CN106908635A - 一种基于主动补偿外磁场的电流互感器 - Google Patents

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张超
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隋淑慧
孙学文
陈彬
邓志军
周新华
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CHANGSHA TUNKIA MEASUREMENT CONTROL TECHNOLOGY Co Ltd
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CHANGSHA TUNKIA MEASUREMENT CONTROL TECHNOLOGY Co Ltd
Tianjin Energy Saving Service Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种基于主动补偿外磁场的电流互感器，其技术特点是：在电流互感器外部缠绕相互正交的两对测量绕组和补偿绕组，分别为X轴方向的测量绕组及补偿绕组、Y轴方向的测量绕组及补偿绕组，每对测量绕组和补偿绕组匝数相等且方向相反，两对测量绕组和补偿绕组分别组成X轴方向的外磁场主动补偿电路、Y轴方向的外磁场主动补偿电路。本发明在传统电流互感器四周绕制互相正交的两对测量绕组和补偿绕组，然后通过两绕组之间的外磁场主动补偿电路，可主动补偿外磁场的影响，从而大大减小外磁场影响导致的电流互感器的工作误差,提高了电流互感器的稳定性，提高了设备的外磁场抗扰度和精度，大大提高磁屏蔽效果。

Description

一种基于主动补偿外磁场的电流互感器
技术领域
本发明属于电能计量技术领域，尤其是一种基于主动补偿外磁场的电流互感器。
背景技术
电流互感器(Current Transformer,简称CT)是由闭合的铁芯和绕组组成的。电流互感器是根据电磁感应原理工作的,它可以将数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。
电流互感器的铁芯通常采用磁导率很高的材料，如坡莫合金，当电流互感器处在强磁场的环境中时会产生环流，影响它的精度和稳定性；同时会导致温度升高，加之设备散热措施不足，加速了互感器的老化。因此必须采取有效措施以提高电流互感器的外磁场抗扰度性能,目前行业内通常的做法是在电流互感器外围增加磁屏蔽罩。传统的采用磁屏蔽罩的方法，存在以下缺点：(1)屏蔽效果有限，且可能会导致屏蔽罩内部磁场发生畸变；(2)结构复杂、体积和重量增加；(3)绝缘处理复杂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、抗干扰能力强且精度及稳定性高的基于主动补偿外磁场的电流互感器。
本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于主动补偿外磁场的电流互感器，包括铁芯、初级绕组和次级绕组，初级绕组和次级绕组缠绕在铁芯构成电流互感器，在电流互感器外部缠绕相互正交的两对测量绕组和补偿绕组，分别为X轴方向的测量绕组及补偿绕组、Y轴方向的测量绕组及补偿绕组，每对测量绕组和补偿绕组匝数相等且方向相反，两对测量绕组和补偿绕组分别组成X轴方向的外磁场主动补偿电路、Y轴方向的外磁场主动补偿电路。
所述X轴方向的外磁场主动补偿电路、Y轴方向的外磁场主动补偿电路的结构相同，所述外磁场主动补偿电路由测量绕组、补偿绕组、放大器A1、放大器A2、放大器A3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6构成，放大器A1两个输入端与测量绕组两端相连接，放大器A1的输出端通过电阻R2连接放大器A2的一个输入端，该放大器A2的输入端还通过电阻R3连接放大器A3的输出端，该放大器A2的输入端通过电阻R4连接该放大器A2的输出端，该放大器A2的另一输入端接地，该放大器放大器A2的输出端还连接补偿绕组X2的一端，该补偿电阻X2的另一端连接放大器A3的一输入端，该补偿电阻X2的另一端还通过电阻R5连接放大器A3的另一输入端；电阻R1和电阻R6为可调电阻并分别接在放大器A1和放大器A3的增益调节端。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明在传统电流互感器四周绕制互相正交的两对测量绕组和补偿绕组，然后通过两绕组之间的外磁场主动补偿电路，可主动补偿外磁场的影响，从而大大减小外磁场影响导致的电流互感器的工作误差,提高了电流互感器的稳定性，提高了设备的外磁场抗扰度和精度。
2、本发明采用电路方式主动补偿外磁场对电流互感器的影响，相较传统的采用磁屏蔽罩的方式，结构简单，没有增加额外的重量和体积，没有增加绝缘性的问题，更重要的是通过电路的主动补偿原理，可以大大提高磁屏蔽效果。
附图说明
图1是本发明的电流互感器结构示意图；
图2是本发明的主动补偿外磁场电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：
一种基于主动补偿外磁场的电流互感器，是在传统电流互感器的基础上增加相互正交的两对测量绕组和补偿绕组。如图1所示，电流互感器由铁芯、初级绕组、次级绕组、两对测量绕组、两对补偿绕组和两个外磁场主动补偿电路构成，初级绕组和次级绕组缠绕在铁芯上构成传统的电流互感器，在传统电流互感器外部缠绕相互正交的两对测量绕组和补偿绕组，分别是X轴方向的测量绕组X1、补偿绕组X2和Y轴方向的测量绕组Y1、补偿绕组Y2，其中每对的测量绕组和补偿绕组匝数相等、方向相反。
两个外磁场主动补偿电路(X轴方向的外磁场主动补偿电路、Y轴方向的外磁场主动补偿电路)结构相同。下面以图2所示的X轴方向的外磁场主动补偿电路为例进行说明，该外磁场主动补偿电路由测量绕组X1、补偿绕组X2、放大器A1、A2、A3、电阻R1、R2、R3、R4、R5和R6等组成，放大器A1两个输入端与测量绕组两端相连接，放大器A1的输出端通过电阻R2连接放大器A2的一个输入端，该放大器A2的输入端还通过电阻R3连接放大器A3的输出端，该放大器A2的输入端通过电阻R4连接该放大器A2的输出端，该放大器A2的另一输入端接地，该放大器放大器A2的输出端还连接补偿绕组X2的一端，该补偿电阻X2的另一端连接放大器A3的一输入端，该补偿电阻X2的另一端还通过电阻R5连接放大器A3的另一输入端。电阻R1和电阻R6为可调电阻并分别接在放大器A1和放大器A3的增益调节端。
上述外磁场主动补偿电路的工作原理为：当电流互感器的X轴方向存在外磁场时，测量绕组X1上会产生微小的感应电压U0，该小电压经过放大器A1进行信号放大后得到U1，放大器A1的增益可通过可调电阻R1进行调节。U1通过电阻R2后得到U2，电阻R2、R3、R4和放大器A2组成一个反相加法电路。U4加载在补偿绕组X2端产生补偿电流I0，该电流经过补偿绕组X2时产生相应的磁场。通过取样电阻R5测得该电流值I0，再通过放大器A3进行信号放大后得到电压U5，放大器A3的增益可通过可调电阻R6进行调节。U5经过电阻R3得到U3.通过上述电路的动态调节，当X轴方向存在外磁场时，U4会随着外磁场的大小和方向的变化而变化，补偿电流I0的大小和方向也会同时改变，从而使得补偿绕组X2产生与外磁场大小相同、方向相反的磁场，与外磁场抵消，从而达到主动补偿的效果。
Y轴方向的外磁场主动补偿电路与上述内容一致，不再详述。
通过在传统电流互感器的基础上增加相互正交的两对测量绕组和补偿绕组及外磁场主动补偿电路能够有效地主动补偿了XY平面上外磁场的影响，可以大大提高磁屏蔽效果。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种基于主动补偿外磁场的电流互感器，包括铁芯、初级绕组和次级绕组，初级绕组和次级绕组缠绕在铁芯构成电流互感器，其特征在于：在电流互感器外部缠绕相互正交的两对测量绕组和补偿绕组，分别为X轴方向的测量绕组及补偿绕组、Y轴方向的测量绕组及补偿绕组，每对测量绕组和补偿绕组匝数相等且方向相反，两对测量绕组和补偿绕组分别组成X轴方向的外磁场主动补偿电路、Y轴方向的外磁场主动补偿电路。
2.根据权利要求1所述的一种基于主动补偿外磁场的电流互感器，其特征在于：所述X轴方向的外磁场主动补偿电路、Y轴方向的外磁场主动补偿电路的结构相同，所述外磁场主动补偿电路由测量绕组、补偿绕组、放大器A1、放大器A2、放大器A3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6构成，放大器A1两个输入端与测量绕组两端相连接，放大器A1的输出端通过电阻R2连接放大器A2的一个输入端，该放大器A2的输入端还通过电阻R3连接放大器A3的输出端，该放大器A2的输入端通过电阻R4连接该放大器A2的输出端，该放大器A2的另一输入端接地，该放大器放大器A2的输出端还连接补偿绕组X2的一端，该补偿电阻X2的另一端连接放大器A3的一输入端，该补偿电阻X2的另一端还通过电阻R5连接放大器A3的另一输入端；所述电阻R1和电阻R6为可调电阻并分别接在放大器A1和放大器A3的增益调节端。
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