專利名稱：一種測量工頻大電流的空心線圈電流傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及測量工頻大電流的電流傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)中經(jīng)常需要測量母線或匯流排中的大電流，通常采用傳統(tǒng)的電流互感器來測量這個大電流。傳統(tǒng)的電流互感器是一種具有鐵心16的電磁感應(yīng)式設(shè)備，具有與變壓器相類似的結(jié)構(gòu)它的原邊繞組11串聯(lián)在具有大電流的母線12或匯流排中，它的副邊繞組13與表計(jì)14或繼電保護(hù)設(shè)備15串聯(lián)，如圖1所示。
在電流互感器的額定電流范圍內(nèi)(例如原邊繞組額定電流600安培)，它可以很好地測量在額定范圍內(nèi)的大電流，即電流互感器原邊繞組中的電流與副邊繞組中的電流較為準(zhǔn)確地成正比，例如600安培比5安培，將這個比例系數(shù)稱為變比。
在電力系統(tǒng)發(fā)生事故時，母線或匯流排中的短路電流值可達(dá)額定值得數(shù)十倍。在上例中，額定電流為600安培，若短路電流倍數(shù)為20，則短路電流值可達(dá)12，000安培。由于普通的電流互感器帶有鐵心15，在這樣大的電流下要發(fā)生飽和，測出的數(shù)值將不再準(zhǔn)確，即副邊繞組輸出的電流值要小于按上述比例計(jì)算出的電流值。如果將電流互感器測得的副邊電流值乘上變比所得到的原邊電流值就會比實(shí)際的原邊電流值小得多。因此，用電流互感器就不可能準(zhǔn)確地測出在短路情況下的原邊大電流值。結(jié)果會造成繼電保護(hù)裝置誤動作、造成其它監(jiān)控裝置計(jì)測不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，設(shè)計(jì)出一種測量工頻大電流的高線性度開口型電流傳感器，其特點(diǎn)是采用沒有鐵磁材料的空心線圈作為電流傳感器，具有很高的線性度，可保證其它監(jiān)控裝置計(jì)測的準(zhǔn)確性。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種測量工頻大電流的空心線圈電流傳感器，其特征在于，主要由繞在非磁性材料開口骨架上的空心線圈構(gòu)成。
上述的傳感器還可包括在該線圈的外面包有絕緣材料制作的絕緣子，在絕緣子的內(nèi)部有一根金屬管，在金屬管的端部設(shè)有螺紋。
本實(shí)用新型的技術(shù)效果本實(shí)用新型由于空心線圈中沒有鐵磁材料，它不會因?yàn)楸粶y電流大而飽和，因而它具有很高的線性度。在這種空心線圈電流傳感器中，它的輸出電壓數(shù)值將與母線或匯流排中的原邊電流值成正比?？捎糜跍y量工頻大電流的場合，將該裝置放置在待測的母線一側(cè)即可，空心線圈輸出的電壓信號可提高下級的繼電保護(hù)設(shè)備或其它的監(jiān)控計(jì)測設(shè)備利用的準(zhǔn)確性。


圖1為傳統(tǒng)的電磁式電流互感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型的空心線圈電流傳感器的示意圖。
圖3為本實(shí)用新型傳感器輸出信號與已有的電磁式電流互感器輸出信號線性度比較。
圖4為測量工頻大電流的空心線圈電流傳感器及其安裝示意圖。
圖5本實(shí)用新型傳感器的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的測量工頻大電流的空心線圈電流傳感器結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明如下本實(shí)用新型的空心線圈電流傳感器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。它是一種繞在非磁性材料骨架(圖中未示出)上的線圈，即采用空心線圈21作為電流傳感器，這個線圈相當(dāng)于傳統(tǒng)的電流互感器的副邊繞組，它不用原邊繞組。它的連接方法與傳統(tǒng)的電流互感器連接方法是類似的但它不用原邊繞組，具有大電流的母線或匯流排22相當(dāng)于它的匝數(shù)為1的原邊繞組；這種空心線圈電流傳感器放置在母線或匯流排的附近，空心線圈開路或與一個數(shù)值較大的電阻并聯(lián)。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在這種空心線圈電流傳感器中，它的輸出電壓數(shù)值V將與母線或匯流排中的原邊電流I值成正比。
由于空心線圈中沒有鐵磁材料，它不會因?yàn)楸粶y電流大而飽和，因而它具有很高的線性度。空心線圈輸出的電壓信號將被下級的繼電保護(hù)設(shè)備或其它的監(jiān)控計(jì)測設(shè)備利用。
圖3是本實(shí)用新型的空心線圈輸出信號與電磁式電流互感器輸出信號線性度比較。圖中的橫坐標(biāo)軸為原邊電流I，縱坐標(biāo)為輸出電流或電壓信號G；從圖上可見，在原邊電流I小于其額定電流值I0時，電磁式電流互感器輸出信號的線性度好；但在原邊電流比其額定電流I0大許多倍時，由于鐵磁材料的飽和，輸出信號也出現(xiàn)飽和，此時的線性度很差，如圖中的曲線S2所示。而對于空心線圈，不論原邊電流多大，它的輸出信號均保持良好的線性度，如圖中的曲線S1所示。
本實(shí)用新型的傳感器的實(shí)施例結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖中，線圈43繞制在非磁性材料的骨架42上；線圈的輸出電壓由引線46導(dǎo)出；在線圈的外面包有絕緣材料制作的絕緣子41，以保護(hù)線圈不受外部高電壓的損壞；在絕緣子的內(nèi)部有一根金屬管44，用來增加絕緣子的機(jī)械強(qiáng)度和起屏蔽雜散電磁場的作用；在金屬管44的端部有螺紋45，供安裝傳感器之用。
本實(shí)用新型的電流傳感器用于測量三相母線中大電流的實(shí)際應(yīng)用方案如圖5所示。在本方案中，采用三個空心線圈的傳感器51A、51B、51C，每個傳感器放置在相應(yīng)的三相母線52A、52B、52C附近。傳感器的輸出電壓信號被接到下級電子設(shè)備中進(jìn)行處理，供繼電保護(hù)、計(jì)量、以及其它監(jiān)控之用。
權(quán)利要求1.一種測量工頻大電流的空心線圈電流傳感器，其特征在于，主要由繞在非磁性材料開口骨架上的空心線圈構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的測量工頻大電流的空心線圈電流傳感器，其特征在于，所述的傳感器還包括設(shè)在該線圈外面的絕緣材料制作的絕緣子，設(shè)在絕緣子的內(nèi)部的一根金屬管，該金屬管的端部設(shè)有螺紋。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種測量工頻大電流的空心線圈電流傳感器，屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，該傳感器主要由繞在非磁性材料開口骨架上的空心線圈構(gòu)成。本實(shí)用新型由于空心線圈中沒有鐵磁材料，它不會因?yàn)楸粶y電流大而飽和，因而它具有很高的線性度。在這種空心線圈電流傳感器中，它的輸出電壓數(shù)值將與母線或匯流排中的原邊電流值成正比?？捎糜跍y量工頻大電流的場合，將該裝置放置在待測的母線一側(cè)即可，空心線圈輸出的電壓信號可提高下級的繼電保護(hù)設(shè)備或其它的監(jiān)控計(jì)測設(shè)備利用的準(zhǔn)確性。
文檔編號G01R19/00GK2779411SQ20052001700
公開日2006年5月10日 申請日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月22日
發(fā)明者張貴新, 王圈, 趙來紅, 羅承沐 申請人:張貴新, 王圈, 趙來紅, 羅承沐