一种基于零磁通原理的大口径交直流电流传感器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于零磁通原理的大口径交直流电流传感器，传感器的磁芯感应单元包括两直流铁芯绕组、一交流铁芯绕组以及一屏蔽结构；任一所述直流铁芯绕组包括直流铁芯、第一支架、直流线圈和第一屏蔽层，且两直流铁芯绕组上下叠置，并通过第一屏蔽层屏蔽；所述交流铁芯绕组包括交流铁芯、第二支架、补偿线圈、交流线圈和第三支架；所述交流铁芯设于第二支架内并叠置于两所述直流绕组的上方并通过所述第二屏蔽层屏蔽，外层依次绕设补偿线圈和所述交流线圈后通过所述第三屏蔽层屏蔽，再设置于所述第三支架内进行封装；所述磁芯感应单元的穿芯口径满足绝缘需求距离。从而更好的满足在高电压线路上测量电流的应用场合。的满足在高电压线路上测量电流的应用场合。的满足在高电压线路上测量电流的应用场合。

【技术实现步骤摘要】
一种基于零磁通原理的大口径交直流电流传感器


[0001]本技术涉及一种高电压环境下的电流测量装置，具体地说，是一种基于零磁通原理的交直流电流传感器。

技术介绍

[0002]大电流测量广泛应用于电解厂、高铁、电动汽车等领域，电流传感器作为测量电流的专用仪器，在大电流的精密测量领域中得到广泛关注。
[0003]根据不同的测量原理，电流传感器可以分为：
[0004](1)电磁式电流传感器，典型结构是由一个铁芯和绕在铁芯上的两个绕组组成(一次绕组和二次绕组)，根据电磁感应原理，在一次侧流入电流后，将在铁芯上建立磁场，并在二次绕组上产生感应电流，理想情况下，一次侧电流大小与一次绕组匝数的乘积将等于二次电流大小与二次绕组匝数的乘积，从而实现测量，由于测量稳定且具有电气隔离，应用最为广泛，但是易受铁芯磁饱和影响，且测量时需要引入电流回路中。
[0005](2)分流器，主要基于欧姆定律，采用杂散电感、电容很小的分流器将电流转换为电压，但是受限于分流器的热效应，被测电流较大时难以保证准确度。
[0006](3)罗氏线圈，结构与电磁式类似，通过将导线均匀绕于一非磁性材料上，制成感应线圈，感应线圈围绕通过被测电流的导线，从而可以感应到变化的电流。罗氏线圈具有频带宽，且不受铁芯磁饱和度的影响，但是受频率影响，只能测量频率下限截止频率以下的交流信号。
[0007](4)磁光电流传感器，主要基于法拉第效应，具有法拉第效应的光敏原件，在受到电流磁场影响后，光的偏振面会产生角度旋转，基于旋转角度和电流大小的关系，可以用于测量被测电流。磁光电流传感器同样具有频带宽，没有磁饱和的特点，但是不利于小电流的测量场合。
[0008](5)巨磁阻电流传感器，主要基于巨磁阻效应，在由几纳米厚的多层金属膜中，来自于载流电子的不同自旋状态与磁场的作用不同，将导致电阻值变化，即施加的磁场和传感器参考层之间的角度决定了金属膜的电阻变化，从而可用于测量电流。巨磁阻电流传感器具有较宽的测量频带，但是容易受磁饱和影响。
[0009](6)光纤电流传感器，作为一种相位调制型光纤传感器，将电流的变化转换为光纤中光波相位的变化，通过相干检测和数字闭环反馈技术检测穿过传感环的电流。光纤电流传感器具有绝缘性能好、体积小、重量轻、测量范围大、动态特性好、全数字化、可同时测量交、直流信号等特点，但是测量装置复杂。
[0010](7)磁通门电流传感器，利用被测磁场中高导磁铁芯在交变磁场的饱和激励下，其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场，并以此来测量电流。磁通门电流传感器具有准确度高、分辨率和灵敏度高等特点。
[0011]而零磁通电流传感器是磁通门传感器中的一种。零磁通电流传感器广泛应用于动力电池和新能源汽车行业、大型医疗设备、城市轨道交通行业、新能源发电等行业，国内外
主要生产厂家包括瑞士LEM、丹麦DANISENSE、德国GMC、日本YOKOGAWA、银河电气、精恒科电、勋雷之云、北京森社、武汉天瑞、安科瑞、南京信瑞谱、南京奇霍、宁波中车等。但现有零磁通电流传感器，用于穿过被测电流导线的口径一般不大，如丹麦 DANISENSE生产的额定电流1000A的传感器DS1000UBSA，传感器穿心口的直径仅为26.6mm；额定电流2000A的传感器DS2000IDLA，传感器穿心口的直径仅为68mm。这种穿心口径仅为了满足被测导线能够穿过即可，并不考虑安全的绝缘距离，因此无法满足在高电压线路上测量电流时对绝缘距离的需求。

技术实现思路

[0012]鉴于此，本技术要解决的技术问题，在于提供一种基于零磁通原理的大口径交直流电流传感器，通过重新设计电流传感器的三个铁芯的内径，使穿心口径满足绝缘需求距离，结合绝缘屏蔽结构的设计，更好的满足在高电压线路上测量电流的应用场合。
[0013]为达到前述新型之目的，本技术实施例采取的技术方案是：一种基于零磁通原理的大口径交直流电流传感器，传感器的磁芯感应单元包括两直流铁芯绕组、一交流铁芯绕组以及一屏蔽结构；
[0014]所述屏蔽结构包括第一屏蔽层、第二屏蔽层和第三屏蔽层，所述第一屏蔽层悬空设置且无电气连接，所述第二屏蔽层和所述第三屏蔽层接地设置；
[0015]任一所述直流铁芯绕组包括直流铁芯、第一支架和直流线圈，所述直流铁芯设置在第一支架内，所述直流线圈绕设在第一支架上；且两直流铁芯绕组上下叠置，并通过所述第一屏蔽层进行屏蔽；
[0016]所述交流铁芯绕组包括交流铁芯、第二支架、补偿线圈、交流线圈和第三支架；所述交流铁芯设于第二支架内并叠置于两所述直流铁芯绕组的上方并通过所述第二屏蔽层进行屏蔽，形成叠加结构，所述叠加结构的外层依次绕设补偿线圈和所述交流线圈后通过所述第三屏蔽层屏蔽，再设置于所述第三支架内进行封装，形成形成完整的磁芯感应单元；
[0017]所述磁芯感应单元的穿芯口径满足绝缘需求距离。进一步的，当大口径交直流电流传感器的额定电流为1000A，且高压线路的电压为10KV时，所述磁芯感应单元的穿芯口径为70～88；当大口径交直流电流传感器的额定电流为1000A，且高压线路的电压为35KV时，所述磁芯感应单元的穿芯口径为120～150。
[0018]进一步的，所述直流铁芯为卷绕非晶材质的圆环铁芯；所述交流铁芯为坡莫合金材质的圆环铁芯；所述第一支架和所述第三支架均为硬质的聚四氟乙烯壳体；所述第二支架为硬壳塑料壳体。
[0019]本技术的优点在于：本技术通过采用定制的特殊口径的铁芯，配合较佳的绝缘屏蔽结构的设计，与现有同类额定电流等级的电流传感器相比，除了满足相同程度的准确度等级要求外，更好的满足了应用于高压线路电流测量时，对安全绝缘距离的要求。
【附图说明】
[0020]下面参照附图结合实施例对本技术作进一步的说明。
[0021]图1是本技术零磁通电流传感器的铁芯和绕组示意图。
[0022]图2是本技术零磁通电流传感器的电路原理示意图。
[0023]图3是本技术零磁通电流传感器的磁芯感应单元截面结构示意图。
[0024]图4是本技术零磁通电流传感器的三个铁芯的结构示意图。
[0025]图5是本技术零磁通电流传感器的磁芯感应单元的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]本技术实施例通过提供一种基于零磁通原理的大口径交直流电流传感器，通过重新设计电流传感器的三个铁芯的内径，使穿心口径满足绝缘需求距离，结合绝缘屏蔽结构的设计，更好的满足在高电压线路上测量电流的应用场合。
[0027]本技术实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：本技术通过采用定制的特殊口径的铁芯，配合较佳的绝缘屏蔽结构的设计，更好的满足了应用于高压线路电流测量时，对安全绝缘距离的要求。
[0028]为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于零磁通原理的大口径交直流电流传感器，其特征在于：传感器的磁芯感应单元包括两直流铁芯绕组、一交流铁芯绕组以及一屏蔽结构；所述屏蔽结构包括第一屏蔽层、第二屏蔽层和第三屏蔽层，所述第一屏蔽层悬空设置且无电气连接，所述第二屏蔽层和所述第三屏蔽层接地设置；任一所述直流铁芯绕组包括直流铁芯、第一支架和直流线圈，所述直流铁芯设置在第一支架内，所述直流线圈绕设在第一支架上；且两直流铁芯绕组上下叠置，并通过所述第一屏蔽层进行屏蔽；所述交流铁芯绕组包括交流铁芯、第二支架、补偿线圈、交流线圈和第三支架；所述交流铁芯设于第二支架内并叠置于两所述直流铁芯绕组的上方并通过所述第二屏蔽层进行屏蔽，形成叠加结构，所述叠加结构的外层依次绕设补偿线圈和所述交流线圈后通过所述第三屏蔽层屏蔽，再...

【专利技术属性】
技术研发人员：张煌辉，徐彩军，方杰，魏鹏，张杰梁，肖娜丽，赵斯衎，林勇，林艳红，金晶，吴锐芸，兰华清，
申请(专利权)人：福建省计量科学研究院福建省眼镜质量检验站，
类型：新型
国别省市：