CN107424815A - 一种采用减匝补偿的双级电流互感器 - Google Patents

一种采用减匝补偿的双级电流互感器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用减匝补偿的双级电流互感器，其中一技术方案：包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、辅助线圈绕组、连接在二次线圈绕组两端的负载电阻、连接在辅助线圈绕组两端的辅助电阻，一次线圈绕组绕制于主磁芯和辅助磁芯上，二次线圈绕组的一部分绕组绕制于主磁芯和辅助磁芯上，二次线圈绕组的另一部分绕组绕制于辅助磁芯上，辅助线圈绕组绕制于辅助磁芯上，辅助线圈绕组的非同名端和二次线圈绕组的同名端相连接，一次线圈的两端为电流输入端，辅助线圈绕组的同名端以及二次线圈绕组的非同名端为信号输出端。本发明的电流互感器具有测量精度高的特点。

Description

一种采用减匝补偿的双级电流互感器
技术领域
本发明属于电工测量仪器技术领域，具体涉及一种采用减匝补偿的双级电流互感器。
背景技术
电流互感器是一种用途广泛的电工测量仪器，其大量应用于工业现场设备、电力系统一次保护和控制回路中，电流互感器基本的性能要求是具有低的测量误差。
常规电流互感器在转变电流的过程中，由于磁芯磁阻的存在，必须消耗一小部分电流用于励磁，使磁芯磁化，从而在二次线圈绕组产生感应电势和二次电流，电流互感器的测量误差就是由于磁芯所消耗的励磁电流引起的。在没有进行误差补偿时，电流互感器的比值差和相角差都是随着一次电流的减小而增大，常用的补偿方法有减匝补偿、分数匝补偿、磁分路补偿等等，但补偿后的测量误差仍然较大。
中国专利文献CN102709042B公开了一种电流互感器，如图1所示，包括主磁芯1、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助线圈绕组5、连接在二次线圈绕组两端的负载电阻6、连接在辅助线圈绕组两端的检测电阻7；一次线圈绕组3和二次线圈绕组4绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，辅助线圈绕组5绕制于辅助磁芯2上；检测电阻7的阻值与负载电阻6的阻值的比值等于辅助线圈绕组5的匝数与二次线圈绕组4的匝数的比值；二次线圈绕组4的同名端与辅助线圈绕组5的非同名端相连接；一次线圈绕组3的两端为电流输入端，辅助线圈绕组5的同名端和二次线圈绕组4的非同名端为信号输出端。
上述的电流互感器中，由主磁芯1、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、负载电阻6构成第1级电流互感器，由辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助线圈绕组5和检测电阻7构成第2级电流互感器。
该电流互感器的总的测量误差e为第1级电流互感器的测量误差e1与第2级电流互感器的测量误差e2的乘积，即e＝e1*e2，由于e1<<1及e2<<1，因此，该电流互感器的测量误差e与第1级电流互感器的测量误差e1或第2级电流互感器的测量误差e2相比较要小得多。
但是，若要得到测量误差更小的电流互感器，可以采用增加电流互感器的铁芯截面积或增加线圈绕组的匝数或增加线圈绕组的导线线径来减小电流互感器的测量误差，即增加第1级电流互感器的主磁芯1的铁芯截面积来减小第1级电流互感器的测量误差e1，或者增加第2级电流互感器的辅助磁芯2的铁芯截面积来减小第2级电流互感器的测量误差e2的误差，或增加线圈绕组的导线线径以降低线圈绕组的内阻，或增加线圈绕组的匝数。但这几种方法虽然能降低电流互感器的总的测量误差，但使得整个流互感器的体积增大，电流互感器的材料使用量增加，造成了整个电流互感器的制造成本上升。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种采用减匝补偿的双级电流互感器，采用减匝补偿来减小电流互感器的测量误差，不增加电流互感器的材料使用量就可以达到进一步减小电流互感器的测量误差的目的。由于电流互感器的比差总是为负值，本发明采用减匝补偿来减小电流互感器的测量误差，即通过减少第1级电流互感器的二次线圈绕组的匝数的减匝补偿来减小第1级电流互感器的测量误差，或者通过减少第2级电流互感器的辅助线圈绕组的匝数的减匝补偿来减小第2级电流互感器的测量误差，这样就可以在不增加电流互感器的材料使用量的条件下，得到测量误差更小的电流互感器。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下多种技术方案。
方案一，一种采用减匝补偿的双级电流互感器，包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、辅助线圈绕组、负载电阻、辅助电阻，
所述一次线圈绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，
所述二次线圈绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，所述二次线圈绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上，
所述辅助线圈绕制于所述辅助磁芯上，
所述二次线圈绕组的同名端和所述辅助线圈绕组的非同名端相连接，
所述负载电阻连接在所述二次线圈绕组的两端，
所述辅助电阻连接在所述辅助线圈绕组的两端，
所述一次线圈绕组的两端为电流输入端，
所述辅助线圈绕组的同名端以及所述二次线圈绕组的非同名端为信号输出端；或者，所述二次线圈绕组的两端和所述辅助线圈绕组的同名端为信号输出端。
本方案一中，优选的的设置，所述辅助线圈绕组的匝数与所述二次线圈绕组的匝数的比值小于或等于所述辅助电阻的阻值与所述负载电阻的阻值的比值。
由主磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组和负载电阻构成第1级电流互感器，由辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、辅助线圈绕组和辅助电阻构成第2级电流互感器，有以下方程式：
Np*Ip–(1-△1)*Ns*I1-Ns*Iz1＝0
Np*Ip–Ns*I1–Nf*I2–Nf*Iz2＝0
(1-△1)*E1+(△1*Ns/Nf)*E2＝I1*(R1+R01)
E2＝I2*(R2+R02)
Iz1＝E1/Z1
Iz2＝E2/Z2
Uout＝I1*R1+I2*R2
其中：
Np：一次线圈绕组的匝数；
Ns：二次线圈绕组的匝数，其中，二次线圈绕组的(1-△1)*Ns部分绕组绕制于主磁芯和辅助磁芯上，二次线圈绕组的△1*Ns部分绕组绕制于辅助磁芯上；
Nf：辅助线圈绕组的匝数；
Ip：一次线圈绕组中的电流；
I1：二次线圈绕组中的电流；
I2：辅助线圈绕组中的电流；
Iz1：主磁芯的励磁电流；
Iz2：辅助磁芯的励磁电流；
R1：负载电阻；
R2：辅助电阻；
R01：二次线圈绕组的阻抗；
R02：辅助线圈绕组的阻抗；
Z1：主磁芯的励磁阻抗；
Z2：辅助磁芯的励磁阻抗；
Uout：辅助线圈绕组的同名端以及二次线圈绕组的非同名端输出的信号电压；
求解以上方程式，辅助线圈绕组的同名端以及二次线圈绕组的非同名端输出的信号电压为：
其中：
对第1级电流互感器采用减匝补偿来减小电流互感器的测量误差，即适当减少绕制于主磁芯和辅助磁芯上的二次线圈绕组的匝数，也就是二次线圈绕组的匝数的(1-△1)*Ns部分绕组绕制于主磁芯和辅助磁芯上，二次线圈绕组的匝数的△1*Ns部分绕组绕制于辅助磁芯上，同时使辅助线圈绕组的匝数与二次线圈绕组的匝数的比值等于辅助电阻7的阻值与负载电阻6的阻值的比值，则电流互感器的测量误差为：
当减少绕制于主磁芯和辅助磁芯上的二次线圈绕组的部分绕组的比例△1满足：e1-△1*(1-e1)*(1-△1)＝0时，电流互感器的测量误差为零，即e＝0。
本方案也可以对第2级电流互感器采用减匝补偿来减小电流互感器的测量误差，也即适当减小辅助线圈绕组的匝数Nf，当Nf/Ns＝(R2/R1)*(1-e2)时，电流互感器的测量误差为零，即e＝0。
本方案还可以同时对第1级电流互感器和第2级电流互感器采用减匝补偿，则可使电流互感器的测量误差达到更低的水平。
对于某些需要三端差分输入信号的电路，可以将二次线圈绕组的两端和辅助线圈绕组的同名端作为信号输出端。
方案二，一种采用减匝补偿的双级电流互感器，包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、辅助线圈绕组，
所述一次线圈绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，
所述二次线圈绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，所述二次线圈绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上，
所述辅助线圈绕组绕制于所述辅助磁芯上，
所述二次线圈绕组的同名端和所述辅助线圈绕组的非同名端相连接，
所述辅助线圈绕组的匝数小于或等于所述二次线圈绕组的匝数，
所述一次线圈绕组的两端为电流输入端，
所述二次线圈绕组的两端和所述辅助线圈绕组的同名端为信号输出端。
使用时，将负载电阻接于所述二次线圈绕组的两端，将辅助电阻接于所述辅助线圈绕组的两端，负载电阻的阻值等于辅助电阻的阻值。
方案三，一种采用减匝补偿的双级电流互感器，包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、辅助线圈绕组、负载电阻、辅助电阻，
所述一次线圈绕组和所述二次线圈绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，
所述辅助线圈绕组绕制于所述辅助磁芯上，
所述二次线圈绕组的同名端和所述辅助线圈绕组的非同名端相连接，
所述负载电阻连接在所述二次线圈绕组的两端，
所述辅助电阻连接在所述辅助线圈绕组的两端，
所述辅助线圈绕组的匝数与所述二次线圈绕组的匝数的比值小于所述辅助电阻的阻值与所述负载电阻的阻值的比值，
所述一次线圈绕组的两端为电流输入端，所述辅助线圈绕组的同名端以及所述二次线圈绕组的非同名端为信号输出端。
由主磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组和负载电阻构成第1级电流互感器，由辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、辅助线圈绕组和辅助电阻构成第2级电流互感器，有以下方程式：
Np*Ip-Ns*I1-Ns*Iz1＝0
Np*Ip-Ns*I1–Nf*I2–Nf*Iz2＝0
E1＝I1*(R1+R01)
E2＝I2*(R2+R02)
Iz1＝E1/Z1
Iz2＝E2/Z2
Uout＝I1*R1+I2*R2
其中：
Np：一次线圈绕组的匝数；
Ns：二次线圈绕组的匝数；
Nf：辅助线圈绕组的匝数；
Ip：一次线圈绕组中的电流；
I1：二次线圈绕组中的电流；
I2：辅助线圈绕组中的电流；
Iz1：主磁芯的励磁电流；
Iz2：辅助磁芯的励磁电流；
R1：负载电阻；
R2：辅助电阻；
R01：二次线圈绕组的阻抗；
R02：辅助线圈绕组的阻抗；
Z1：主磁芯的励磁阻抗；
Z2：辅助磁芯的励磁阻抗；
Uout：辅助线圈绕组的同名端以及二次线圈绕组的非同名端输出的信号电压；
求解以上方程式，得到辅助线圈绕组的同名端以及二次线圈绕组的非同名输出的信号电压为：
其中：
通过适当减小辅助线圈绕组的匝数Nf，当Nf/Ns＝(R2/R1)*(1-e2)时，电流互感器的测量误差e＝0。
方案四，一种采用减匝补偿的双级电流互感器，包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、辅助线圈绕组，
所述一次线圈绕组和所述二次线圈绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，
所述辅助线圈绕组绕制于所述辅助磁芯上，
所述二次线圈绕组的同名端和所述辅助线圈绕组的非同名端相连接，
所述辅助线圈绕组的匝数小于所述二次线圈绕组的匝数，
所述一次线圈绕组的两端为电流输入端，所述辅助线圈绕组的同名端以及所述二次线圈绕组的两端为信号输出端。
方案五，一种采用减匝补偿的双级电流互感器，包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈第1绕组、二次线圈第2绕组、辅助线圈绕组、负载电阻、辅助电阻，
所述一次线圈绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上；或者，所述一次线圈绕组的一半绕组绕制于所述主磁芯上，所述一次线圈绕组的另一半绕组绕制于所述辅助磁芯上；
所述二次线圈第1绕组绕制于所述主磁芯上，
所述二次线圈第2绕组和所述辅助线圈绕组绕制于所述辅助磁芯上，
所述二次线圈第1绕组的同名端与所述二次线圈第2绕组的非同名端相连接，
所述二次线圈第2绕组的同名端与所述辅助线圈绕组的非同名端相连接，
所述负载电阻连接在所述二次线圈第1绕组的非同名端和所述二次线圈第2绕组的同名端，
所述辅助电阻连接在所述辅助线圈绕组的两端；
所述一次线圈绕组的两端为电流输入端，所述辅助线圈绕组的同名端和所述二次线圈第1绕组的非同名端为信号输出端；或者，所述辅助线圈绕组的两端以及所述二次线圈第1绕组的非同名端为信号输出端。
本方案五中，优选的设置，所述二次线圈第1绕组的匝数小于或等于所述二次线圈第2绕组的匝数。
本方案五中，优选的设置，所述辅助线圈绕组的匝数与所述二次线圈第2绕组的匝数的比值小于或等于所述辅助电阻的阻值与所述负载电阻的阻值的比值。
由主磁芯、一次线圈绕组、二次线圈第1绕组和二次线圈第2绕组以及负载电阻构成第1级电流互感器，由辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈第2绕组、辅助线圈绕组和辅助电阻构成第2级电流互感器，有以下方程式：
Np*Ip–(1-△1)*Ns*I1-Ns*Iz1＝0
Np*Ip–Ns*I1–Nf*I2–Nf*Iz2＝0
(1-△1)*E1+(Ns/Nf)*E2＝I1*(R1+R01)
E2＝I2*(R2+R02)
Iz1＝E1/Z1
Iz2＝E2/Z2
Uout＝I1*R1+I2*R2
其中：
Np：一次线圈绕组的匝数；
(1-△1)*Ns：二次线圈第1绕组的匝数；
Ns：二次线圈第2绕组的匝数；
Nf：辅助线圈绕组的匝数；
Ip：一次线圈绕组中的电流；
I1：二次线圈绕组中的电流；
I2：辅助线圈绕组中的电流；
Iz1：主磁芯的励磁电流；
Iz2：辅助磁芯的励磁电流；
R1：负载电阻；
R2：辅助电阻；
R01：二次线圈绕组的阻抗；
R02：辅助线圈绕组的阻抗；
Z1：主磁芯的励磁阻抗；
Z2：辅助磁芯的励磁阻抗；
Uout：辅助线圈绕组的同名端以及二次线圈绕4的非同名端输出的信号电压；
求解以上方程式，得到辅助线圈绕组的同名端以及二次线圈绕组的非同名端输出的信号电压为：
其中：
当二次线圈第1绕组的匝数等于二次线圈第2绕组的匝数，即△1＝0，以及辅助线圈绕组5的匝数与二次线圈第2绕组42的匝数的比值等于辅助电阻7的阻值与负载电阻6的阻值的比值，Nf/Ns＝R2/R1时，电流互感器的测量误差为：
电流互感器的测量误差e要比第1级电流互感器的测量误差e1或第2级电流互感器的测量误差e2要小得多。
若对第1级电流互感器采用减匝补偿来减小第1级电流互感器的测量误差e1，则可使电流互感总的测量误差e更小，即适当减少绕制于主磁芯上的二次线圈第1绕组的匝数，可使电流互感总的测量误差更小，即：
当二次线圈第1绕组的匝数的减少的比例△1满足e1-△1*(1-△1)*(1-e1)＝0，电流互感器的测量误差为零，即e＝0。
也可以对第2级电流互感器采用减匝补偿来减小第2级电流互感器的测量误差e2，即适当减小辅助线圈绕组的匝数Nf与所述二次线圈绕组的匝数Ns的比值，也可进一步减小电流互感器的测量误差，即：
当Nf/Ns＝(R2/R1)*(1-e2)时，电流互感器的测量误差为零，即e＝0。
若同时对第1级电流互感器和第2级电流互感器采用减匝补偿来减小第1级电流互感器和第2级电流互感器的测量误差，则可使电流互感器的测量误差达到更低的水平。
对于某些需要三端差分输入信号的电路，可以将二次线圈第1绕组的非同名端和辅助线圈绕组的两端作为信号输出端。
方案六，一种采用减匝补偿的双级电流互感器，包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈第1绕组、二次线圈第2绕组、辅助线圈绕组，
所述一次线圈绕组绕制于主磁芯和辅助磁芯上，或者，所述一次线圈绕组的一半绕组绕制于所述主磁芯上，所述一次线圈绕组的另一半绕组绕制于所述辅助磁芯上；
所述二次线圈第1绕组绕制于所述主磁芯上，
所述二次线圈第2绕组和所述辅助线圈绕组绕制于所述辅助磁芯上，
所述二次线圈第1绕组的同名端与所述二次线圈第2绕组的非同名端相连接，
所述二次线圈第2绕组的同名端与所述辅助线圈绕组的非同名端相连接，
所述二次线圈第1绕组的匝数小于或等于所述二次线圈第2绕组的匝数，
所述辅助线圈绕组的匝数小于或等于所述二次线圈第2绕组的匝数，
一次线圈绕组的两端为电流输入端，辅助线圈绕组的两端和二次线圈第1绕组的非同名端为信号输出端。
方案七，一种采用减匝补偿的双级电流互感器，包括主磁芯、第1辅助磁芯、第2辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、第1辅助线圈绕组、第2辅助线圈绕组、负载电阻、第1辅助电阻、第2辅助电阻，
所述一次线圈绕组绕制于所述主磁芯和所述第1辅助磁芯以及所述第2辅助磁芯上，
所述二次线圈绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述第1辅助磁芯以及所述第2辅助磁芯上，所述二次线圈绕组的另一部分绕组绕制于所述第1辅助磁芯以及所述第2辅助磁芯上；
所述第1辅助线圈绕组的一部分绕组绕制于所述第1辅助磁芯和所述第2辅助磁芯上，所述第1辅助线圈绕组的另一部分绕组绕制于所述第2辅助磁芯上，或者，所述第1辅助线圈绕组绕制于所述第1辅助磁芯和所述第2辅助磁芯上；
所述第2辅助线圈绕组绕制于所述第2辅助磁芯上，
所述二次线圈绕组的同名端和所述第1辅助线圈绕组的非同名端相连接，
所述第1辅助线圈绕组的同名端和所述第2辅助线圈绕组的非同名端相连接，
所述负载电阻连接在所述二次线圈绕组的两端，
所述第1辅助电阻连接在所述第1辅助线圈绕组的两端，
所述第2辅助电阻连接在所述第2辅助线圈绕组的两端，
所述第1辅助线圈绕组的匝数等于所述二次线圈绕组的匝数，
所述第2辅助线圈绕组的匝数小于或等于所述二次线圈绕组的匝数，
所述第1辅助电阻的阻值等于负载电阻的阻值，
所述第2辅助电阻的阻值等于负载电阻的阻值，
所述一次线圈绕组的两端为电流输入端，
所述第2辅助线圈绕组的同名端和所述二次线圈绕组的非同名端为信号输出端。
由主磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组和负载电阻构成第1级电流互感器，由第1辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、第1辅助线圈绕组和第1辅助电阻构成第2级电流互感器，由第2辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、第1辅助线圈绕组、第2辅助线圈绕组和第2辅助电阻构成第3级电流互感器，有以下方程式：
Np*Ip–(1-△1)*Ns*I1-Ns*Iz1＝0
Np*Ip–Ns*I1–(1-△2)*Ns*I2–Ns*Iz2＝0
Np*Ip–Ns*I1–Ns*I2–(1-△3)*Ns*I3–Ns*Iz3＝0
(1-△1)*E1+△1*E2＝I1*(R1+R01)
(1-△2)*E2+△2*E3＝I2*(R2+R02)
(1-△3)*E3＝I3*(R3+R03)
Iz1＝E1/Z1
Iz2＝E2/Z2
Iz3＝E3/Z3
Uout＝I1*R1+I2*R2+I3*R3
R1＝R2＝R3＝R
其中：
Np：一次线圈绕组的匝数；
Ns：二次线圈绕组的匝数以及第1辅助线圈绕组的匝数，
(1-△1)*Ns：绕制于主磁芯和第1辅助磁芯以及第2辅助磁芯上的二次线圈绕组的部分绕组的匝数，
△1*Ns：绕制于第1辅助磁芯以及第2辅助磁芯上的二次线圈绕组的另一部分绕组的匝数；
(1-△2)*Ns：绕制于第1辅助磁芯和第2辅助磁芯上的第1辅助线圈绕组的部分绕组的匝数，
△2*Ns：绕制于第2辅助磁芯上的第1辅助线圈绕组的另一部分绕组的匝数；
(1-△3)*Ns：第2辅助线圈绕组的匝数；
Ip：一次线圈绕组中的电流；
I1：二次线圈绕组中的电流；
I2：第1辅助线圈绕组中的电流；
I3：第2辅助线圈绕组中的电流；
Iz1：主磁芯的励磁电流；
Iz2：第1辅助磁芯的励磁电流；
Iz3：第2辅助磁芯的励磁电流；
R1：负载电阻；
R2：第1辅助电阻；
R3：第2辅助电阻；
R01：二次线圈绕组的阻抗；
R02：第1辅助线圈绕组的阻抗；
R03：第2辅助线圈绕组的阻抗；
Z1：主磁芯的励磁阻抗；
Z2：第1辅助磁芯的励磁阻抗；
Z3：第2辅助磁芯的励磁阻抗；
Uout：第2辅助线圈绕组的同名端以及二次线圈绕组的非同名端输出的信号电压；
求解以上方程式，输出的信号电压为：
Uout＝I1*R1+I2*R2+I3*R3＝(I1+I2+I3)*R
Uout＝(Np/Ns)*Ip*R*(1-e)
其中：
对第1级电流互感器采用减匝补偿或对第2级电流互感器采用减匝补偿或对第3级电流互感器采用减匝补偿，都可以达到减小电流互感器的测量误差的目的，
对第1级电流互感器采用减匝补偿，令(f1-1)＝0，则e＝0，即：
减匝补偿比例为：△1≈e1
同理，对第2级电流互感器采用减匝补偿或第3级电流互感器采用减匝补偿，令(f2-1)＝0，或令(f3-1)＝0，则e＝0，即：
第2级电流互感器的减匝补偿比例为：△2≈e2；
第3级电流互感器的减匝补偿比例为：△3≈e3。
由于电流互感器的测量误差随测量电流的大小不同而不同，因此，只针对某级电流互感器进行减匝补偿时，在电流互感器的全量程范围内可能达不到所想得到的足够低的测量误差，此时，可以同时对第1级电流互感器和第2级电流互感器以及第3级电流互感器采用减匝补偿，则可使电流互感器的测量误差达到更低的水平。
本发明的电流互感器与中国专利文献CN102709042B公开了一种电流互感器的技术方案相比，有益效果是：本发明在不增加制作电流互感器的材料用量的条件下，通过减匝补偿来减少第1级电流互感器的测量误差或者第2级电流互感器的测量误差，使得本发明的采用减匝补偿的双级电流互感器具有测量误差更小的特点。
附图说明
图1是中国专利文献CN102709042B公开的一种电流互感器的原理图；
图2和图3是本发明的第1实施例的原理图；
图4是本发明实施例2的原理图；
图5是本发明实施例3的原理图；
图6是本发明实施例4的原理图；
图7、图8、图9和图10是本发明实施例5的原理图；
图11和图12是本发明实施例6的原理图；
图13是本发明实施例7的原理图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。实施例中附图标有的“*”代表绕组的同名端。
实施例1
本实施例对应方案一，如图2所示，一种采用减匝补偿的双级电流互感器，包括主磁芯1、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助线圈绕组5、负载电阻6、辅助电阻7，
一次线圈绕组3绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，
二次线圈绕组4的其中一部分绕组绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，二次线圈绕组4的另一部分绕组绕制于辅助磁芯2上，
辅助线圈绕组5绕制于辅助磁芯2上，
二次线圈绕组4的同名端和辅助线圈绕组5的非同名端相连接，
负载电阻6连接在二次线圈绕组4的两端，
辅助电阻7连接在辅助线圈绕组5的两端，
辅助线圈绕组5的匝数等于二次线圈绕组4的匝数，
辅助电阻7的阻值等于负载电阻6的阻值，
一次线圈绕组3的两端为电流输入端，
辅助线圈绕组5的同名端以及二次线圈绕组4的非同名端为信号输出端。
需要三端输出方式时可采用如图3所示的输出。
以下就采用传统结构的开口电流互感器、采用中国专利文献CN102709042B公开的“一种电流互感器”的技术方案的开口电流互感器、以及采用本发明的方案一技术方案的开口电流互感器的性能试验数据进行比对，开口电流互感器的规格为10(80)A/10mA。
采用本发明的方案一技术方案的开口电流互感器的性能试验数据：
第1级电流互感器采用使用减匝补偿，
主磁芯1：型号：UF35F，材料：R10K
辅助磁芯2：型号：UF35F，材料：R10K
一次线圈绕组3：单匝，铜棒，截面积：20平方毫米；
二次线圈绕组4：漆包线线径：0.18mm，匝数：1000匝，其中二次线圈绕组4的993匝绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，二次线圈绕组4的7匝绕制于辅助磁芯2上；
辅助线圈绕组5：漆包线线径：0.18mm，匝数：1000匝，绕制于辅助磁芯2上；
负载电阻6：5.1Ω
辅助电阻7：5.1Ω
测试误差数据：
电流(A) 幅值误差(％) 相位误差(′)
80 0.081 0.106
40 0.081 0.091
20 0.082 0.076
10 0.091 0.056
5 0.091 0.028
2 0.086 0.026
1 0.096 0.026
0.5 0.095 0.022
采用中国专利文献CN102709042B公开的“一种电流互感器”的技术方案的开口电流互感器的性能试验数据：
主磁芯1：型号：UF35F，材料：R10K
辅助磁芯2：型号：UF35F，材料：R10K
一次线圈绕组3：单匝，铜棒，截面积：20平方毫米；
二次线圈绕组4：漆包线线径：0.18mm，匝数：1000匝，绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上；
辅助线圈绕组5：漆包线线径：0.18mm，匝数：1000匝，绕制于辅助磁芯2上；
负载电阻6：5.1Ω
辅助电阻7：5.1Ω
测试误差数据：
电流(A) 幅值误差(％) 相位误差(′)
80 0.183 0.206
40 0.181 0.192
20 0.182 0.178
10 0.192 0.156
5 0.191 0.128
2 0.188 0.126
1 0.197 0.126
0.5 0.195 0.122
采用传统结构的开口电流互感器的性能试验数据：
主磁芯1：型号：UF35F，材料：R10K
一次线圈绕组3：单匝，铜棒，截面积：20平方毫米；
二次线圈绕组4：漆包线线径：0.18mm，匝数：1000匝；
负载电阻6：5.1Ω
测试误差数据：
电流(A) 幅值误差(％) 相位误差(′)
80 0.657 52.66
40 0.664 54.01
20 0.679 57.27
10 0.686 60.47
5 0.714 64.02
2 0.735 64.78
1 0.779 73.00
0.5 0.658 65.94
由以上试验数据对比可知,采用传统结构的开口电流互感器的比差不大于0.8％以及角差不大于73分，采用中国专利文献CN102709042B公开的“一种电流互感器”的技术方案的开口电流互感器的比差不大于0.2％以及角差不大于0.21分，采用本发明的方案一的技术方案的开口电流互感器的比差不大于0.1％以及角差不大于0.11分，中国专利文献CN102709042B公开的“一种电流互感器”的技术方案与传统结构的开口电流互感器相比较能够大幅减小开口电流互感器的测量误差，而本发明的方案一的技术方案与中国专利文献CN102709042B公开的“一种电流互感器”的技术方案相比较能够更进一步降低开口电流互感器的测量误差。
实施例2
本实施例对应方案二，如图4所示，一种采用减匝补偿的双级电流互感器，包括主磁芯1、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助线圈绕组5，
一次线圈绕组3绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，
二次线圈绕组4的一部分绕组绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，二次线圈绕组4的另一部分绕组绕制于辅助磁芯2上，
辅助线圈绕组5绕制于辅助磁芯2上，
二次线圈绕组4的同名端和辅助线圈绕组5的非同名端相连接，
辅助线圈绕组5的匝数小于或等于二次线圈绕组4的匝数，
一次线圈绕组3的两端为电流输入端，
二次线圈绕组4的两端和辅助线圈绕组5的同名端为信号输出端。
使用时将负载电阻6连接在二次线圈绕组4的两端，辅助电阻7连接在辅助线圈绕组5的两端，辅助电阻7的阻值等于负载电阻6的阻值，实施例2的电流互感器可获得与实施例1的电流互感器同样小的测量误差。
实施例3
本实施例对应方案三，如图5所示，一种采用减匝补偿的双级电流互感器，包括主磁芯1、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助线圈绕组5、负载电阻6、辅助电阻7，
一次线圈绕组3和二次线圈绕组4绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，
辅助线圈绕组5绕制于辅助磁芯2上，
二次线圈绕组4的同名端和辅助线圈绕组5的非同名端相连接，
负载电阻6连接在二次线圈绕组4的两端，
辅助电阻7连接在辅助线圈绕组5的两端，
辅助线圈绕组5的匝数小于二次线圈绕组4的匝数，
辅助电阻7的阻值等于负载电阻6的阻值的比值，
一次线圈绕组3的两端为电流输入端，辅助线圈绕组5的同名端以及二次线圈绕组4的非同名端为信号输出端。
实施例4
本实施例对应方案四，如图6所示，一种采用减匝补偿的双级电流互感器，包括主磁芯1、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助线圈绕组5，
一次线圈绕组3和二次线圈绕组4绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，
辅助线圈绕组5绕制于辅助磁芯2上，
二次线圈绕组4的同名端和辅助线圈绕组5的非同名端相连接，
辅助线圈绕组5的匝数小于二次线圈绕组4的匝数，
一次线圈绕组3的两端为电流输入端，辅助线圈绕组5的同名端以及二次线圈绕组4的两端为信号输出端。
使用时，辅助电阻6的阻值等于负载电阻7的阻值，实施例4的电流互感器的测量精度与实施例3的相同。
实施例5
本实施例对应方案五，如图7所示，一种采用减匝补偿的双级电流互感器，包括主磁芯1、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈第1绕组41、二次线圈第2绕组42、辅助线圈绕组5、负载电阻6、辅助电阻7，
一次线圈绕组3绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，
二次线圈第1绕组41绕制于主磁芯1上，
二次线圈第2绕组42和辅助线圈绕组5绕制于辅助磁芯2上，
二次线圈第1绕组41的同名端与二次线圈第2绕组42的非同名端相连接，
二次线圈第2绕组42的同名端与辅助线圈绕组5的非同名端相连接，
负载电阻6连接在二次线圈第1绕组41的非同名端和二次线圈第2绕组42的同名端，
辅助电阻7连接在辅助线圈绕组5的两端，
二次线圈第1绕组41的匝数小于或等于二次线圈第2绕组42的匝数，
辅助线圈绕组5的匝数与二次线圈第2绕组42的匝数的比值小于或等于辅助电阻7的阻值与负载电阻6的阻值的比值；
一次线圈绕组3的两端为电流输入端，辅助线圈绕组5的同名端和二次线圈第1绕组41的非同名端为信号输出端；
当需要使用三端输出方式时，可按如图8所示，辅助线圈绕组5的两端以及二次线圈第1绕组41的非同名端为信号输出端。
此外，也可以将一次线圈绕组3等分成两个部分，一次线圈绕组3的一半绕组绕制于主磁芯1上，一次线圈绕组3的另一半绕组绕制于辅助磁芯2上，如图9所示，
二次线圈第1绕组41绕制于主磁芯1上，
二次线圈第2绕组42和辅助线圈绕组5绕制于辅助磁芯2上，
二次线圈第1绕组41的同名端与二次线圈第2绕组42的非同名端相连接，
二次线圈第2绕组42的同名端与辅助线圈绕组5的非同名端相连接，
负载电阻6连接在二次线圈第1绕组41的非同名端和二次线圈第2绕组42的同名端，
辅助电阻7连接在辅助线圈绕组5的两端，
二次线圈第1绕组41的匝数小于或等于二次线圈第2绕组42的匝数，
辅助线圈绕组5的匝数与二次线圈第2绕组42的匝数的比值小于或等于辅助电阻7的阻值与负载电阻6的阻值的比值；
一次线圈绕组3的两端为电流输入端，辅助线圈绕组5的同名端和二次线圈第1绕组41的非同名端为信号输出端；三端输出方式时，可采用如图10所示的连接方式，辅助线圈绕组5的两端以及二次线圈第1绕组41的非同名端为信号输出端。
实施例6
本实施例对应方案六，如图11所示，一种采用减匝补偿的双级电流互感器，包括主磁芯1、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈第1绕组41、二次线圈第2绕组42、辅助线圈绕组5，
一次线圈绕组3绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，
二次线圈第1绕组41绕制于主磁芯1上，
二次线圈第2绕组42和辅助线圈绕组5绕制于辅助磁芯2上，
二次线圈第1绕组41的同名端与二次线圈第2绕组42的非同名端相连接，
二次线圈第2绕组42的同名端与辅助线圈绕组5的非同名端相连接，
二次线圈第1绕组41的匝数小于或等于二次线圈第2绕组42的匝数，
辅助线圈绕组5的匝数小于或等于二次线圈第2绕组42的匝数，
一次线圈绕组3的两端为电流输入端，辅助线圈绕组5的两端和二次线圈第1绕组41的非同名端为信号输出端。
或者，如图12所示，将一次线圈绕组3等分成两个部分，一次线圈绕组3的一半绕组绕制于主磁芯1上，一次线圈绕组3的另一半绕组绕制于辅助磁芯2上，
二次线圈第1绕组41绕制于主磁芯1上，
二次线圈第2绕组42和辅助线圈绕组5绕制于辅助磁芯2上，
二次线圈第1绕组41的同名端与二次线圈第2绕组42的非同名端相连接，
二次线圈第2绕组42的同名端与辅助线圈绕组5的非同名端相连接，
二次线圈第1绕组41的匝数小于或等于二次线圈第2绕组42的匝数，
辅助线圈绕组5的匝数小于或等于二次线圈第2绕组42的匝数，
一次线圈绕组3的两端为电流输入端，辅助线圈绕组5的两端和二次线圈第1绕组41的非同名端为信号输出端。
实施例7
本实施例对应方案七，如图13所示，一种采用减匝补偿的双级电流互感器，包括主磁芯1、第1辅助磁芯2、第2辅助磁芯8、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、第1辅助线圈绕组5、第2辅助线圈绕组9、负载电阻6、第1辅助电阻7、第2辅助电阻10；
一次线圈绕组3绕制于主磁芯1和第1辅助磁芯2以及第2辅助磁芯8上，
二次线圈绕组4的一部分绕组绕制于主磁芯1和第1辅助磁芯2以及第2辅助磁芯8上，二次线圈绕组4的另一部分绕组绕制于第1辅助磁芯2和第2辅助磁芯8上，
第1辅助线圈绕组5的一部分绕组绕制于第1辅助磁芯2和第2辅助磁芯8上，第1辅助线圈绕组5的另一部分绕组绕制于第2辅助磁芯8上；或者，第1辅助线圈绕组5绕制于第1辅助磁芯2和第2辅助磁芯8上，
第2辅助线圈绕组9绕制于第2辅助磁芯8上，
二次线圈绕组4的同名端和第1辅助线圈绕组5的非同名端相连接，
第1辅助线圈绕组5的同名端和第2辅助线圈绕组9的非同名端相连接，
负载电阻6连接在二次线圈绕组4的两端，
第1辅助电阻7连接在第1辅助线圈绕组5的两端，
第2辅助电阻10连接在第2辅助线圈绕组9的两端，
第1辅助线圈绕组5的匝数等于二次线圈绕组4的匝数，
第2辅助线圈绕组9的匝数小于或等于二次线圈绕组4的匝数，
第1辅助电阻7的阻值等于负载电阻6的阻值，
第2辅助电阻10的阻值等于负载电阻6的阻值，
一次线圈绕组3的两端为电流输入端，
第2辅助线圈绕组9的同名端和二次线圈绕组4的非同名端为信号输出端。
以上对本发明的优选实施例作了详细说明，为本发明的优选实施方式，并不限定本发明的保护范围，对本领域的普通技术人员而言，在上述具体实施方式会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种采用减匝补偿的双级电流互感器，其特征在于，包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、辅助线圈绕组、负载电阻、辅助电阻，
所述一次线圈绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，
所述二次线圈绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，所述二次线圈绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上，
所述辅助线圈绕制于所述辅助磁芯上，
所述二次线圈绕组的同名端和所述辅助线圈绕组的非同名端相连接，
所述负载电阻连接在所述二次线圈绕组的两端，
所述辅助电阻连接在所述辅助线圈绕组的两端，
所述一次线圈绕组的两端为电流输入端，
所述辅助线圈绕组的同名端以及所述二次线圈绕组的非同名端为信号输出端；或者，所述二次线圈绕组的两端和所述辅助线圈绕组的同名端为信号输出端。
2.根据权利要求1所述的一种采用减匝补偿的双级电流互感器，其特征在于，所述辅助线圈绕组的匝数与所述二次线圈绕组的匝数的比值小于或等于所述辅助电阻的阻值与所述负载电阻的阻值的比值。
3.一种采用减匝补偿的双级电流互感器，其特征在于，包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、辅助线圈绕组，
所述一次线圈绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，
所述二次线圈绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，所述二次线圈绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上，
所述辅助线圈绕组绕制于所述辅助磁芯上，
所述二次线圈绕组的同名端和所述辅助线圈绕组的非同名端相连接，
所述辅助线圈绕组的匝数小于或等于所述二次线圈绕组的匝数，
所述一次线圈绕组的两端为电流输入端，
所述二次线圈绕组的两端和所述辅助线圈绕组的同名端为信号输出端。
4.一种采用减匝补偿的双级电流互感器，其特征在于，一种采用减匝补偿的双级电流互感器，包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、辅助线圈绕组、负载电阻、辅助电阻，
所述一次线圈绕组和所述二次线圈绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，
所述辅助线圈绕组绕制于所述辅助磁芯上，
所述二次线圈绕组的同名端和所述辅助线圈绕组的非同名端相连接，
所述负载电阻连接在所述二次线圈绕组的两端，
所述辅助电阻连接在所述辅助线圈绕组的两端，
所述辅助线圈绕组的匝数与所述二次线圈绕组的匝数的比值小于所述辅助电阻的阻值与所述负载电阻的阻值的比值，
所述一次线圈绕组的两端为电流输入端，所述辅助线圈绕组的同名端以及所述二次线圈绕组的非同名端为信号输出端。
5.一种采用减匝补偿的双级电流互感器，其特征在于，包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、辅助线圈绕组，
所述一次线圈绕组和所述二次线圈绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，
所述辅助线圈绕组绕制于所述辅助磁芯上，
所述二次线圈绕组的同名端和所述辅助线圈绕组的非同名端相连接，
所述辅助线圈绕组的匝数小于所述二次线圈绕组的匝数，
所述一次线圈绕组的两端为电流输入端，所述辅助线圈绕组的同名端以及所述二次线圈绕组的两端为信号输出端。
6.一种采用减匝补偿的双级电流互感器，其特征在于，包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈第1绕组、二次线圈第2绕组、辅助线圈绕组、负载电阻、辅助电阻，
所述一次线圈绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上；或者，所述一次线圈绕组的一半绕组绕制于所述主磁芯上，所述一次线圈绕组的另一半绕组绕制于所述辅助磁芯上；
所述二次线圈第1绕组绕制于所述主磁芯上，
所述二次线圈第2绕组和所述辅助线圈绕组绕制于所述辅助磁芯上，
所述二次线圈第1绕组的同名端与所述二次线圈第2绕组的非同名端相连接，
所述二次线圈第2绕组的同名端与所述辅助线圈绕组的非同名端相连接，
所述负载电阻连接在所述二次线圈第1绕组的非同名端和所述二次线圈第2绕组的同名端，
所述辅助电阻连接在所述辅助线圈绕组的两端；
所述一次线圈绕组的两端为电流输入端，所述辅助线圈绕组的同名端和所述二次线圈第1绕组的非同名端为信号输出端；或者，所述辅助线圈绕组的两端以及所述二次线圈第1绕组的非同名端为信号输出端。
7.根据权利要求6所述的一种采用减匝补偿的双级电流互感器，其特征在于,所述二次线圈第1绕组的匝数小于或等于所述二次线圈第2绕组的匝数。
8.根据权利要求6或7所述的一种采用减匝补偿的双级电流互感器，其特征在于,所述辅助线圈绕组的匝数与所述二次线圈第2绕组的匝数的比值小于或等于所述辅助电阻的阻值与所述负载电阻的阻值的比值。
9.一种采用减匝补偿的双级电流互感器，其特征在于，包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈第1绕组、二次线圈第2绕组、辅助线圈绕组，
所述一次线圈绕组绕制于主磁芯和辅助磁芯上，或者，所述一次线圈绕组的一半绕组绕制于所述主磁芯上，所述一次线圈绕组的另一半绕组绕制于所述辅助磁芯上；
所述二次线圈第1绕组绕制于所述主磁芯上，
所述二次线圈第2绕组和所述辅助线圈绕组绕制于所述辅助磁芯上，
所述二次线圈第1绕组的同名端与所述二次线圈第2绕组的非同名端相连接，
所述二次线圈第2绕组的同名端与所述辅助线圈绕组的非同名端相连接，
所述二次线圈第1绕组的匝数小于或等于所述二次线圈第2绕组的匝数，
所述辅助线圈绕组的匝数小于或等于所述二次线圈第2绕组的匝数，
一次线圈绕组的两端为电流输入端，辅助线圈绕组的两端和二次线圈第1绕组的非同名端为信号输出端。
10.一种采用减匝补偿的双级电流互感器，其特征在于，包括主磁芯、第1辅助磁芯、第2辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、第1辅助线圈绕组、第2辅助线圈绕组、负载电阻、第1辅助电阻、第2辅助电阻，
所述一次线圈绕组绕制于所述主磁芯和所述第1辅助磁芯以及所述第2辅助磁芯上，
所述二次线圈绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述第1辅助磁芯以及所述第2辅助磁芯上，所述二次线圈绕组的另一部分绕组绕制于所述第1辅助磁芯以及所述第2辅助磁芯上；
所述第1辅助线圈绕组的一部分绕组绕制于所述第1辅助磁芯和所述第2辅助磁芯上，所述第1辅助线圈绕组的另一部分绕组绕制于所述第2辅助磁芯上，或者，所述第1辅助线圈绕组绕制于所述第1辅助磁芯和所述第2辅助磁芯上；
所述第2辅助线圈绕组绕制于所述第2辅助磁芯上，
所述二次线圈绕组的同名端和所述第1辅助线圈绕组的非同名端相连接，
所述第1辅助线圈绕组的同名端和所述第2辅助线圈绕组的非同名端相连接，
所述负载电阻连接在所述二次线圈绕组的两端，
所述第1辅助电阻连接在所述第1辅助线圈绕组的两端，
所述第2辅助电阻连接在所述第2辅助线圈绕组的两端，
所述第1辅助线圈绕组的匝数等于所述二次线圈绕组的匝数，
所述第2辅助线圈绕组的匝数小于或等于所述二次线圈绕组的匝数，
所述第1辅助电阻的阻值等于负载电阻的阻值，
所述第2辅助电阻的阻值等于负载电阻的阻值，
所述一次线圈绕组的两端为电流输入端，
所述第2辅助线圈绕组的同名端和所述二次线圈绕组的非同名端为信号输出端。
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