一種雙線圈防磁式電流互感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電學(xué)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種雙線圈防磁式電流互感器，磁環(huán)為封閉環(huán)形結(jié)構(gòu)的導(dǎo)磁物質(zhì)柱體，原邊線圈的兩端與被測(cè)端分別相連接，補(bǔ)償線圈與原邊線圈的繞線方向相反且補(bǔ)償線圈的繞線直徑大于原邊線圈的繞線直徑，放大器驅(qū)動(dòng)線圈與原邊線圈的繞線方向相同，放大器驅(qū)動(dòng)線圈的線圈直徑大于原邊線圈的線圈直徑，運(yùn)算放大器的輸入端分別通過第一電阻器和第二電阻器接在放大器驅(qū)動(dòng)線圈的兩端，運(yùn)算放大器的輸出端通過第一三極管和第二三極管對(duì)接后的集電極分別接在補(bǔ)償線圈的兩端，第一三極管和第二三極管的參數(shù)對(duì)稱；結(jié)構(gòu)簡單，成本低，高效防磁，線性度好，精度高，有良好的動(dòng)態(tài)性能，準(zhǔn)確性強(qiáng)，易于生產(chǎn)，應(yīng)用環(huán)境友好。
【專利說明】
一種雙線圈防磁式電流互感器
技術(shù)領(lǐng)域
:
[0001]本發(fā)明屬于電學(xué)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種雙線圈防磁式電流互感器，特別是一種采用線圈繞組感應(yīng)被測(cè)信號(hào)變化，利用補(bǔ)償線圈消除磁干擾的高防磁電流互感器。
【背景技術(shù)】
:
[0002]伴隨著城市人口和建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，各種用電設(shè)備的增多，用電環(huán)境變的越來越復(fù)雜;人們?cè)谌粘Ｉ钪?，?jīng)常遭受電源和電力系統(tǒng)故障問題的侵?jǐn)_，因此，社會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)和監(jiān)測(cè)要求越來越高。電力系統(tǒng)為了傳輸電能，往往采用交流電壓、大電流回路把電力送往用戶電力系統(tǒng)中，無法用儀表直接進(jìn)行測(cè)量，而互感器的作用就是將交流電壓和大電流按比例降到可以用儀表直接測(cè)量的數(shù)值，便于儀表直接測(cè)量，同時(shí)為繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置提供電源。在現(xiàn)有技術(shù)中，閉環(huán)霍爾電流互感器是常用互感器中的一種，其利用霍爾元件感應(yīng)原邊電流在聚磁環(huán)處產(chǎn)生的磁場(chǎng)，并通過補(bǔ)償線圈電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償，其補(bǔ)償電流精確的反映原邊電流，從而使霍爾元件處于檢測(cè)零磁通的工作狀態(tài);霍爾元件與繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置配合，可以構(gòu)成對(duì)電網(wǎng)各種故障的電氣保護(hù)和自動(dòng)控制;但是霍爾元件需要安裝在磁環(huán)氣隙內(nèi)，制造工藝相對(duì)復(fù)雜，還耗費(fèi)大量的霍爾器件，造成電子資材浪費(fèi)。因此，尋求設(shè)計(jì)一種雙線圈防磁式電流互感器很有應(yīng)用價(jià)值，其采用線圈繞組代替霍爾元件感應(yīng)被測(cè)信號(hào)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，能起到高防磁的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)提出一種雙線圈防磁式電流互感器，以解決被測(cè)電力系統(tǒng)中無法直接接入測(cè)量儀器的問題，解決電信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)中受磁信號(hào)干擾的問題，以及電子元器件等資材的浪費(fèi)問題，起到高效防磁的作用，并降低經(jīng)濟(jì)成本。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明涉及的雙線圈防磁式電流互感器，其主體結(jié)構(gòu)包括:磁環(huán)、原邊線圈、補(bǔ)償線圈、放大器驅(qū)動(dòng)線圈、運(yùn)算放大器、第一三極管、第二三極管、第一電阻器、第二電阻器和被測(cè)端;磁環(huán)為封閉環(huán)形結(jié)構(gòu)的導(dǎo)磁物質(zhì)柱體，原邊線圈采用絕緣導(dǎo)線纏繞磁環(huán)形成的密布結(jié)構(gòu)的多匝線圈，原邊線圈的兩端與被測(cè)端分別相連接;補(bǔ)償線圈為絕緣導(dǎo)線纏繞磁環(huán)形成的多匝線圈，補(bǔ)償線圈與原邊線圈的繞線方向相反且補(bǔ)償線圈的繞線直徑大于原邊線圈的繞線直徑;放大器驅(qū)動(dòng)線圈為絕緣導(dǎo)線纏繞磁環(huán)形成的多匝線圈，放大器驅(qū)動(dòng)線圈與原邊線圈的繞線方向相同；放大器驅(qū)動(dòng)線圈的線圈直徑大于原邊線圈的線圈直徑;運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為大于50的常規(guī)放大器電路單元，能夠?qū)斎胄盘?hào)進(jìn)行加、減、微分和積分?jǐn)?shù)學(xué)運(yùn)算后再輸出信號(hào)，運(yùn)算放大器的輸入端分別通過第一電阻器和第二電阻器接在放大器驅(qū)動(dòng)線圈的兩端，運(yùn)算放大器的輸出端通過第一三極管和第二三極管對(duì)接后的集電極分別接在補(bǔ)償線圈的兩端;經(jīng)過電路處理，電流互感器的輸出端能夠輸出精確反映被測(cè)電流的補(bǔ)償電流，并接入測(cè)量電流的外設(shè)裝置;本實(shí)施例涉及的第一電阻器和第二電阻器選用普通的電阻結(jié)構(gòu)，其阻值為0.5-3K Ω ;第一三極管和第二三極管為同型號(hào)晶體三極管，二者的參數(shù)對(duì)稱。
[0005]本實(shí)施例的工作原理為:當(dāng)被測(cè)端接在原邊線圈的兩端，被測(cè)電流流過原邊線圈時(shí)，在原邊線圈的周圍產(chǎn)生原邊磁場(chǎng)，原邊磁場(chǎng)的大小與原邊線圈的電流大小成正比，原邊磁場(chǎng)被磁環(huán)聚集并感應(yīng)到放大器驅(qū)動(dòng)線圈上，放大器驅(qū)動(dòng)線圈所產(chǎn)生的微弱電流或電壓輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)運(yùn)算放大器并使其導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)運(yùn)算放大器將微弱的電流或電壓輸出信號(hào)放大后獲得放大電壓，放大電壓被加在補(bǔ)償線圈的兩端，然后在補(bǔ)償線圈中產(chǎn)生一個(gè)補(bǔ)償電流，補(bǔ)償電流再通過補(bǔ)償線圈產(chǎn)生補(bǔ)償磁場(chǎng)，該補(bǔ)償磁場(chǎng)與被測(cè)電流產(chǎn)生的原邊磁場(chǎng)方向相反，因而抵消了被測(cè)電流產(chǎn)生的原邊磁場(chǎng)，使放大器驅(qū)動(dòng)線圈輸出的微弱電流或電壓信號(hào)逐漸減小，當(dāng)補(bǔ)償磁場(chǎng)與原邊磁場(chǎng)相等時(shí)，補(bǔ)償電流不再增加，補(bǔ)償磁場(chǎng)也不會(huì)相應(yīng)增加，磁路達(dá)到磁平衡狀態(tài)；當(dāng)被測(cè)電流變化時(shí)，平衡受到破壞，放大器驅(qū)動(dòng)線圈有微弱電壓或電流信號(hào)輸出，即重復(fù)上述過程重新達(dá)到平衡，從磁場(chǎng)失衡到再次平衡，形成一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過程，在這個(gè)過程中，將補(bǔ)償電流大小與補(bǔ)償線圈的匝數(shù)之間進(jìn)行合理匹配，使補(bǔ)償磁場(chǎng)與原邊磁場(chǎng)大小接近，兩者相互抵消后達(dá)到零磁場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)高效防磁的功能。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用線圈繞組感應(yīng)被測(cè)信號(hào)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低；高效防磁，線性度好，精度高，有良好的動(dòng)態(tài)性能；其原理科學(xué)可靠，準(zhǔn)確性強(qiáng)，制造簡便，易于生產(chǎn)，應(yīng)用環(huán)境友好。
【附圖說明】
:
[0007]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
:
[0008]下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0009]實(shí)施例:
[00? O]本實(shí)施例涉及的雙線圈防磁式電流互感器的主體結(jié)構(gòu)包括:磁環(huán)1、原邊線圈2、補(bǔ)償線圈3、放大器驅(qū)動(dòng)線圈4、運(yùn)算放大器5、第一三極管6、第二三極管7、第一電阻器8、第二電阻器9和被測(cè)端10;磁環(huán)I為封閉環(huán)形結(jié)構(gòu)的導(dǎo)磁物質(zhì)柱體，原邊線圈2采用絕緣導(dǎo)線纏繞磁環(huán)I形成的密布結(jié)構(gòu)的多匝線圈，原邊線圈2的兩端與被測(cè)端10分別相連接;補(bǔ)償線圈3為絕緣導(dǎo)線纏繞磁環(huán)I形成的多匝線圈，補(bǔ)償線圈3與原邊線圈2的繞線方向相反且補(bǔ)償線圈3的繞線直徑大于原邊線圈2的繞線直徑;放大器驅(qū)動(dòng)線圈4為絕緣導(dǎo)線纏繞磁環(huán)I形成的多匝線圈，放大器驅(qū)動(dòng)線圈4與原邊線圈2的繞線方向相同;放大器驅(qū)動(dòng)線圈4的線圈直徑大于原邊線圈2的線圈直徑;運(yùn)算放大器5的放大倍數(shù)為大于50的常規(guī)放大器電路單元，能夠?qū)斎胄盘?hào)進(jìn)行加、減、微分和積分?jǐn)?shù)學(xué)運(yùn)算后再輸出信號(hào)，運(yùn)算放大器5的輸入端分別通過第一電阻器8和第二電阻器9接在放大器驅(qū)動(dòng)線圈4的兩端，運(yùn)算放大器5的輸出端通過第一三極管6和第二三極管7對(duì)接后的集電極分別接在補(bǔ)償線圈3的兩端;經(jīng)過電路處理，電流互感器的輸出端能夠輸出精確反映被測(cè)電流的補(bǔ)償電流，并接入測(cè)量電流的外設(shè)裝置;本實(shí)施例涉及的第一電阻器8和第二電阻器9選用普通的電阻結(jié)構(gòu)，其阻值為0.5-3K Ω ;第一三極管6和第二三極管7為同型號(hào)晶體三極管，二者的參數(shù)對(duì)稱。
[0011]本實(shí)施例的工作原理為:當(dāng)被測(cè)端10接在原邊線圈2的兩端，被測(cè)電流流過原邊線圈2時(shí)，在原邊線圈2的周圍產(chǎn)生原邊磁場(chǎng)，原邊磁場(chǎng)的大小與原邊線圈2的電流大小成正比，原邊磁場(chǎng)被磁環(huán)I聚集并感應(yīng)到放大器驅(qū)動(dòng)線圈4上，放大器驅(qū)動(dòng)線圈4所產(chǎn)生的微弱電流或電壓輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)運(yùn)算放大器5并使其導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)運(yùn)算放大器5將微弱的電流或電壓輸出信號(hào)放大后獲得放大電壓，放大電壓被加在補(bǔ)償線圈3的兩端，然后在補(bǔ)償線圈3中產(chǎn)生一個(gè)補(bǔ)償電流，補(bǔ)償電流再通過補(bǔ)償線圈3產(chǎn)生補(bǔ)償磁場(chǎng)，該補(bǔ)償磁場(chǎng)與被測(cè)電流產(chǎn)生的原邊磁場(chǎng)方向相反，因而抵消了被測(cè)電流產(chǎn)生的原邊磁場(chǎng)，使放大器驅(qū)動(dòng)線圈4輸出的微弱電流或電壓信號(hào)逐漸減小，當(dāng)補(bǔ)償磁場(chǎng)與原邊磁場(chǎng)相等時(shí)，補(bǔ)償電流不再增加，補(bǔ)償磁場(chǎng)也不會(huì)相應(yīng)增加，磁路達(dá)到磁平衡狀態(tài)；當(dāng)被測(cè)電流變化時(shí)，平衡受到破壞，放大器驅(qū)動(dòng)線圈4有微弱電壓或電流信號(hào)輸出，即重復(fù)上述過程重新達(dá)到平衡，從磁場(chǎng)失衡到再次平衡，形成一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過程，在這個(gè)過程中，將補(bǔ)償電流大小與補(bǔ)償線圈3的匝數(shù)之間進(jìn)行合理匹配，使補(bǔ)償磁場(chǎng)與原邊磁場(chǎng)大小接近，兩者相互抵消后達(dá)到零磁場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)高效防磁的功會(huì)K。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙線圈防磁式電流互感器，其特征在于主體結(jié)構(gòu)包括磁環(huán)、原邊線圈、補(bǔ)償線圈、放大器驅(qū)動(dòng)線圈、運(yùn)算放大器、第一三極管、第二三極管、第一電阻器、第二電阻器和被測(cè)端;磁環(huán)為封閉環(huán)形結(jié)構(gòu)的導(dǎo)磁物質(zhì)柱體，原邊線圈采用絕緣導(dǎo)線纏繞磁環(huán)形成的密布結(jié)構(gòu)的多匝線圈，原邊線圈的兩端與被測(cè)端分別相連接;補(bǔ)償線圈為絕緣導(dǎo)線纏繞磁環(huán)形成的多匝線圈，補(bǔ)償線圈與原邊線圈的繞線方向相反且補(bǔ)償線圈的繞線直徑大于原邊線圈的繞線直徑;放大器驅(qū)動(dòng)線圈為絕緣導(dǎo)線纏繞磁環(huán)形成的多匝線圈，放大器驅(qū)動(dòng)線圈與原邊線圈的繞線方向相同；放大器驅(qū)動(dòng)線圈的線圈直徑大于原邊線圈的線圈直徑;運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為大于50的常規(guī)放大器電路單元，能夠?qū)斎胄盘?hào)進(jìn)行加、減、微分和積分?jǐn)?shù)學(xué)運(yùn)算后再輸出信號(hào)，運(yùn)算放大器的輸入端分別通過第一電阻器和第二電阻器接在放大器驅(qū)動(dòng)線圈的兩端，運(yùn)算放大器的輸出端通過第一三極管和第二三極管對(duì)接后的集電極分別接在補(bǔ)償線圈的兩端;經(jīng)過電路處理，電流互感器的輸出端能夠輸出精確反映被測(cè)電流的補(bǔ)償電流，并接入測(cè)量電流的外設(shè)裝置;第一電阻器和第二電阻器選用普通的電阻結(jié)構(gòu)，其阻值為0.5-3K Ω ;第一三極管和第二三極管為同型號(hào)晶體三極管，二者的參數(shù)對(duì)稱。
【文檔編號(hào)】G01R15/18GK105842511SQ201610188628
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月30日
【發(fā)明人】李健達(dá)
【申請(qǐng)人】青島乾程科技股份有限公司