间接感应式电流传感器制造技术

一种间接感应式电流传感器，设置有空心测量线圈１，线性运算放大器２；空心测量线圈１与被测电流导体３绝缘且紧靠接触，线圈１的一端经电阻Ｒ↓［１］与线性运算放大器２的一个输入端连接，线圈１的另一端接地，线性运算放大器２的另一个输入端经接地电阻Ｒ↓［３］与地连接；线圈１上还可双线并绕直流电流测量用激磁线圈４、５，激磁线圈４、５的两头端与交流电源连接，其两尾端相互连接。本实用新型专利技术的特点是：１．间接测量被测电流，与被测电流的电路没有任何电路上的联系，完全绝缘隔离；２．体积尺寸小、重量轻、可节约大量铜材，自身耗电是微功耗；３．一次测量信号与温度无关，其次是空心测量线圈具有良好的线性特性，其感应电势也具有良好的线性度。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及交直流电流传感器
，特别是一种间接感应式电流传感器。
技术介绍
在电力、冶金、化工、核物理、电力电子学多种工业、科学
都涉及到交直流电流测量问题，被测电流常处在高电压、大电流状态中，各工业、科学
的用电设备的自动化、智能化、数字化、网络化、集成化已成为必然的发展趋势，技术进步的发展趋势对交直流电流参数测量的要求越来越高，不仅要求测量精度提高，而且还要求测量仪器具有高可靠性、稳定性、低功耗、使用维护方便。现有技术中，电流检测方法有以下几种电磁式电流互感器、光电式电流传感器、霍尔效应电流传感器、电阻式电流传感器、直测式电流传感器。各种电流传感器要在过渡过程中和短路情况下完成其特定作用，过渡过程和短路时，一次电源非周期分量大，衰减慢，易引起误动作。电磁式电流互感器目前应用最广泛，它虽简单可行，但随着电力传输容量的不断提高，(电压等级已达500KV或更高)，它的缺点也越来越突出，如磁饱和、铁磁谐振、动态范围小、频带窄、功耗大，同时，电磁式电流互感器还存在需要耗去大量的铜和矽钢等原材料、体积尺寸大、笨重，给安装储运带来困难的缺点。霍尔效应电流传感器的温度系数大，稳定性差，致使测量精度不高，给应用带来限制。电阻式电流传感器，电特性好，结构简单，但其温度特性不好，过载能力有限。光电式电流传感器，具有抗电磁干扰、无饱和、测量范围大、频带宽、体积小重量轻等优点，但受温度影响大，结构复杂，制造困难。直测式电流传感器有上述传感器各项优点，不足之处却有三点一是大电流传感器要消耗大量铜材，二是增加线路接点，增加接触电阻，给安装带来不便，三是与被测电流电路有联系，有使用不安全之嫌。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种测量精度高，不受温度影响，体积小，无绝缘难题、耗材少，使用安全可靠、安装方便简单的间接感应式电流传感器。所述间接感应式电流传感器，其特征是所述传感器设置有空心测量线圈1，线性运算放大器2；空心测量线圈1与被测电流导体3绝缘且紧靠接触，空心测量线圈1的一端经电阻R1与线性运算放大器2的一个输入端连接，空心测量线圈1的另一端接地，线性运算放大器2的另一个输入端经接地电阻R3与地连接；空心线圈1上还可双线并绕直流电流测量用激磁线圈4、5，激磁线圈4、5的两头端与交流电源连接，其两尾端相互连接。线性运算放大器2还设置有反馈电阻R2，反馈电阻R2的一端与线性运算放大器2的一个输入端连接，另一端与线性运算放大器2的输出端连接。激磁线圈4、5与空心测量线圈1之间设有绝缘层。空心测量线圈1的绝缘框架是圆形或长方形或其他形状。激磁线圈4、5与空心测量线圈1之间设有绝缘层。空心测量线圈1的绝缘框架是圆形或长方形或其他形状。它的测量原理是根据电磁感应原理，被测导体中的电流会在导体横切水平面产生磁通，该磁通通过紧靠着的空心线圈，因该磁通是交变的，所以在空心线圈中便产生感应电势，感应电势的大小与被测导体中的电流大小成正比线性关系，把此感应电势送到线性放大器进行放大，从线性放大器的输出端便可获得所要的测量信号。根据电工原理可知，空心线圈产生的感应电势与温度无关，从而保证了一次测量信号的线性度是一个与温度无关的线性信号。直流电流的测量与交流电流的测量略有差异，就是在空心测量线圈1上加绕两组匝数相等、阻抗相等、电阻相等的线圈，用作激磁线圈。因为直流电流产生的磁通是单方向的，不是交变的，测量线圈中没有感应电势产生，为此，必须用激磁线圈来提供激磁。激磁线圈要接成差动式，然后在激磁线圈两端加上交流电源。在被测直流电流为零时，因激磁线圈接成差动式，两组线圈产生的磁通相互抵消，测量线圈输出为零。当被测直流电流不为零时，在激磁线圈4、5的作用下，产生交变的磁通，测量线圈便有感应电势产生，感应电势的大小与被测直流电流的大小成正比线性关系，且与温度无关，把感应电势送到线性放大器进行放大，从放大器输出端便可获得所要的测量信号。本专利技术的特点是1、间接测量被测电流，电流传感器与被测电流的电路没有任何电路上的联系，完全绝缘隔离，使仪器仪表、器材设备的安全和人身安全有了保障。2、体积尺寸小、重量轻、便于生产、安装和储运，尤其是大电流传感器，可节约大量铜材，所耗材料为传统互感器的5％以内，自身耗电是微功耗。3、因采用空心线圈，根据电工学原理可知，它的感应电势大小不受温度影响，所以一次测量信号与温度无关；其次是空心测量线圈具有良好的线性特性，因而其感应电势也具有良好的线性度。本专利技术的有益效果是结构简单、制造成本低、体积小、安装使用方便、在线连续测量精度高，可节约大量耗能、节约大量铜材和导磁材料，适合各种工业、科学
测量交直流电流之用。附图说明图1是交流电流测量原理图，图2是直流电流测量原理图，图3是被测电流与运算放大器输出电压关系图。图中1—空心测量线圈；2—线性运算放大器；3—被测电流导体；4、5—激磁线圈；R—导体电阻；R1—输入电阻；R2—反馈电阻；R3—接地电阻；Ei—空心测量线圈的感应电势；Vo—输出信号；※—线圈头。具体实施方式下面接合附图对本专利技术作进一步说明图1、2中，空心测量线圈1与被测电流导体3绝缘且紧靠接触，空心测量线圈1的一端经电阻R1与线性运算放大器2的一个输入端连接，空心测量线圈1的另一端接地，线性运算放大器2的另一个输入端经接地电阻R3与地连接；空心线圈1上还可双线并绕直流电流测量用激磁线圈4、5，激磁线圈4、5的两头端与交流电源连接，其两尾端相互连接。反馈电阻R2的一端与线性运算放大器2的一个输入端连接，另一端与线性运算放大器2的输出端连接。激磁线圈4、5与空心测量线圈1之间设有绝缘层。空心测量线圈1的绝缘框架是圆形或长方形或其他形状。激磁线圈4、5与空心测量线圈1之间设有绝缘层。空心测量线圈1的绝缘框架是圆形或长方形或其他形状。在0.5平方厘米以上的长方形或圆型空心绝缘框架上，用高强度绝缘漆包线绕多匝(圈)，作为测量线圈，再用同样的漆包线双线并绕多匝(圈)，作为激磁线圈4、5，这两种线圈绕的时候一定要注意每一线圈头和尾的区分，以便正确而方便联接，如果是交流电流传感器，激磁线圈不必绕，只绕测量线圈就可以了，如果用于测量直流电流的传感器，激磁线圈必须绕。线圈绕好后，按原理图接线。测量输出信号的大小，可由线性运算放大器2来控制，输出信号Vo，由下式可得V0=R2R1Ei---(1)]]>Ei-测量线圈的感应电势测量线圈的感应电势Ei可由下式求知由变压器的变比关系可知U1W2＝EiW1式中U1为被测电流I在导体电阻R有效段上的压降，W1为导体，实际是1，W2为测量线圈的匝数。U1可用公式表示为代入上式可得U1＝I·R有效段Ei=U1W2W1=I·R·W2W1---(2)]]>由式①可见，输出信号V0的大小用放大电路可决定，同时可知，输出信号与输入信号之间完全是线性关系。在环境温度-40℃～120℃范围内，电流测量精度可达1‰或更高，测量范围为额定量程的1‰～3000％，结构简单、性价比高、安全可靠。图3是测量参数与输出电压关系的特性图，从图3中可见输入信号与输出信号间的线性关系。实施例交流电流测试，参数测试条件测量线圈2000匝，激磁线圈2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种间接感应式电流传感器，其特征是：所述传感器设置有空心测量线圈（１），线性运算放大器（２）；空心测量线圈（１）与被测电流导体（３）绝缘且紧靠接触，空心测量线圈（１）的一端经电阻（Ｒ↓［１］）与线性运算放大器（２）的一个输入端连接，空心测量线圈（１）的另一端接地，线性运算放大器（２）的另一个输入端经接地电阻（Ｒ↓［３］）与地连接；空心测量线圈（１）上还可双线并绕直流电流测量用激磁线圈（４、５），激磁线圈（４、５）的两头端与交流电源连接，其两尾端相互连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明，赵祖发，
申请(专利权)人：赵祖发，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]