電流互感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種電流互感器。所述電流互感器包括有初級線圈、鐵芯和次級線圈，該次級線圈絕緣繞設(shè)于所述鐵芯外部，并引出電流輸出引線，所述初級線圈為一體成型式的U型結(jié)構(gòu)，該U型結(jié)構(gòu)的兩端部分別具有可直接與外部測量線路電連接的電流接入端、而所述鐵芯和次級線圈絕緣套設(shè)于所述U型結(jié)構(gòu)的底部。本實(shí)用新型可提高生產(chǎn)效率，增強(qiáng)接線可靠性和產(chǎn)品穩(wěn)定性，提升性能指標(biāo)，節(jié)約生產(chǎn)成本。
【專利說明】電流互感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電能檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種電流互感器。

【背景技術(shù)】
[0002]電能表是測量各種電學(xué)量(如電流、電壓等)的儀表。電能表的電流檢測功能主要通過電能表內(nèi)部的電流互感器實(shí)現(xiàn)，電流互感器將測量線路中的電流變成電能表計(jì)量芯片可以直接檢測的微電流。電流互感器一般主要由初級線圈、鐵芯、次級線圈組成，初級線圈接在被測電流線路上，通過電磁感應(yīng)，次級線圈感應(yīng)輸出的電流信號供儀器儀表測量用。
[0003]作為電能表內(nèi)部一部分，傳統(tǒng)的電流互感器的安裝方式如下:在其初級線圈的兩端部留有兩個螺釘安裝孔，通過螺釘固定在電能表端鈕盒內(nèi)的兩個電流端子上。由于電流互感器的初級線圈尺寸比較小，考慮到次級線圈和鐵芯的固定，在次級線圈上加一個塑料外殼。根據(jù)電能表溫升要求，電流互感器工作時的最大溫升不能超過25K，而上述傳統(tǒng)的電流互感器內(nèi)阻一般達(dá)到1000微歐左右，而一次導(dǎo)體(初級線圈)截面積則在20平方毫米以下。因此，受限于結(jié)構(gòu)尺寸、安裝方式、初級線圈的型式等多個方面的因素，傳統(tǒng)的電流互感器一般只能應(yīng)用于計(jì)量電流最大為100A的電能表，其計(jì)量精度一般是0.1級。
[0004]隨著電力用戶需求的不斷提高，電能表向?qū)捰?jì)量范圍、大電流等趨勢發(fā)展，為適應(yīng)新型寬量程大電流的電能表的需求，對電流互感器的設(shè)計(jì)和制造也帶來了以下問題:
[0005]1.在電能表外表殼尺寸有限的情況下，電流互感器的尺寸受到限制，所以電流互感器外徑應(yīng)在40mm以內(nèi)。
[0006]2.計(jì)量范圍最大需要達(dá)到200A，由于通過電流大，電流互感器的接觸電阻必須小于100微歐，這樣電能表和電流互感器的溫升才能控制在25K內(nèi)。
[0007]3.電能表按GB/T17215系列標(biāo)準(zhǔn)要求，需要互感器具有抗直流分量能力。
[0008]在現(xiàn)有技術(shù)中，最常見的滿足上述要求的大電流互感器，是一種采用多段組合式的初級線圈的電流互感器，其制造工藝流程如下:
[0009]將內(nèi)孔尺寸小于18mm的次級線圈，穿在一根導(dǎo)體截面積大于70平方毫米的導(dǎo)線或銅棒上后，將導(dǎo)線或銅棒折彎成U型，形成U型結(jié)構(gòu)的初級線圈，并在其兩端部焊接連接片，寬度變成18-20mm，厚度按照規(guī)定要求，整個導(dǎo)體每個部份截面積均應(yīng)大于70平方毫米。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)的電能表通常采用以下接線方式:電流互感器上設(shè)有兩個安裝孔，通過兩個螺釘固定在電能表內(nèi)部的接線端子上，外部接線直接插入接線端子孔內(nèi)。這種接線方式的電能表接觸電阻在250微歐左右，且存在電能表內(nèi)部接線在大電流沖擊、或有可能固定不可靠的情況產(chǎn)生電能表燒壞的危險。
[0011]由于互感器內(nèi)阻的控制要求，這種互感器焊接工作要求高，工作量較大，效率很低，成本很高，另外，導(dǎo)體截斷以后對焊接不好，會使其過電流能力大幅度下降，在大電流狀態(tài)下工作的溫升非常高，引起表內(nèi)迅速發(fā)熱，無法長時間使用，并且，由于采用焊接方式，初級線圈和次級線圈安裝較困難。實(shí)用新型內(nèi)容
[0012]本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題是，提供一種電流互感器，該電流互感器可提高生產(chǎn)效率，增強(qiáng)接線可靠性和產(chǎn)品穩(wěn)定性，提升性能指標(biāo)，節(jié)約生產(chǎn)成本。
[0013]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型公開了以下方案:
[0014]一種電流互感器，包括有初級線圈、鐵芯和次級線圈，該次級線圈絕緣繞設(shè)于所述鐵芯外部，并引出電流輸出引線，所述初級線圈為一體成型式的U型結(jié)構(gòu)，該U型結(jié)構(gòu)的兩端部分別具有可直接與外部測量線路電連接的電流接入端、而所述鐵芯和次級線圈絕緣套設(shè)于所述U型結(jié)構(gòu)的底部。
[0015]優(yōu)選地，每個所述電流接入端上分別設(shè)有若干道槽口。
[0016]優(yōu)選地，所述初級線圈與次級線圈之間通過環(huán)氧樹脂膠黏劑粘接。
[0017]優(yōu)選地,所述次級線圈的外側(cè)還套設(shè)有絕緣熱縮管。
[0018]優(yōu)選地,所述初級線圈為純銅材質(zhì)。
[0019]優(yōu)選地，所述初級線圈的長度為115-125毫米，橫截面積不小于70平方毫米；所述次級線圈的外徑不大于40毫米，內(nèi)徑為17-19毫米。
[0020]優(yōu)選地，在所述U型結(jié)構(gòu)的電流接入端與底部之間還設(shè)有安裝孔。
[0021]優(yōu)選地，所述初級線圈兩端部的高度小于其底部的高度、寬度則大于其底部的寬度。
[0022]優(yōu)選地，所述鐵芯的材質(zhì)為經(jīng)退火工藝處理的鐵基納米晶合金。
[0023]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0024]本實(shí)用新型的實(shí)施例通過采用一體成型式結(jié)構(gòu)的初級線圈,初級線圈的電流接入端延長到直接與接入電流導(dǎo)線接觸，從而提高了生產(chǎn)效率，增強(qiáng)了接線可靠性和產(chǎn)品穩(wěn)定性，提升了性能指標(biāo)，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1是本實(shí)用新型的電流互感器一個實(shí)施例的正面示意圖。
[0027]圖2是本實(shí)用新型的電流互感器一個實(shí)施例的側(cè)面示意圖。
[0028]圖3是本實(shí)用新型的電流互感器一個實(shí)施例中初級線圈的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]附圖標(biāo)記說明:
[0030]I—初級線圈；2—鐵芯；3—次級線圈；4—輸出引線；5—安裝孔；6—環(huán)氧樹脂膠黏劑；7—絕緣熱縮管。
[0031]11 —端部；12 —底部；10 —電流接入端；101 —槽口。

【具體實(shí)施方式】
[0032]下面參考圖1-圖3詳細(xì)描述本實(shí)用新型提供的電流互感器的一個實(shí)施例；如圖1所示，本實(shí)施例主要包括有初級線圈1、鐵芯2和次級線圈3，該次級線圈3絕緣繞設(shè)于所述鐵芯2外部，并引出電流輸出引線4。所述初級線圈I為一體成型式的U型結(jié)構(gòu)，該U型結(jié)構(gòu)的兩端部11分別具有可直接與外部測量線路電連接的電流接入端10，而所述鐵芯2和次級線圈3絕緣套設(shè)于所述U型結(jié)構(gòu)的底部12。
[0033]初級線圈I采用的一體成型的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了可靠性、提高了生產(chǎn)效率、節(jié)約了成本、更加適合大批量生產(chǎn)。
[0034]而電流接入端10直接與外部測量線路電連接，即與接入的電流導(dǎo)線直接接觸，大大減少了電流互感器的內(nèi)部螺釘聯(lián)接，將接觸電阻降到了最低，從而大大提高了可通過電流，增大了電能表的計(jì)量范圍。
[0035]具體實(shí)現(xiàn)時，由于本實(shí)施例的電流接入端10在工作時與外部測量線路接入的電流導(dǎo)線直接接觸，為保證接觸可靠性和穩(wěn)定性考慮，每個所述電流接入端10還上分別設(shè)有若干道槽口 101，利用所述槽口 101，可將與其電連接的電流導(dǎo)線不平整的地方變成更多點(diǎn)線接觸，確保了其足夠的接線強(qiáng)度和接觸面積。
[0036]另外，在所述U型結(jié)構(gòu)電流接入端10和尾部之間還設(shè)有安裝孔5，電流互感器整體可利用穿過安裝孔5的螺釘固定于電能表結(jié)構(gòu)件上。
[0037]進(jìn)一步地，所述初級線圈3與次級線圈I之間通過環(huán)氧樹脂膠黏劑6粘接固定。
[0038]更進(jìn)一步地，所述次級線圈的外側(cè)還套設(shè)有絕緣熱縮管7。
[0039]作為本實(shí)施例的一個優(yōu)選實(shí)施方式，所述初級線圈I可采用純銅材質(zhì)，銅材具有較好延展性和折彎性，只需冷沖壓加工即可成型；所述鐵芯2的材質(zhì)可采用經(jīng)退火工藝處理的鐵基納米晶合金，這種鐵芯精度高、線性好、電流隔離能力強(qiáng)、線性輸出電流精度高、具有抗直流分量特性。
[0040]具體實(shí)現(xiàn)時，所述初級線圈I的長度可為115-125毫米，最好在120毫米左右，橫截面積可為70平方毫米以上，且其兩端部11的高度小于其底部12的高度、寬度則大于其底部12的寬度。次級線圈3的外徑不大于40毫米，內(nèi)徑可為17-19毫米，最好在18毫米左右。鐵芯2和次級線圈3可為2 (200) Ai 0.5mA，精度0.1級。
[0041]下面詳細(xì)描述本實(shí)施例的初級線圈(一次導(dǎo)體)的加工工藝。
[0042]初級線圈I采用純銅的方銅棒一體成型加工，其中，電流接入端10采用沖壓加工，并直接在電流接入端10沖壓形成多條槽口 101 ;通過鉆孔、攻牙加工出安裝孔5 ;通過沖壓折彎的方式加工出U型結(jié)構(gòu)的底部12。
[0043]由于銅材具有較好延展性和折彎性，上述一體成型的沖壓和折彎機(jī)械加工方式，只需冷沖壓加工即可成型，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0044](a)加工方法簡單可靠，沖壓成型尺寸精準(zhǔn)、誤差可控；
[0045](b)減少銅焊或釬焊的加工方法，更加適合大批量生產(chǎn)，提升生產(chǎn)效率；
[0046](C)加工過程無多余廢料，節(jié)約成本。
[0047]下面詳細(xì)描述本實(shí)施例的鐵芯和次級線圈的加工工藝。
[0048]鐵芯2采用高導(dǎo)磁率的鐵基納米晶材料，經(jīng)特殊退火工藝處理制成。制成的鐵芯2經(jīng)繞漆包線加工成次級線圈3后，采用環(huán)氧樹脂膠黏劑6直接粘接固定在初級線圈I的底部，另外，次級線圈3的外側(cè)采用聚烯烴材質(zhì)的熱收縮套管7封包。一次線圈I的橫截面積70平方毫米，最大電流可達(dá)200A?？紤]到一次線圈I的大小和強(qiáng)度，二次線圈3的外徑控制在40mm以內(nèi)、內(nèi)孔尺寸控制在18mm左右。
[0049]與現(xiàn)有技術(shù)采用的塑料外殼固定方式相比，這種加工工藝更加方便、成本更低、產(chǎn)品外形尺寸更小。
[0050]下面詳細(xì)描述本實(shí)施例的工作原理。
[0051]工作時，外部測量線路中的電流從接入的電流導(dǎo)線經(jīng)初級線圈I流過，在鐵芯2和次級線圈3形成感應(yīng)電流，經(jīng)輸出引線4接入到電能表的的計(jì)量采樣電阻及計(jì)量芯片中。
[0052]本實(shí)施例中，電流互感器的形成的內(nèi)阻從兩個方面考慮:
[0053]其一是初級線圈I本身的電阻:根據(jù)純銅的材料性能，其電阻率P =0.017 Qmm2/m，銅棒長度約為120mm，其中最小截面積大于70mm2，計(jì)算得到端子內(nèi)阻大于29.21ιιΩ。
[0054]其二是初級線圈I與接入的電流導(dǎo)線之間的接觸電阻:經(jīng)試驗(yàn)，采用VA法測量到的電流導(dǎo)線與電流接入端10之間的接觸電阻約為15ιιΩ。
[0055]因此，電能表的電流回路每相內(nèi)阻為291^+151^*2=591^，在最大電流200八時每相功耗為2.4W，三相共7.2W，可將溫升控制在25Κ以內(nèi)。
[0056]試驗(yàn)證明，本實(shí)施例提供的電流互感器可達(dá)到從0.02Α到200Α的寬計(jì)量范圍，標(biāo)準(zhǔn)輸出電流輸出0.5πιΑ/10Ω，各項(xiàng)角差和比差的誤差要求均滿足0.1級的要求。
[0057]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0058]一體成型的初級線圈結(jié)構(gòu)和次級線圈的固定粘接方式，提高了生產(chǎn)效率，減少了材料浪費(fèi)，節(jié)約了制造成本；
[0059]初級線圈的電流接入端延長到與電能表接入電流導(dǎo)線直接接觸，減少了電能表內(nèi)部的固定螺釘，大大減小了接觸電阻和大電流的發(fā)熱量，控制了溫升，提升了性能指標(biāo)；內(nèi)阻控制在60u Ω以內(nèi)，達(dá)到200A計(jì)量的內(nèi)阻控制要求，滿足200A的三相電能表和單相電能表的使用；
[0060]無需塑料外殼，電流互感器外徑可控制在40mm以內(nèi)，節(jié)約了空間和成本，且使用方便；
[0061]可涵蓋200A電流以下各種規(guī)格，輸出穩(wěn)定；
[0062]鐵基納米晶材質(zhì)的鐵芯，提聞了互感的導(dǎo)磁率，增強(qiáng)了抗直流分量的能力等各項(xiàng)計(jì)量指標(biāo)。
[0063]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電流互感器，包括有初級線圈、鐵芯和次級線圈，該次級線圈絕緣繞設(shè)于所述鐵芯外部，并引出電流輸出引線，其特征在于，所述初級線圈為一體成型式的U型結(jié)構(gòu)，該U型結(jié)構(gòu)的兩端部分別具有可直接與外部測量線路電連接的電流接入端、而所述鐵芯和次級線圈則絕緣套設(shè)于所述U型結(jié)構(gòu)的底部。
2.如權(quán)利要求1所述的電流互感器，其特征在于，每個所述電流接入端上分別設(shè)有若干道槽口。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電流互感器，其特征在于，所述初級線圈與次級線圈之間通過環(huán)氧樹脂膠黏劑粘接。
4.如權(quán)利要求3所述的電流互感器，其特征在于，所述次級線圈的外側(cè)還套設(shè)有絕緣熱縮管。
5.如權(quán)利要求1所述的電流互感器，其特征在于，所述初級線圈為純銅材質(zhì)。
6.如權(quán)利要求2所述的電流互感器，其特征在于，所述初級線圈的長度為115-125毫米，橫截面積不小于70平方毫米；所述次級線圈的外徑不大于40毫米，內(nèi)徑為17-19毫米。
7.如權(quán)利要求1所述的電流互感器，其特征在于，在所述U型結(jié)構(gòu)的電流接入端與底部之間還設(shè)有安裝孔。
8.如權(quán)利要求1所述的電流互感器，其特征在于，所述初級線圈兩端部的高度小于其底部的高度、寬度則大于其底部的寬度。
9.如權(quán)利要求1所述的電流互感器，其特征在于，所述鐵芯的材質(zhì)為經(jīng)退火工藝處理的鐵基納米晶合金。
【文檔編號】H01F38/30GK204029600SQ201420498555
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】李偉華, 黃懷東, 溫克歡, 姜林福, 金毅, 莊偉祥, 唐義鋒 申請人:深圳供電局有限公司