專利名稱：一種大電流、高精度直流電流互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電流互感器，尤其涉及一種大電流、高精度、多量程直流電流互感器。
背景技術(shù)：
為了保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須對電力設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視和測量，但一般的測量和保護(hù)裝置不能直接接入一次高壓設(shè)備，而需要將一次系統(tǒng)的大電流按比例變換成小電流，供給測量儀表和保護(hù)裝置使用。另外電路線路上的電壓都比較高，如果直接測量是非常危險(xiǎn)的，電流互感器在這里發(fā)揮著非常重要 的作用，主要起到變流和電氣隔離作用，它是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路電流信息的傳感器，電流互感器將大電流按比例轉(zhuǎn)換成小電流，電流互感器一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表、繼電保護(hù)等。目前市面上的電流互感器基本都是應(yīng)用于交流電的，而直流電由于其大小和方向均恒定不變，應(yīng)用電磁感應(yīng)原理的電流互感器已不再適用于直流電流的變換。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種大電流、高精度直流電流互感器，測量精度高且穩(wěn)定性好。本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種大電流、高精度直流電流互感器，包括原邊線圈、副邊線圈以及開口磁環(huán)、磁場傳感器以及放大器，所述的原邊線圈和副邊線圈繞設(shè)在開口磁環(huán)上，開口磁環(huán)的開口處設(shè)置有將磁場信號轉(zhuǎn)換成差分電壓信號的磁場傳感器，所述的磁場傳感器輸出的差分電壓信號輸入到放大器中，放大器的輸出端連接副邊線圈的第一端，驅(qū)動副邊線圈產(chǎn)生磁場，與原邊線圈電流產(chǎn)生的磁場相互抵消趨近于零，所述的原邊線圈連接被測電流回路，所述的副邊線圈的第二端輸出的電流即為直流電流互感器的輸出電流。所述的原邊線圈為帶抽頭的原邊線圈，所述抽頭與原邊線圈的公共端用于連接被測電流回路。所述的原邊線圈為帶四個抽頭的原邊線圈，四個抽頭代表不同的量程。所述的被測電流與直流電流互感器輸出電流的比值等于副邊線圈匝數(shù)與原邊線圈匝數(shù)的比值。本發(fā)明所述的一種大電流、高精度直流電流互感器，主要用于將直流大電流按比例變換成小電流并提供一次側(cè)和二次側(cè)的電氣隔離，直接用于直流電路中，穩(wěn)定性較好；四個抽頭代表了四個不同的量程，測量范圍廣、測量精度高。


圖I為本發(fā)明的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明是一種大電流直流電流互感器，包括原邊線圈I、副邊線圈2、開口磁環(huán)3、磁場傳感器4以及放大器5，所述的原邊線圈I和副邊線圈2繞設(shè)在開口磁環(huán)3上，所述的磁場傳感器4設(shè)置在開口磁環(huán)3的開口處，所述的磁場傳感器4輸出的差分電壓信號輸入到所述的放大器5中，放大器5的輸出信號連接副邊線圈2的第一端，能夠驅(qū)動副邊線圈2產(chǎn)生磁場，與原邊線圈I電流產(chǎn)生的磁場相互抵消趨近于零，所述的原邊線圈I連接被測電流回路，所述的副邊線圈2的第二端輸出的電流即為直流電流互感器的輸出電流，可用電流表7測出。所述的磁場傳感器4采用磁阻電橋；所述的被測電流與直流電流互感器輸出電流的比值等于副邊線圈匝數(shù)與原邊線圈匝數(shù)的比值。
所述的原邊線圈I為帶抽頭的原邊線圈，所述抽頭與原邊線圈的公共端連接被測電流回路。本實(shí)施例中所述的原邊線圈為帶四個抽頭61、62、63、64的原邊線圈，四個抽頭代表四個不同的量程，本實(shí)施例中所述的四個抽頭代表的量程是1A、10A、100A、600A。 本發(fā)明所述的一種大電流、高精度、多量程直流電流互感器，用來測量直流大電流，如圖I所示，被測磁場平行于磁阻電橋靈敏方向，開口磁環(huán)聚集了被測電流產(chǎn)生的磁場，在開口磁環(huán)的開口處，磁阻電橋感應(yīng)到該磁場，使副邊線圈產(chǎn)生電流和磁場，副邊線圈又反作用于開口磁環(huán)，使開口磁環(huán)內(nèi)等效場為零，磁阻電橋支撐著整個應(yīng)用的磁場平衡。所述的被測電流與直流電流互感器輸出電流的比值等于副邊線圈匝數(shù)與原邊線圈匝數(shù)的比值，具體推導(dǎo)如下所述
開口磁環(huán)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為
B=Il*nl*kl-I2*n2*kl=(Il*nl_I2*n2)*kl;式 I
式I中kl為空氣磁導(dǎo)率和磁芯尺寸引起的電流到磁場轉(zhuǎn)換的綜合系數(shù)，Il為原邊線圈電流，nl為原邊線圈匝數(shù)，12為副邊線圈電流，n2為副邊線圈匝數(shù)；
磁阻電橋輸出電壓為Ul=B*k2式2
k2為磁阻電橋磁場到電壓的轉(zhuǎn)換系數(shù)；
放大器輸出電壓為U2=Ul*k3式3
k3為放大器放大倍數(shù)；
則副邊線圈電流為I2=U2/R2式4
R2為副邊線圈和其他二次回路的總電阻；
將式I到式4進(jìn)行依次代入則得到
12= (II*nl-I2*n2)*kl*k2*k3/R2式 5
式 5 可變換為Il*nl-I2*n2=I2/(kl*k2*k3/R2)式 6
具體到某個直流電流互感器，kl、k2、R2均為固定值，而放大器處于開環(huán)放大狀態(tài)k3極大，達(dá)101°以上，這時12/( kl*k2*k3/R2)與Il*nl或I2*n2相比小到可以忽略不計(jì)，則式6可寫為
Il*nl-I2*n2=I2/(kl*k2*k3/R2) ^ 0式 7
由于I2/(kl*k2*k3/R2)極小，式7可寫為
Il*nl-I2*n2=0式 8
式8也可寫成Il*nl=I2*n2式9
式9可變換為Il/I2=n2/nl式10式10即為標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的變流公式。經(jīng)過測試實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明所 述的直流電流互感器的輸出精度優(yōu)于±0.01%;測量范圍廣(ImA 720A)。
權(quán)利要求
1.一種大電流、高精度直流電流互感器，其特征在于包括原邊線圈、副邊線圈以及開口磁環(huán)、磁場傳感器以及放大器，所述的原邊線圈和副邊線圈繞設(shè)在開口磁環(huán)上，開口磁環(huán)的開口處設(shè)置有將磁場信號轉(zhuǎn)換成差分電壓信號的磁場傳感器，所述的磁場傳感器輸出的差分電壓信號輸入到放大器 中，放大器的輸出端連接副邊線圈的第一端，驅(qū)動副邊線圈產(chǎn)生磁場，與原邊線圈電流產(chǎn)生的磁場相互抵消趨近于零，所述的原邊線圈連接被測電流回路，所述的副邊線圈的第二端輸出的電流即為直流電流互感器的輸出電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大電流、高精度直流電流互感器，其特征在于所述的原邊線圈為帶抽頭的原邊線圈，所述抽頭與原邊線圈的公共端用于連接被測電流回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大電流、高精度直流電流互感器，其特征在于所述的原邊線圈為帶四個抽頭的原邊線圈，四個抽頭代表不同的量程。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大電流、高精度直流電流互感器，其特征在于所述的被測電流與直流電流互感器輸出電流的比值等于副邊線圈匝數(shù)與原邊線圈匝數(shù)的比值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大電流、高精度直流互感器，包括原邊線圈、副邊線圈、開口磁環(huán)、磁場傳感器以及放大器。所述的原邊線圈和副邊線圈繞設(shè)在開口磁環(huán)上，開口磁環(huán)的開口處設(shè)置有將磁場信號轉(zhuǎn)換成差分電壓信號的磁場傳感器，所述的磁場傳感器輸出的差分電壓信號輸入到放大器中，放大器的輸出信號連接副邊線圈的第一端驅(qū)動副邊線圈產(chǎn)生磁場，與原邊線圈電流產(chǎn)生的磁場相互抵消趨近于零，所述的原邊線圈連接被測電流回路，所述的副邊線圈的第二端輸出的電流即為直流電流互感器的輸出電流。主要用于將直流大電流按比例變換成小電流并提供一次側(cè)和二次側(cè)的電氣隔離，直接用于直流電路中，穩(wěn)定性較好、測量精度高、范圍廣。
文檔編號H01F38/32GK102969136SQ201210463359
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月17日
發(fā)明者余義宙, 李長宣, 曹磊, 黃曉明 申請人:鄭州三暉電氣股份有限公司