交流电流互感器制造技术

本发明专利技术涉及一种交流电流互感器，包括磁芯、初级绕组、第一次级绕组、第二次级绕组、增益放大单元、负载元件以及辅助直流激励电路；初级绕组、第一次级绕组以及第二次级绕组分别设置于磁芯上；初级绕组用于与被测电路连接；第一次级绕组串联增益放大单元后与第二次级绕组串联；第二次级绕组还与负载元件串联；辅助直流激励电路用于提供直流激励电流；直流激励电流用于产生磁场使得磁芯的工作磁感应强度在磁芯的饱和磁感应强度的五分之一至五分之四之间。上述交流电流互感器使得磁芯的磁导率升高，降低了交流电流互感器的转换误差，提高了交流电流互感器的精度。

【技术实现步骤摘要】
交流电流互感器
本专利技术涉及互感器
，特别是涉及一种交流电流互感器。
技术介绍
交流电流互感器是电测量仪表中的关键部件之一，其精度直接影响仪表整体的技术指标，因此要求交流电流互感器具有稳定性高、误差小等特点。传统的电子补偿式零磁通电流互感器，其原理框图如图1所示。电子补偿式零磁通电流互感器包括多绕组互感器1、高增益电子电路放大单元2以及负载电阻3。多绕组互感器1包括初级绕组N1、第一次级绕组N3以及第二次级绕组N2。其中，LS为初级绕组N1的等效励磁电感。高增益电子电路放大单元2的放大倍数为A，负载电阻3用于对二次电流进行采样，其电阻值为RL。I为被测初级电流，IS为励磁电流，I0为采样电流。图2为图1中的电子补偿式零磁通电流互感器的磁感应强度B、互感器磁芯磁导率μ与磁场强度H的关系曲线图。传统的电子补偿式零磁通电流互感器工作在图2的1区域(零磁通)，其转换误差ε与负载电阻RL、放大倍数A及初级励磁电感LS等因素相关，可用式(1)、(2)表示：式(2)中，Ae为互感器磁芯截面积，Le为互感器磁芯磁路长度。由公式(1)可知，电子补偿式零磁通电流互感器的转换误差ε与负载电阻RL成正比，与放大倍数A、励磁电感LS成反比。为提高电流互感器的采样精度，传统电子补偿方式均是通过减小负载电阻RL以及提高放大倍数A来让互感器接近零磁通工作，即互感器工作区域由图2中的1向2转变。当互感器磁芯接近零磁通工作时，根据图2中磁导率μ与磁场强度H的关系曲线图可知，磁导率μ也随之降低。根据公式(2)可知，磁导率μ降低，励磁电感LS减小，转换误差增大，精度降低，这与减小负载电阻RL、提高增益放大倍数A采取措施形成矛盾关系。并且，出于对电子电路的稳定性以及取样信号信噪比的考虑，增益放大倍数A的提高及负载电阻RL的减小非常有限，故传统的基于电子补偿式的零磁通电流互感器仍存在较大转换误差，精度较低，使得采用这种方式的电流互感器在更高精度电测量领域应用受限。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种高精度的交流电流互感器。一种交流电流互感器，包括磁芯、初级绕组、第一次级绕组、第二次级绕组、增益放大单元、负载元件以及辅助直流激励电路；所述初级绕组、所述第一次级绕组以及所述第二次级绕组分别设置于所述磁芯上；所述初级绕组用于与被测电路连接；所述第一次级绕组串联所述增益放大单元后与所述第二次级绕组串联；所述第二次级绕组还与所述负载元件串联；所述辅助直流激励电路用于提供直流激励电流；所述直流激励电流用于产生磁场使得所述磁芯的工作磁感应强度在所述磁芯的饱和磁感应强度的五分之一至五分之四之间。在其中一个实施例中，所述辅助直流激励电路包括直流激励源以及辅助绕组；所述直流激励源与所述辅助绕组形成回路；所述辅助绕组设置于所述磁芯上。在其中一个实施例中，所述直流激励源为直流恒流激励源。在其中一个实施例中，所述辅助直流激励电路包括直流激励源；所述直流激励源与所述第一次级绕组并联。在其中一个实施例中，所述直流激励源为直流恒流激励源。在其中一个实施例中，所述负载元件为负载电阻。在其中一个实施例中，所述增益放大单元的输入端与所述第一次级绕组连接，所述增益放大单元的输出端与所述第二次级绕组连接。在其中一个实施例中，所述直流激励电流用于产生磁场使得所述磁芯工作在磁导率最大的位置处。上述交流电流互感器设置有辅助直流激励电路，辅助直流激励电路会提供直流激励电流。该直流激励电流会激励产生磁场从而使得磁芯的工作磁感应强度在磁芯饱和磁感应强度的五分之一至五分之四之间，使得磁芯的磁导率升高，降低了交流电流互感器的转换误差，提高了交流电流互感器的精度。附图说明图1为传统的电子补偿式零磁通电流互感器的原理框图；图2为图1所示实施例中的电子补偿式零磁通电流互感器的磁感应强度B、磁芯磁导率μ与磁场强度H的关系曲线图；图3为一实施例中的交流电流互感器的原理框图；图4为另一实施例中的交流电流互感器的原理框图；图5为一实施例中的交流电流互感器的磁感应强度B、磁芯磁导率μ与磁场强度H的关系曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种交流电流互感器，包括磁芯、初级绕组、第一次级绕组、第二次级绕组、增益放大单元、负载元件以及辅助直流激励电路。初级绕组、第一次级绕组以及第二次级绕组分别设置于磁芯上。初级绕组用于与被测电路连接；第一次级绕组串联放大单元后与第二次级绕组串联。第二次级绕组还与负载元件串联。辅助直流激励电路用于提供直流激励电流。直流激励电流用于产生磁场使得磁芯的工作磁感应强度在磁芯的饱和磁感应强度的五分之一至五分之四之间。优选的，直流激励电流产生的磁场能够使得工作过程的磁芯获得最大的磁导率。上述交流电流互感器在原有的电子补偿式零磁通电流互感器的基础上设置有辅助直流激励电路，辅助直流激励电路会提供直流激励电流。该直流激励电流会激励产生磁场从而使得磁芯的工作磁感应强度在磁芯饱和磁感应强度的五分之一至五分之四之间，从而使得磁芯的磁导率升高，降低了交流电流互感器的转换误差，提高了交流电流互感器的精度。图3为一实施例中的交流电流互感器，其包括磁芯210、初级绕组N1、第一次级绕组N3、第二次级绕组N2、增益放大单元220、负载元件230以及辅助直流激励电路240。在本实施例中，初级绕组N1、第一次级绕组N3、第二次级绕组N2均设置于磁芯210上。第一次级绕组N3依次串联增益放大单元220、第二次级绕组N2后与负载元件230连接。增益放大单元220的输入端与第一次级绕组N3连接，增益放大单元220的输出端则与第二次级绕组N2连接。在本实施例中，负载元件230为负载电阻，其阻值为RL。增益放大单元220采用高增益电子电路放大单元，其放大倍数为A。增益放大单元220的放大倍数可以根据具体的工作电路以及精度要求进行设定。辅助直流激励电路240包括直流激励源242以及辅助绕组N4。其中，直流激励源242为直流恒流激励源，用于提供恒定的直流激励电流Idc。辅助绕组N4设置于磁芯210上。直流激励电流Idc能够激励产生磁场从而使磁芯的工作磁感应强度B在磁芯饱和磁感应强度Bs(饱和磁感应强度又称饱和磁通密度，是指磁体被磁化到饱和状态时的磁感应强度)的1/5～4/5之间，此时磁芯工作在3区域。优选的，直流激励电流Idc能够激励产生磁场Hdc使得磁芯工作在磁导率最大的位置μm处，如图5所示。磁感应强度B在磁芯饱和磁感应强度Bs的1/5～4/5之间时，对应的磁芯的磁导率μ较高。而磁导率μ与转换误差ε之间的关系可以通过式(1)(2)进行表示：因此，当磁导率μ提高，对应的初级励磁电感LS提高，而初级励磁电感LS与转换误差ε呈反比，从而使得转换误差ε降低，提高了交流电流互感器的精度。此时，再通过减小负载电阻的阻值RL、提高增益放大单元220的放大倍数A来增加采样精度时，磁芯的工作区域由原来的3区域转向4区域，磁导率μ也随之提高，初级励磁电感LS提高，从而使得转换误差ε降低，进一步提高了交流电流互感器的精度，从而解决了传统电子补偿式零磁通电流互感器存在的减小负载电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流电流互感器，其特征在于，包括磁芯、初级绕组、第一次级绕组、第二次级绕组、增益放大单元、负载元件以及辅助直流激励电路；所述初级绕组、所述第一次级绕组以及所述第二次级绕组分别设置于所述磁芯上；所述初级绕组用于与被测电路连接；所述第一次级绕组串联所述增益放大单元后与所述第二次级绕组串联；所述第二次级绕组还与所述负载元件串联；所述辅助直流激励电路用于提供直流激励电流；所述直流激励电流用于产生磁场使得所述磁芯的工作磁感应强度在所述磁芯的饱和磁感应强度的五分之一至五分之四之间。

【技术特征摘要】
1.一种交流电流互感器，其特征在于，包括磁芯、初级绕组、第一次级绕组、第二次级绕组、增益放大单元、负载元件以及辅助直流激励电路；所述初级绕组、所述第一次级绕组以及所述第二次级绕组分别设置于所述磁芯上；所述初级绕组用于与被测电路连接，通入被测初级电流；所述第一次级绕组串联所述增益放大单元后与所述第二次级绕组串联；所述第二次级绕组还与所述负载元件串联；所述辅助直流激励电路用于提供直流激励电流；所述直流激励电流用于产生磁场使得所述磁芯的工作磁感应强度在所述磁芯的饱和磁感应强度的五分之一至五分之四之间。2.根据权利要求1所述的交流电流互感器，其特征在于，所述辅助直流激励电路包括直流激励源以及辅助绕组；所述直流激励源与所述辅助绕组形成回路；所述辅助绕组设置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡炘富，范家闩，
申请(专利权)人：深圳市科陆电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44