CN103646768A - 有源型电子式电流互感器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种有源型电子式电流互感器，包括：第一铁芯，所述第一铁芯上开设有至少一个开气孔。本发明实施例巧妙的在第一铁芯上开设开气孔，可以使当母线中电流较大（例如短路）时，有源型电子式电流互感器的铁芯不会因饱和而产生高幅值电压，从而不会影响有源型电子式电流互感器高压侧取能装置的正常取能，同时不会对有源型电子式电流互感器造成损坏。

Description

有源型电子式电流互感器

技术领域

本发明涉及电流互感器领域，更具体的说，是涉及有源型电子式电流互感器。

背景技术

以罗氏线圈为传感头电子电路，且利用利用光纤传输数据的有源型电子式电流互感器以其技术成熟、价格合理的优势而得到推广应用。传感头电子电路在工作时直接从母线获取电能。

但是有源型电子式电流互感器供应电压的能力受到母线电流的影响，当母线中电流较大（例如短路），由于有源型电子式电流互感器的铁芯饱和而产生高幅值电压，所以不会对传感头电子电路进行正常供电，同时可能会对有源型电子式电流互感器造成损坏。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种有源型电子式电流互感器，以克服现有技术中由于当母线中电流较大（例如短路），由于有源型电子式电流互感器的铁芯饱和而产生高幅值电压，所以不会对传感头电子电路进行正常供电，同时可能会对有源型电子式电流互感器造成损坏的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种有源型电子式电流互感器，包括：

第一铁芯，所述第一铁芯上开设有至少一个开气孔。

其中，还包括：

第二铁芯，所述第二铁芯为磁导率大于等于第一预设磁导率值且磁感应强度大于等于第一预设磁感应强度的铁芯；

将所述第一铁芯以及所述第二铁芯并行绕制的线圈。

其中，还包括：

第三铁芯，所述第三铁芯为初始磁导率高于第二预设磁导率值、饱和磁感应强度低于第二预设磁感应强度的铁芯；

所述线圈用于并行绕制在所述第一铁芯、所述第二铁芯与所述第三铁芯上。

其中，还包括：

所述第一铁芯、所述第二铁芯所述第二铁芯均为圆形铁芯、矩形铁芯或椭圆形铁芯。

其中，所述线圈绕制在所述第一铁芯、所述第二铁芯与所述第三铁芯的二次绕组匝数为预设匝数。

其中，所述第一铁芯为型号为27QG100冷轧硅钢片、30QG110冷轧硅钢片、35QG125冷轧硅钢片或型号为35W230冷轧硅钢片。

其中，所述第二铁芯为型号为30QG110冷轧硅钢片、35QG125冷轧硅钢片或型号为35W230冷轧硅钢片。

其中，所述第二铁芯为型号为27QG100冷轧硅钢片。

其中，所述第三铁芯为坡莫合金铁芯。

其中，所述第三铁芯为微晶合金铁芯。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明实施例提供了一种有源型电子式电流互感器，该有源型电子式电流互感器包括第一铁芯，第一铁芯上开设有至少一个开气孔，第一铁芯上开有开气孔，使得整个有源型电子式电流互感器的磁路的磁阻增加。大电流时第一铁芯的磁导率减小，降落在气隙上的磁势所占整个总磁势的比例越来越大，使第一铁芯不过早的进入饱和状态。也就是说使第一铁芯进入饱和状态的电流要高于现有技术中的未开设开气孔的铁芯进入饱和状态的电流，巧妙的在第一铁芯上开设开气孔可以使当母线中电流较大（例如短路）时，有源型电子式电流互感器的铁芯不会因饱和而产生高幅值电压，从而不会影响传感头电子电路的正常取能，同时不会对有源型电子式电流互感器造成损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供了一种有源型电子式电流互感器的结构示意图；

图2为初始磁导率高、饱和磁感应强度低的坡莫合金或微晶合金的B-H曲线图；

图3为本发明实施例提供的一种有源型电子式电流互感器的另一种实现方式的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种有源型电子式电流互感器的应用电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅附图1，为本发明实施例提供了一种有源型电子式电流互感器的结构示意图，该有源型电子式电流互感器的包括第一铁芯101，所述第一铁芯上开设有至少一个开气孔102。

第一铁芯中开气孔的数目可以根据第一铁芯未开设开气孔时，第一铁芯所承受的最大的电流而定，该最大的电流可以使第一铁芯进入饱和状态，假设该第一铁芯。每一个开气孔可以分担一部分磁势，开气孔越多分担的磁势越多，开设的开气孔越多，使得整个有源型电子式电流互感器的磁路的磁阻越大。大电流时第一铁芯的磁导率越小，使第一铁芯进入饱和状态的电流越大。

在大电流情况下，例如短路，第一铁芯饱和后产生的感应电压类似脉冲形，不能为传感头电子电路提供足够的能量。在第一铁芯上开气孔，可以在较高的磁场强度下保证第一铁芯不过早地进入饱和状态，确保在大电流时能够有稳定的电压输出，第一铁芯材料可以为型号为27QG100冷轧硅钢片、30QG110冷轧硅钢片、35QG125冷轧硅钢片或型号为35W230冷轧硅钢片。

从图1中可以看出有源型电子式电流互感器包括第一铁芯101,第一铁芯上开设有开气孔102，图1中只示出了一个开气孔，但本发明实施例并不限制于在第一铁芯上开设一个开气孔，可以开设有多个开气孔。

在图1所示的有源型电子式电流互感器中，第一铁芯上开有开气孔，使得整个磁路的磁阻增加。大电流时铁芯磁导率减小，降落在气隙上的磁势所占整个总磁势的比例越来越大，使铁芯不过早的进入饱和状态。合理设计开气孔就能保证在大电流情况下能够提供足够的能量。图1中示出的有源型电子式电流互感器为矩形的，当然还可以为其他任意形状，本发明实施例对此不作具体限定。

本发明实施例提供了一种有源型电子式电流互感器，该有源型电子式电流互感器包括第一铁芯，第一铁芯上开设有至少一个开气孔，第一铁芯上开有开气孔，使得整个有源型电子式电流互感器的磁路的磁阻增加。大电流时第一铁芯的磁导率减小，降落在气隙上的磁势所占整个总磁势的比例越来越大，使第一铁芯不过早的进入饱和状态。也就是说使第一铁芯进入饱和状态的电流要高于现有技术中的未开设开气孔的铁芯进入饱和状态的电流，巧妙的在第一铁芯上开设开气孔可以使当母线中电流较大（例如短路）时，有源型电子式电流互感器的铁芯不会因饱和而产生高幅值电压，从而不会影响传感头电子电路的正常取能，同时不会对有源型电子式电流互感器造成损坏。

可以理解的是，有源型电子式电流互感器还可以包括第二铁芯，第二铁芯为磁导率大于等于第一预设磁导率值且磁感应强度大于等于第一预设磁感应强度的铁芯，例如第二铁芯的型号可以为27QG100冷轧硅钢片、30QG110冷轧硅钢片、35QG125冷轧硅钢片或型号为35W230冷轧硅钢片。

可以用线圈将第一铁芯与第二铁芯并行绕制。

可以理解的是，当母线电流较小时，传感头电子电路不能获得足够的能量，为保证在小电流的情况传感头电子电路从母线上获得足够的能量，选用初始磁导率高于第二预设磁导率值、饱和磁感应强度低于第二预设磁感应强度的第三铁芯，第三铁芯主要工作在其B-H曲线的饱和段，如图2所示，为初始磁导率高、饱和磁感应强度低的坡莫合金或微晶合金的B-H曲线图。初始磁导率高、饱和磁感应强度低的坡莫合金或微晶合金的B-H曲线图为曲线202。但是在大电流时，速饱和铁芯已经进入深度饱和状态，速饱和铁芯从母线中获取的能量已经很小，所以可以将更多的能量传输给传感头电子电路，保证了小电流的情况下传感头电子电路从母线上获得足够的能量。

为了本领域技术人员更加理解初始磁导率高、饱和磁感应强度低的坡莫合金或微晶合金的性能，图2中还增加了普通铁芯的B-H曲线图201。

铁磁物质的磁化规律可用磁化场的磁场强度H和磁感应强度B之间的关系来说明，即可用B-H曲线图来说明。

如图3所示，为本发明实施例提供的一种有源型电子式电流互感器的另一种实现方式的结构示意图。

有源型电子式电流互感器包括第一铁芯101、第二铁芯301以及第三铁芯302。

第一铁芯101上开设有开气孔102，第二铁芯301设置于第一铁芯101与第三铁芯302之间，当然这三个铁芯的位置是可以改变的。本发明实施例对此不作具体限定。

所述第一铁芯、所述第二铁芯所述第二铁芯可以均为圆形铁芯、矩形铁芯或椭圆形铁芯。上述各个铁芯形状可以是矩形、圆形、椭圆形等多种形式，可以通过调整各个铁芯的横截面积及材料属性来获得所需要的B-H曲线。

可以理解的是，还可以通过设置线圈绕制在所述第一铁芯、所述第二铁芯与所述第三铁芯的二次绕组匝数来获取较小的启动电流。请参阅图4，为本发明实施例提供的一种有源型电子式电流互感器的应用电路图。

有源型电子式电流互感器的应用电路图包括电阻401、有源型电子式电流互感器402。有源型电子式电流互感器产生的电压为U。

有源型电子式电流互感器402为穿心式结构，此时有源型电子式电流互感器的输出特性与二次绕组匝数有关，因此要选择最佳的二次绕组匝数来获得最小的启动电流，主要根据小电流启动状态来决定二次绕组匝数。

图4中示出了有源型电子式电流互感器402（用虚线框框住的部分）中的一次导体4021、铁芯4022以及二次绕组4023。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种有源型电子式电流互感器，其特征在于，包括：

第一铁芯，所述第一铁芯上开设有至少一个开气孔。

2.根据权利要求1所述有源型电子式电流互感器，其特征在于，还包括：

第二铁芯，所述第二铁芯为磁导率大于等于第一预设磁导率值且磁感应强度大于等于第一预设磁感应强度的铁芯；

将所述第一铁芯以及所述第二铁芯并行绕制的线圈。

3.根据权利要求2所述有源型电子式电流互感器，其特征在于，还包括：

第三铁芯，所述第三铁芯为初始磁导率高于第二预设磁导率值、饱和磁感应强度低于第二预设磁感应强度的铁芯；

所述线圈用于并行绕制在所述第一铁芯、所述第二铁芯与所述第三铁芯上。

4.根据权利要求2所述有源型电子式电流互感器，其特征在于，还包括：

所述第一铁芯、所述第二铁芯所述第二铁芯均为圆形铁芯、矩形铁芯或椭圆形铁芯。

5.根据权利要求4所述有源型电子式电流互感器，其特征在于，所述线圈绕制在所述第一铁芯、所述第二铁芯与所述第三铁芯的二次绕组匝数为预设匝数。

6.根据权利要求1至5任一所述有源型电子式电流互感器，其特征在于，所述第一铁芯为型号为27QG100冷轧硅钢片、30QG110冷轧硅钢片、35QG125冷轧硅钢片或型号为35W230冷轧硅钢片。

7.根据权利要求2至5任一所述有源型电子式电流互感器，其特征在于，所述第二铁芯为型号为30QG110冷轧硅钢片、35QG125冷轧硅钢片或型号为35W230冷轧硅钢片。

8.根据权利要求2至5任一所述有源型电子式电流互感器，其特征在于，所述第二铁芯为型号为27QG100冷轧硅钢片。

9.根据权利要求3至5任一所述有源型电子式电流互感器，其特征在于，所述第三铁芯为坡莫合金铁芯。

10.根据权利要求3至5任一所述有源型电子式电流互感器，其特征在于，所述第三铁芯为微晶合金铁芯。

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