)方案如下

圖1是一種鐵芯線圈式脈動電流傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1、2－“冂”形和“凵”形扁矩形鐵芯；它由冷軋硅鋼片構(gòu)成。3－信號線圈；4－負(fù)反饋線圈；5、6－可調(diào)空氣隙；7、8－紙板；9、10－螺栓、螺母；11、12－傳感器輸出端；13－導(dǎo)電排；14－零線接點；15－撐緊螺釘和螺孔；16－凸形支撐點；R－電阻。圖2是在無導(dǎo)電排13的情況下A－A方向的頂視圖，圖中D－反饋二極管。鐵芯線圈式脈動電流傳感器由兩只扁矩形對扣式鐵芯構(gòu)成，其上方為“冂”形；下方為“凵”形。分別繞有信號線圈和負(fù)反饋線圈，兩線圈的輸出端分別與分流電阻、反饋二極管相并聯(lián)。兩只扁矩形鐵芯的左右兩側(cè)分別開有圓孔，將上方“冂”形和下方“凵”形的兩塊鐵芯卡裝在導(dǎo)電排上，并用螺栓和螺母穿過其左右兩側(cè)的圓孔，將兩鐵芯連接起來，且按照被測電流的大小和傳感器的一致性來調(diào)整二者之間的氣隙。在氣隙中填充有紙板材料。在上方的“冂”形扁矩形鐵芯上開有圓孔，并設(shè)有穿過該圓孔的撐緊螺釘。在下方的“凵”形扁矩形的鐵芯上鑲有凸形支撐點。由于撐緊螺釘和凸形支撐點的作用，使鐵芯線圈式脈動電流傳感器被緊固在導(dǎo)電排的周圍。從而可見(1)由于采用這種扁矩形對扣式的具有可調(diào)的、填充有紙板或有機(jī)玻璃等材料的氣隙的鐵芯，從而增加了磁路的磁阻，減少了磁通密度，延緩磁飽和狀態(tài)的產(chǎn)生，使傳感器工作在磁化曲線的線性區(qū)之內(nèi)。另外，通過對氣隙填充材料的調(diào)整，使各傳感器的特性參數(shù)比較接近一致，保證測量的精確度。(2)在鐵芯的下方繞有負(fù)反饋線圈，它能產(chǎn)生與輸入的脈動電流成反比的磁場，亦起到了延緩磁性飽和狀態(tài)的產(chǎn)生，使傳感器工作在磁化曲線的線性區(qū)之內(nèi)。
通常，鐵芯線圈式脈動電流傳感器是與帶有微處理機(jī)的二次儀表配套使用。圖3給出了使用本實用新型的一種方式，它是傳感器與測控儀相聯(lián)接的方柜圖，發(fā)明人將之命名為“ZL－96型整流柜電流測控儀”。其中1－1、1－2……1－96－鐵芯線圈式脈動電流傳感器；2－采樣保持電路；3－選通裝置；4－A／D變換器；5－中心處理器；6－指示器；7－I／V變換器；8－放大器；9－報警器；10－聯(lián)鎖繼電器；11－報警繼電器；12－跳閘繼電器；13－電源。其工作過程如下流過每只整流元件的一次脈動電流，經(jīng)1－1、1－2、……1－96(最多可裝96個)鐵芯線圈式脈動電流傳感后，變換成二次脈沖信號，經(jīng)掃描采樣、整流、積分濾波平滑處理后得一直流信號，再將之經(jīng)選通裝置、A／D變換器和中心處理器，把處理結(jié)果送到指示器，它可對被測元件的電流數(shù)值、臂號、元件號以及整機(jī)的總電流等數(shù)值進(jìn)行顯示。此外還具有元件電流上下限越限報警，總電流過載報警及聯(lián)鎖、跳閘功能和輸出總電流線性電壓等多種功能。
鐵芯線圈式脈動電流傳感器與其他傳感器相比，具有以下的效益(1)能克服直流分量引起的磁路飽和，在量程范圍內(nèi)傳感器工作于線性區(qū)，精度高、重復(fù)性好。每只傳感器的量程范圍0～3KA，精度可達(dá)(2)輸出信號能較準(zhǔn)確地反映一次電流的平均值。信號較強(qiáng)，勿需再行中間放大，可直接與二次儀表相聯(lián)接。
(3)信號回路及信號對地均為低阻抗，抗干擾性強(qiáng)，即使在可控元件的強(qiáng)磁場的情況下，亦能穩(wěn)定可靠地工作。
(4)體積小，安裝、調(diào)試方便。
權(quán)利要求1.一種鐵芯線圈式脈動電流傳感器，其特征是(1)由扁矩形對扣式鐵芯構(gòu)成，上方為“︻”形，下方為“︼”形；(2)在扁矩形對扣式鐵芯之間設(shè)有可調(diào)的氣隙，氣隙中填有紙板或有機(jī)玻璃材料；(3)在扁形對扣式鐵芯的上方和下方分別繞有信號線圈和負(fù)反饋線圈。
2.按照權(quán)利要求1所述的鐵芯線圈式脈動電流傳感器，其特征是扁形對扣式鐵芯的上半邊繞的信號線圈的輸出端與分流電阻相并聯(lián)；下半邊繞的負(fù)反饋線圈的輸出端與反饋二極管相并聯(lián)。
3.按照權(quán)利要求1所述的鐵芯線圈式脈動電流傳感器，其特征是兩只扁矩形(即“冂”形和“凵”形)鐵芯的左右兩側(cè)分別開有圓孔。
4.按照權(quán)利要求1、2、3所述的鐵芯線圈式脈動電流傳感器，其特征是在方的“冂”形扁矩形的鐵芯上開有圓孔，并設(shè)有穿過該圓孔的撐緊螺釘；在下方的“凵”形扁矩形的鐵芯上鑲有凸形支撐點。
5.按照權(quán)利要求1、2、3、4所述的鐵芯線圈式脈動電流傳感器，其特是“冂”形和“凵”形扁矩形鐵芯被卡裝在導(dǎo)電排的周圍。
6.按照權(quán)利要求1、2、3、4、5所述的鐵芯線圈式脈動電流傳感器，其特征是在鐵芯的左右兩側(cè)的圓孔中穿過帶有螺母的螺栓。
7.按照權(quán)利要求1、2、3、4、5、6所述的鐵芯線圈式脈動電流傳感器，其特征是信號線圈的輸出端直接與二次儀表的輸入端相連接。
專利摘要鐵芯線圈式脈動電流傳感器是對工業(yè)整流器中的整流元件的脈動電源的平均值進(jìn)行檢測的傳感器件。因采用了扁矩形對扣式、具有可調(diào)的、填充有紙板或有機(jī)玻璃等材料的氣隙的鐵芯，使磁阻增大。在鐵芯上繞有負(fù)反饋線圈，能產(chǎn)生與輸入脈動電源成反比的磁場，因而，能較好地解決電磁測量中的磁飽和問題。具有精度高、重復(fù)性和抗干擾性能好，穩(wěn)定可靠，體積小，重量輕，安裝調(diào)試方便等優(yōu)點。它可作為新一代整流柜元件電流和直流大電流測控儀的配套器件。
文檔編號G01R15/00GK2164052SQ93223069
公開日1994年5月4日 申請日期1993年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月30日
發(fā)明者譚明樹, 劉烈, 闞成琳 申請人:武漢中科新技術(shù)產(chǎn)業(yè)公司