本發(fā)明屬于電能計量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于主動補償外磁場的電流互感器。

背景技術(shù)：

電流互感器(Current Transformer,簡稱CT)是由閉合的鐵芯和繞組組成的。電流互感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的,它可以將數(shù)值較大的一次電流通過一定的變比轉(zhuǎn)換為數(shù)值較小的二次電流，用來進行保護、測量等用途。

電流互感器的鐵芯通常采用磁導(dǎo)率很高的材料，如坡莫合金，當電流互感器處在強磁場的環(huán)境中時會產(chǎn)生環(huán)流，影響它的精度和穩(wěn)定性；同時會導(dǎo)致溫度升高，加之設(shè)備散熱措施不足，加速了互感器的老化。因此必須采取有效措施以提高電流互感器的外磁場抗擾度性能,目前行業(yè)內(nèi)通常的做法是在電流互感器外圍增加磁屏蔽罩。傳統(tǒng)的采用磁屏蔽罩的方法，存在以下缺點：(1)屏蔽效果有限，且可能會導(dǎo)致屏蔽罩內(nèi)部磁場發(fā)生畸變；(2)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積和重量增加；(3)絕緣處理復(fù)雜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、抗干擾能力強且精度及穩(wěn)定性高的基于主動補償外磁場的電流互感器。

本發(fā)明解決現(xiàn)有的技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種基于主動補償外磁場的電流互感器，包括鐵芯、初級繞組和次級繞組，初級繞組和次級繞組纏繞在鐵芯構(gòu)成電流互感器，在電流互感器外部纏繞相互正交的兩對測量繞組和補償繞組，分別為X軸方向的測量繞組及補償繞組、Y軸方向的測量繞組及補償繞組，每對測量繞組和補償繞組匝數(shù)相等且方向相反，兩對測量繞組和補償繞組分別組成X軸方向的外磁場主動補償電路、Y軸方向的外磁場主動補償電路。

所述X軸方向的外磁場主動補償電路、Y軸方向的外磁場主動補償電路的結(jié)構(gòu)相同，所述外磁場主動補償電路由測量繞組、補償繞組、放大器A1、放大器A2、放大器A3、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5和電阻R6構(gòu)成，放大器A1兩個輸入端與測量繞組兩端相連接，放大器A1的輸出端通過電阻R2連接放大器A2的一個輸入端，該放大器A2的輸入端還通過電阻R3連接放大器A3的輸出端，該放大器A2的輸入端通過電阻R4連接該放大器A2的輸出端，該放大器A2的另一輸入端接地，該放大器放大器A2的輸出端還連接補償繞組X2的一端，該補償電阻X2的另一端連接放大器A3的一輸入端，該補償電阻X2的另一端還通過電阻R5連接放大器A3的另一輸入端；電阻R1和電阻R6為可調(diào)電阻并分別接在放大器A1和放大器A3的增益調(diào)節(jié)端。

本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是：

1、本發(fā)明在傳統(tǒng)電流互感器四周繞制互相正交的兩對測量繞組和補償繞組，然后通過兩繞組之間的外磁場主動補償電路，可主動補償外磁場的影響，從而大大減小外磁場影響導(dǎo)致的電流互感器的工作誤差,提高了電流互感器的穩(wěn)定性，提高了設(shè)備的外磁場抗擾度和精度。

2、本發(fā)明采用電路方式主動補償外磁場對電流互感器的影響，相較傳統(tǒng)的采用磁屏蔽罩的方式，結(jié)構(gòu)簡單，沒有增加額外的重量和體積，沒有增加絕緣性的問題，更重要的是通過電路的主動補償原理，可以大大提高磁屏蔽效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的電流互感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的主動補償外磁場電路圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳述：

一種基于主動補償外磁場的電流互感器，是在傳統(tǒng)電流互感器的基礎(chǔ)上增加相互正交的兩對測量繞組和補償繞組。如圖1所示，電流互感器由鐵芯、初級繞組、次級繞組、兩對測量繞組、兩對補償繞組和兩個外磁場主動補償電路構(gòu)成，初級繞組和次級繞組纏繞在鐵芯上構(gòu)成傳統(tǒng)的電流互感器，在傳統(tǒng)電流互感器外部纏繞相互正交的兩對測量繞組和補償繞組，分別是X軸方向的測量繞組X1、補償繞組X2和Y軸方向的測量繞組Y1、補償繞組Y2，其中每對的測量繞組和補償繞組匝數(shù)相等、方向相反。

兩個外磁場主動補償電路(X軸方向的外磁場主動補償電路、Y軸方向的外磁場主動補償電路)結(jié)構(gòu)相同。下面以圖2所示的X軸方向的外磁場主動補償電路為例進行說明，該外磁場主動補償電路由測量繞組X1、補償繞組X2、放大器A1、A2、A3、電阻R1、R2、R3、R4、R5和R6等組成，放大器A1兩個輸入端與測量繞組兩端相連接，放大器A1的輸出端通過電阻R2連接放大器A2的一個輸入端，該放大器A2的輸入端還通過電阻R3連接放大器A3的輸出端，該放大器A2的輸入端通過電阻R4連接該放大器A2的輸出端，該放大器A2的另一輸入端接地，該放大器放大器A2的輸出端還連接補償繞組X2的一端，該補償電阻X2的另一端連接放大器A3的一輸入端，該補償電阻X2的另一端還通過電阻R5連接放大器A3的另一輸入端。電阻R1和電阻R6為可調(diào)電阻并分別接在放大器A1和放大器A3的增益調(diào)節(jié)端。

上述外磁場主動補償電路的工作原理為：當電流互感器的X軸方向存在外磁場時，測量繞組X1上會產(chǎn)生微小的感應(yīng)電壓U0，該小電壓經(jīng)過放大器A1進行信號放大后得到U1，放大器A1的增益可通過可調(diào)電阻R1進行調(diào)節(jié)。U1通過電阻R2后得到U2，電阻R2、R3、R4和放大器A2組成一個反相加法電路。U4加載在補償繞組X2端產(chǎn)生補償電流I0，該電流經(jīng)過補償繞組X2時產(chǎn)生相應(yīng)的磁場。通過取樣電阻R5測得該電流值I0，再通過放大器A3進行信號放大后得到電壓U5，放大器A3的增益可通過可調(diào)電阻R6進行調(diào)節(jié)。U5經(jīng)過電阻R3得到U3.通過上述電路的動態(tài)調(diào)節(jié)，當X軸方向存在外磁場時，U4會隨著外磁場的大小和方向的變化而變化，補償電流I0的大小和方向也會同時改變，從而使得補償繞組X2產(chǎn)生與外磁場大小相同、方向相反的磁場，與外磁場抵消，從而達到主動補償?shù)男Ч?/p>

Y軸方向的外磁場主動補償電路與上述內(nèi)容一致，不再詳述。

通過在傳統(tǒng)電流互感器的基礎(chǔ)上增加相互正交的兩對測量繞組和補償繞組及外磁場主動補償電路能夠有效地主動補償了XY平面上外磁場的影響，可以大大提高磁屏蔽效果。

需要強調(diào)的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明包括并不限于具體實施方式中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護的范圍。