CN103137311A - 一种电流互感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电流互感器，包括与一次回路耦合连接的圆环形闭合铁芯以及绕制在闭合铁芯上的二次线圈，其中闭合铁芯可以是叠片式铁芯，在闭合铁芯的圆周外围对称的位置处设置有两个凹槽，设置凹槽可使该处的铁芯磁路截面积小于闭合铁芯的平均磁路截面积。通过采用上述电流互感器，当一次侧电流较小时，凹槽不产生影响，互感器通过电磁感应在二次线圈中感生出小电流，给接在二次线圈上的电子部件正常供电；当一次侧电流较大时，提高了铁芯的抗饱和能力，从而可在更大的电流范围内工作，同时还可以为负载提供时间更长、更稳定的电能供应。
Description
技术领域
本发明涉及一种电流互感器，尤其涉及一种为电子部件提供能量的电流互感器。
背景技术
电流互感器是依据电磁感应原理进行电流转换的部件，广泛应用在电力系统中。电流互感器通常由闭合铁芯和绕组组成，绕组包括一次侧绕组和二次侧绕组，其中一次侧绕组串接在一次回路中，二次侧绕组串接在负载回路中。电流互感器根据不同绕组的功能可大致分为测量用电流互感器、保护用电流互感器，取能用电流互感器等。
在电子式断路器中所采用的电流互感器通常需要同时实现电流检测和为电子部件供电的功能。目前通常采用的电子断路器一般采用双电流互感器，即融合了用于供电的取能用电流互感器和用于测量电流的电流互感器，这样可以实现较小一次电流到极大短路电流的精确测量。但是双电流互感器中的取能用电流互感器也存在两个主要问题：
1，当取能用电流互感器利用电磁感应原理而将一次侧大电流变成二次侧小电流，从而为断路器的电子部件供电时，由于电子部件的消耗变化很小，则随着一次侧绕组电流的增大，电流互感器提供的多余能量将由电子部件和互感器本身来消耗，这样在一次侧绕组电流较大时互感器会出现严重的发热问题。
2，当一次侧绕组电流较大时，互感器的铁芯会发生饱和，磁通量不再变化，此时二次侧绕组会产生幅值很高的窄脉冲电压，这会导致电子部件的电源电路取能的时间较短，从而不能获取到足够的能量，最终会影响对电子部件的供电。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种电流互感器，包括与一次回路耦合连接的圆环形闭合铁芯以及绕制在闭合铁芯上的二次线圈，其中闭合铁芯可以是叠片式铁芯，在闭合铁芯的圆周外围对称的位置处设置有两个凹槽，设置凹槽可使该处的铁芯磁路截面积小于闭合铁芯的平均磁路截面积，其中凹槽的尺寸可以相同，也可以不同。通过采用上述电流互感器，当一次侧电流较小时，凹槽不产生影响，互感器通过电磁感应在二次线圈中感生出小电流，给接在二次线圈上的电子部件（即负载）正常供电；当一次侧电流较大时，由于凹槽处截面积较小，凹槽处的磁通先达到饱和，此时闭合铁芯的磁路相当于开了气隙，提高了抗饱和能力，从而可在更大的电流范围内工作。且随一次侧电流的增加，二次侧电流的变化较平稳，可以为负载提供时间更长、更稳定的电能供应。
附图说明
图1是本发明的电流互感器的示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
如图1所示，本发明采用的电流互感器，包括与一次回路1耦合连接的圆环形闭合铁芯2以及绕制在闭合铁芯2上的二次线圈3，其中闭合铁芯2可以是叠片式铁芯，在闭合铁芯2的圆周外围对称的位置处设置有两个凹槽4，设置凹槽4可使该处的铁芯磁路截面积小于闭合铁芯2的平均磁路截面积，其中凹槽4的尺寸可以相同，也可以不同。优选地，可以在闭合铁芯2的外围圆周上设置大于2个的偶数个凹槽，比如4个或者8个等，这些凹槽在闭合铁芯2的圆周上沿垂直于闭合铁芯磁路方向对称分布。此外，当凹槽沿磁路方向的长度较大时，会有部分磁力线逸散开来，产生漏磁通，较多的漏磁通会降低互感器的能量转换效率，并对电路中及周边的电子部件产生电磁干扰，因此优选地将闭合铁芯2上所有凹槽的沿磁路方向的长度之和设为闭合铁芯圆周的1/20。
这样，当二次线圈3与负载相连接时，根据电磁感应原理，电流互感器将一次侧绕组的大电流变成二次侧绕组的小电流并提供给断路器的电子部件使用。
当一次侧绕组的电流较小时，在给定负载条件和铁芯参数的情况下，电流互感器的二次绕组感应电压与其匝数有关，因此可根据给定负载条件和铁芯参数选择合适的线圈匝数来获得电子部件最小的启动电流。
当一次侧绕组的电流较逐渐增大时，铁芯内部的磁通量逐步增大。由于闭合铁芯2上凹槽位置处的磁路截面积小于闭合铁芯2平均磁路截面积，则该位置处的磁通密度大于铁芯其它部分的磁通密度。当一次侧绕组的电流增大到一定程度时，闭合铁芯2上凹槽处的铁芯将首先达到饱和，此时该处的部分铁芯失去铁磁性，而其它部分的铁芯仍未饱和。此时该闭合铁芯2的有效磁导率大幅下降，但仍能够随一次侧绕组的电流变化而产生感应电流，从而提供负载所需的电能。
这样通过控制电流互感器磁路的等效磁导率，使闭合铁芯2在一次侧绕组的大电流情况下不易完全饱和，限制输出的高幅值窄脉冲电压，同时增加负载等取能的时间。
Claims (5)
1.一种电流互感器，包括与一次回路耦合连接的圆环形闭合铁芯以及绕制在闭合铁芯上的二次线圈，其特征在于：在闭合铁芯的圆周外围对称的位置处设置有两个相同的凹槽，设置凹槽可使该处的铁芯磁路截面积小于闭合铁芯的平均磁路截面积。
2.如权利要求1所述的电流互感器，其特征在于闭合铁芯是叠片式铁芯。
3.如权利要求1所述的电流互感器，其特征在于2个凹槽的尺寸不同。
4.如权利要求1所述的电流互感器，其特征在于在闭合铁芯的外围圆周上设置4个或者8个凹槽，这些凹槽在闭合铁芯的圆周上沿垂直于闭合铁芯磁路方向对称分布。
5.如权利要求1所述的电流互感器，其特征在于闭合铁芯上所有凹槽的沿磁路方向的长度之和设为闭合铁芯圆周的1/20。
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|---|---|
| CN (1) | CN103137311A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2013-02-06 CN CN2013100477656A patent/CN103137311A/zh active Pending
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| PB01 | Publication | ||
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Application publication date: 20130605 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |