CN107765057A - 一种改进的双级电流互感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改进的双级电流互感器，其中一种方案为包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈第一绕组、二次线圈第二绕组、辅助线圈绕组、负载阻抗、平衡阻抗；一次线圈绕组、二次线圈第一绕组以及二次线圈第二绕组绕制于主磁芯和辅助磁芯上，辅助线圈绕组绕制于辅助磁芯上；二次线圈第一绕组的同名端和二次线圈第二绕组的非同名端以及辅助线圈绕组的非同名端相连接；平衡阻抗连接在二次线圈第二绕组的同名端和辅助线圈绕组的同名端，负载阻抗连接在二次线圈第一绕组的非同名端和辅助线圈绕组的同名端，一次线圈绕组的两端为电流输入端，负载阻抗的两端为信号输出端。本发明的改进的双级电流互感器具有低的测量误差并且带有负载阻抗。
Description
技术领域
本发明属于电工测量仪器技术领域，具体涉及一种改进的双级电流互感器。
背景技术
电流互感器是一种用途广泛的电工测量仪器，是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器，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。传统的电流互感器如图1所示，由磁芯1、一次线圈绕组3和二次线圈绕组4构成，当一次线圈绕组3中流过电流时，由于电磁感应，在二次线圈绕组4中就会感应出电势，在二次线圈绕组4上连接有负载阻抗8，则在二次线圈绕组4中产生二次电流，二次电流正比于流过一次线圈绕组3中的电流。图1中，标有“*”的线圈端子为一次线圈绕组3或二次线圈绕组4的同名端。
由于磁芯磁阻的存在，电流互感器在转变电流的过程中，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，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。
传统的双级电流互感器在负载阻抗7的阻抗值为零时有较低的测量误差,传统的双级电流互感器的测量原理如图2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6、负载阻抗7；由主磁芯1、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、负载阻抗7构成第一级电流互感器，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6、负载阻抗7构成第二级电流互感器，当负载阻抗7的阻抗值为零时，双级电流互感器有很低的测量误差，双级电流互感器的测量误差为第一级电流互感器的测量误差与第二级电流互感器的测量误差的乘积，若负载阻抗7的阻抗值不为零，则双级电流互感器的测量误差将增大，因此，要想得到低的测量误差，双级电流互感器不能带有负载阻抗，从而限制了双级电流互感器在工业现场设备及电力系统中的电力设备上的应用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种改进的双级电流互感器，通过将辅助线圈绕组6的一端接到负载阻抗7的一端，辅助线圈绕组6的另一端接到二次线圈绕组4的与负载阻抗7的一端的电位相同的中间抽头的位置，从而达到双级电流互感器具有低的测量误差并且能够带有负载阻抗的目的，以满足工业现场设备及电力系统中的电力设备对电流信号的测试需要。
为了达到上述发明目的，本发明可以采用以下多种技术方案。
技术方案一，一种改进的双级电流互感器，包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈第一绕组、二次线圈第二绕组、辅助线圈绕组、负载阻抗、平衡阻抗；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；所述二次线圈第一绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，或者，所述二次线圈第一绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，所述二次线圈第一绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上，或者，所述二次线圈第一绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，所述二次线圈第一绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上，或者，所述二次线圈第一绕组绕制于所述主磁芯上；所述二次线圈第二绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，或者，所述二次线圈第二绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，所述二次线圈第二绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上，或者，所述二次线圈第二绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，所述二次线圈第二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；所述二次线圈第一绕组的同名端和所述二次线圈第二绕组的非同名端以及所述辅助线圈绕组的非同名端相连接；所述二次线圈第二绕组的同名端与所述平衡阻抗的一端相连接，所述平衡阻抗的另一端与所述辅助线圈绕组的同名端以及所述负载阻抗的一端相连接，所述负载阻抗的另一端与所述二次线圈第一绕组的非同名端相连接；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一绕组的非同名端为信号输出端。
进一步的，所述二次线圈第一绕组的阻抗值和所述负载阻抗的阻抗值之和的值与所述二次线圈第二绕组的阻抗值和所述平衡阻抗的阻抗值之和的值的比值等于所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数与所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数的比值，即：
其中：R01：所述二次线圈第一绕组的阻抗值；R02：所述二次线圈第二绕组的阻抗值；R：所述负载阻抗的阻抗值；Rs：所述平衡阻抗的阻抗值；Ns11：所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数；Ns21：所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数。
进一步的，所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数与所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数之和的值小于或等于所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数与所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数之和的值，即：
(Ns11+Ns21)≤(Ns12+Ns22)
其中：Ns11：所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数；Ns21：所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数；Ns12：所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数；Ns22：所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数。
进一步的，所述辅助线圈绕组的匝数小于或等于所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数。
技术方案二，一种改进的双级电流互感器，包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈第一绕组、二次线圈第二绕组、辅助线圈绕组、负载阻抗；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；所述二次线圈第一绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，或者，所述二次线圈第一绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，所述二次线圈第一绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上，或者，所述二次线圈第一绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，所述二次线圈第一绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上，或者，所述二次线圈第一绕组绕制于所述主磁芯上；所述二次线圈第二绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，或者，所述二次线圈第二绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，所述二次线圈第二绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上，或者，所述二次线圈第二绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，所述二次线圈第二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；所述二次线圈第一绕组的同名端与所述二次线圈第二绕组的非同名端以及所述辅助线圈绕组的非同名端相连接；所述二次线圈第二绕组的同名端与所述辅助线圈绕组的同名端相连接；所述负载阻抗连接在所述二次线圈第一绕组的非同名端和所述二次线圈第二绕组的同名端；所述一次线圈绕组的两端为电流输入端；所述二次线圈第二绕组的同名端和所述二次线圈第一绕组的非同名端为信号输出端。
进一步的，所述二次线圈第一绕组的阻抗值和所述负载阻抗的阻抗值之和的值与所述二次线圈第二绕组的阻抗值的比值等于所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数与所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数的比值，即：
其中：R01：所述二次线圈第一绕组的阻抗值；R02：所述二次线圈第二绕组的阻抗值；R：所述负载阻抗的阻抗值；Ns11：所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数；Ns21：所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数。
进一步的，所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数与所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数之和的值小于或等于所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数与所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数之和的值，即：
(Ns11+Ns21)≤(Ns12+Ns22)
其中：Ns11：所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数；Ns21：所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数；Ns12：所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数；Ns22：所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数。
进一步的，所述辅助线圈绕组的匝数小于或等于所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数。
技术方案三，一种改进的双级电流互感器，包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈第一绕组、二次线圈第二绕组、辅助线圈绕组、平衡阻抗；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；所述二次线圈第一绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，或者，所述二次线圈第一绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，所述二次线圈第一绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上，或者，所述二次线圈第一绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，所述二次线圈第一绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上，或者，所述二次线圈第一绕组绕制于所述主磁芯上；所述二次线圈第二绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，或者，所述二次线圈第二绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，所述二次线圈第二绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上，或者，所述二次线圈第二绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，所述二次线圈第二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；所述二次线圈第一绕组的同名端和所述二次线圈第二绕组的非同名端以及所述辅助线圈绕组的非同名端相连接；所述二次线圈第二绕组的同名端与所述平衡阻抗的一端相连接，所述平衡阻抗的另一端与所述辅助线圈绕组的同名端相连接；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一绕组的非同名端为信号输出端。
进一步的，所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数与所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数之和的值小于或等于所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数与所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数之和的值，即：
(Ns11+Ns21)≤(Ns12+Ns22)
其中，Ns11：所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数；Ns21：所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数；Ns12：所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数；Ns22：所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数。
进一步的，所述辅助线圈绕组的匝数小于或等于所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数。
技术方案四，一种改进的双级电流互感器，包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈第一绕组、二次线圈第二绕组、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，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；所述二次线圈第一绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，或者，所述二次线圈第一绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，所述二次线圈第一绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上，或者，所述二次线圈第一绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，所述二次线圈第一绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上，或者，所述二次线圈第一绕组绕制于所述主磁芯上；所述二次线圈第二绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，或者，所述二次线圈第二绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，所述二次线圈第二绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上，或者，所述二次线圈第二绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，所述二次线圈第二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；所述二次线圈第一绕组的同名端与所述二次线圈第二绕组的非同名端以及所述辅助线圈绕组的非同名端相连接；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两端和所述二次线圈第二绕组的同名端以及所述二次线圈第一绕组的非同名端为信号输出端，或者，所述辅助线圈绕组的同名端和所述二次线圈第二绕组的同名端以及所述二次线圈第一绕组的非同名端为信号输出端，或者，所述二次线圈第二绕组的同名端与所述辅助线圈绕组的同名端相连接，所述辅助线圈绕组的同名端和所述二次线圈第一绕组的非同名端为信号输出端。
进一步的，所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数与所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数之和的值小于或等于所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数与所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数之和的值，即：
(Ns11+Ns21)≤(Ns12+Ns22)
其中，Ns11：所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数；Ns21：所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数；Ns12：所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数；Ns22：所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数。
进一步的，所述辅助线圈绕组的匝数小于或等于所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数。
技术方案五，一种改进的双级电流互感器，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、负载阻抗；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；所述二次线圈绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，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，或者，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；所述辅助线圈绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，所述辅助线圈绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上，或者，所述辅助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，所述辅助线圈绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上；所述二次线圈绕组的同名端与所述辅助线圈绕组的同名端相连接；所述二次线圈绕组的非同名端与所述辅助线圈绕组的非同名端相连接；所述负载阻抗连接在所述二次线圈绕组的两端；所述辅助线圈绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数小于或等于所述二次线圈绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数；所述负载阻抗的阻抗值与所述二次线圈绕组的阻抗值和所述负载阻抗的阻抗值之和的值的比值等于所述辅助线圈绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数和所述二次线圈绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数的比值，即：
其中，R01：所述二次线圈绕组的阻抗值；R：所述负载阻抗的阻抗值；Nf11：所述辅助线圈绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数；Ns21：所述二次线圈绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数；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为信号输出端。
技术方案六，一种改进的双级电流互感器，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，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；所述二次线圈绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，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，或者，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；所述辅助线圈绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，所述辅助线圈绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上，或者，所述辅助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，所述辅助线圈绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上；所述二次线圈绕组的同名端与所述辅助线圈绕组的同名端相连接；所述二次线圈绕组的非同名端与所述辅助线圈绕组的非同名端相连接；所述辅助线圈绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数小于或等于所述二次线圈绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数；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为信号输出端。
本发明与现有技术相比，有益效果是：本发明所述一种改进的双级电流互感器解决了传统双级电流互感器不能带有负载阻抗的问题，所述一种改进的双级电流互感器具有低的测量误差并且能够带有负载阻抗，从而使得改进的双级电流互感器能够在工业现场设备及电力系统中的电力设备上的得到应用。
附图说明
图1是常规电流互感器的原理框图；
图2是传统的双级电流传感器的原理框图；
图3至图26是本发明实施例1的原理框图；
图27至图50是本发明实施例2的原理框图；
图51至图74是本发明实施例3的原理框图；
图75至图146是本发明实施例4的原理框图；
图147至图154是本发明实施例5的原理框图；
图155至图162是本发明实施例6的原理框图。
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，图中线圈绕组标有“*”的端为同名端，另一端为非同名端。
实施例1
本实施例对应技术方案一，如图3所示，一种改进的双级电流互感器，包括主磁芯1、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈第一绕组4、二次线圈第二绕组5、辅助线圈绕组6、负载阻抗7、平衡阻抗8；一次线圈绕组3绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，二次线圈第一绕组4绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，二次线圈第二绕组5绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，辅助线圈绕组6绕制于辅助磁芯2上；二次线圈第一绕组4的同名端和二次线圈第二绕组5的非同名端以及辅助线圈绕组6的非同名端相连接，二次线圈第二绕组5的同名端与平衡阻抗8的一端相连接，平衡阻抗8的另一端与辅助线圈绕组6的同名端以及负载阻抗7的一端相连接，负载阻抗7的另一端与二次线圈第一绕组4的非同名端相连接；辅助线圈绕组6的匝数等于二次线圈第二绕组5的匝数，负载阻抗7的阻抗值和二次线圈第一绕组4的阻抗值之和的值与平衡阻抗8的阻抗值和二次线圈第二绕组5的阻抗值之和的值的比值等于二次线圈第一绕组4中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数与二次线圈第二绕组5中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数的比值，即：
其中：R01：二次线圈第一绕组4的阻抗值；R02：二次线圈第二绕组5的阻抗值；R：负载阻抗7的阻抗值；Rs：平衡阻抗8的阻抗值；Ns11：二次线圈第一绕组4中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数；Ns21：二次线圈第二绕组5中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数；
一次线圈绕组3的两端为电流输入端，辅助线圈绕组6的同名端和二次线圈第一绕组4的非同名端为信号输出端。
如图3所示的电流互感器的磁平衡方程式及电动势平衡方程式如下:
Np*Ip-Ns11*(I1+If)-Ns21*I1-Ns*Im1＝0，
Np*Ip-Ns11*(I1+If)-Ns21*I1-Nf*If-Ns*Im2＝0，
Ns＝Ns11+Ns21，
Nf＝Ns21，
E1＝I1*(Rs+R02)+(I1+If)*(R+R01)，
(Ns11/Ns)*E1+(Nf/Ns)*E2＝If*Rf+(I1+If)*(R+R01)，
Im1＝E1/Z1，
Im2＝E2/Z2，
Is＝I1+If，
其中:Np：一次线圈绕组的匝数；Ns:二次线圈绕组的匝数,二次线圈绕组分为二次线圈第一绕组4和二次线圈第二绕组5；Ns11：二次线圈第一绕组4的匝数；Ns21：二次线圈第二绕组5的匝数；Nf：辅助线圈绕组6的匝数；Ip：一次线圈绕组3中的电流；I1：二次线圈第二绕组5中的电流；If：辅助线圈绕组6中的电流；Is：流过负载阻抗7的电流；Im1：主磁芯1的励磁电流；Im2：辅助磁芯2的励磁电流；Z1：主磁芯1的励磁阻抗；Z2：辅助磁芯2的励磁阻抗；R：负载阻抗7的阻抗值；Rs：平衡阻抗8的阻抗值；R01：二次线圈第一绕组4的阻抗值；R02：二次线圈第二绕组5的阻抗值；Rf：辅助线圈绕组6的阻抗值；E1：二次线圈绕组上的感应电势；E2：辅助磁芯2上的匝数为Ns时的线圈绕组的感应电势。求解以上方程式组，可以得到流过负载阻抗的电流为：Is＝(Np/Ns)*Ip*(1-e)，其中：电流互感器的测量误差为：
其中：e：电流互感器的测量误差；e1:第1级电流互感器的测量误差；e2:第2级电流互感器的测量误差；由于第1级电流互感器的测量误差e1<<1，以及第2级电流互感器的测量误差e2<<1，因此，电流互感器的测量误差e<<e1，电流互感器的测量误差值得到大幅度的减小。
改进的双级电流互感器的具体测试数据如下：主磁芯1：超微晶环形磁芯，规格：Φ20mmxΦ30mmx8mm，辅助磁芯2：超微晶环形磁芯，规格：Φ20mmxΦ30mmx8mm；一次线圈绕组3的匝数为1匝，Np＝1；二次线圈第一绕组4的匝数为500匝，Ns11＝500，线径0.15mm；二次线圈第二绕组5的匝数为500匝，Ns21＝500，线径0.15mm；辅助线圈绕组6的匝数为500匝，Nf＝500，线径0.15mm；负载阻抗7的阻抗值为10欧姆，R＝10Ω；平衡阻抗8的阻抗值为10欧姆，Rs＝10Ω；二次线圈第一绕组4和二次线圈第二绕组5并行绕制，使得二次线圈第一绕组4的阻抗值等于二次线圈第二绕组5的阻抗值，即R01＝R02。
改进的双级电流互感器的测量误差数据：
| 电流(A) | 100 | 50 | 20 | 10 | 5 | 2 | 1 | 0.5 |
| 幅值误差(％) | 0.0081 | 0.0081 | 0.0082 | 0.0091 | 0.0091 | 0.0086 | 0.0096 | 0.0095 |
| 相位误差(′) | 0.096 | 0.096 | 0.076 | 0.056 | 0.028 | 0.026 | 0.026 | 0.022 |
与常规电流互感器相比较：主磁芯1：超微晶环形磁芯，规格：Φ20mmxΦ30mmx8mm，一次线圈绕组3的匝数为1匝，Np＝1；二次线圈绕组的匝数为1000匝，线径0.15mm；负载阻抗7的阻抗值为10欧姆，R＝10；
常规电流互感器的测量误差数据：
| 电流(A) | 100 | 50 | 20 | 10 | 5 | 2 | 1 | 0.5 |
| 幅值误差(％) | -0.028 | -0.030 | -0.033 | -0.034 | -0.029 | -0.028 | -0.020 | -0.020 |
| 相位误差(′) | 0.96 | 1.45 | 2.46 | 3.90 | 3.28 | 3.26 | 2.26 | 2.02 |
本发明的改进的双级电流互感器与常规电流互感器相比较，本发明的改进的双级电流互感器的比差及角差要小得多。
为了进一步的减小改进的双级电流互感器的测量误差，可以对第1级电流互感器采用减匝补偿措施来减小电流互感器的测量误差，如图7所示，将二次线圈第一绕组4和二次线圈第二绕组5的一部分绕组绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，而另一部分绕组绕制于辅助磁芯2上，从而达到进一步减小电流互感器的测量误差的目的。具体的，一种改进的双级电流互感器，包括主磁芯1、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈第一绕组4、二次线圈第二绕组5、辅助线圈绕组6、负载阻抗7、平衡阻抗8；一次线圈绕组3的匝数为1匝、二次线圈第一绕组4的匝数为500匝、二次线圈第二绕组5的匝数为500匝、辅助线圈绕组6的匝数为500匝、负载阻抗7的阻抗值为10欧、平衡阻抗8的阻抗值为10欧；一次线圈绕组3绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，二次线圈第一绕组4中的498匝绕组绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，二次线圈第一绕组4中的2匝绕组绕制于辅助磁芯2上；二次线圈第二绕组5中的498匝绕组绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，二次线圈第二绕组5中的2匝绕组绕制于辅助磁芯2上；辅助线圈绕组6绕制于辅助磁芯2上；二次线圈第一绕组4的同名端和二次线圈第二绕组5的非同名端以及辅助线圈绕组6的非同名端相连接；二次线圈第二绕组5的同名端与平衡阻抗8的一端相连接，平衡阻抗8的另一端与辅助线圈绕组6的同名端以及负载阻抗7的一端相连接，负载阻抗7的另一端与二次线圈第一绕组4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6的同名端和二次线圈第一绕组4的非同名端为信号输出端。
采用了减匝补偿的改进的双级电流互感器的测量误差数据：
| 电流(A) | 100 | 50 | 20 | 10 | 5 | 2 | 1 | 0.5 |
| 幅值误差(％) | 0.0021 | 0.0021 | 0.0022 | 0.0031 | 0.0031 | 0.026 | 0.0035 | 0.0036 |
| 相位误差(′) | 0.036 | 0.031 | 0.026 | 0.026 | 0.018 | 0.016 | 0.016 | 0.012 |
从试验结果来看，采用了减匝补偿的改进的双级电流互感器的测量误差比未采用减匝补偿的改进的双级电流互感器的测量误差更小。
此外，还可以对第2级电流互感器采用减匝补偿方法来减小电流互感器的测量误差，也即适当地减少辅助线圈绕组6的匝数来减小第2级电流互感器的测量误差，从而达到进一步减小电流互感器的测量误差的目的。也可以同时对第1级电流互感器和第2级电流互感器采用减匝补偿措施来减小电流互感器的测量误差，从而达到进一步减小电流互感器的测量误差的目的。
为方便电流互感器的制作，可以将电流互感器的一次线圈绕组3、二次线圈第一绕组4、二次线圈第二绕组5同时绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上的部分绕组进行分拆或合并，分别绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上或绕制在叠起的主磁芯1和辅助磁芯2上，以方便加工，如图3至图26所示。通过以上改进后，一种改进的双级电流互感器，包括主磁芯1、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈第一绕组4、二次线圈第二绕组5、辅助线圈绕组6、负载阻抗7、平衡阻抗8；一次线圈绕组3绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上；或者，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；二次线圈第一绕组4绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上；或者，二次线圈第一绕组4的一部分绕组绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，二次线圈第一绕组4的另一部分绕组绕制于辅助磁芯2上；或者，二次线圈第一绕组4的一部分绕组绕制于主磁芯1上，二次线圈第一绕组4的另一部分绕组绕制于辅助磁芯2上；或者，二次线圈第一绕组4绕制于主磁芯1上；二次线圈第二绕组5绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上；或者，二次线圈第二绕组5的一部分绕组绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，二次线圈第二绕组5的另一部分绕组绕制于辅助磁芯2上；或者，二次线圈第二绕组5的一部分绕组绕制于主磁芯1上，二次线圈第二绕组5的另一部分绕组绕制于辅助磁芯2上；辅助线圈绕组6绕制于辅助磁芯2上；二次线圈第一绕组4的同名端和二次线圈第二绕组5的非同名端以及辅助线圈绕组6的非同名端相连接；二次线圈第二绕组5的同名端与平衡阻抗8的一端相连接，平衡阻抗8的另一端与辅助线圈绕组6的同名端以及负载阻抗7的一端相连接，负载阻抗7的另一端与二次线圈第一绕组4的非同名端相连接；二次线圈第一绕组4的阻抗值和负载阻抗7的阻抗值之和的值与二次线圈第二绕组5的阻抗值和平衡阻抗8的阻抗值之和的值的比值等于二次线圈第一绕组4中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数与二次线圈第二绕组5中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数的比值，即：
其中：R01：二次线圈第一绕组4的阻抗值；R02：二次线圈第二绕组5的阻抗值；R：负载阻抗的阻抗值；Rs：平衡阻抗的阻抗值；Ns11：二次线圈第一绕组4中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数；Ns21：二次线圈第二绕组5中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数；
二次线圈第一绕组4中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数与二次线圈第二绕组5中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数之和的值小于或等于二次线圈第一绕组4中的绕制于辅助磁芯2上的绕组的匝数与二次线圈第二绕组5中的绕制于辅助磁芯2上的绕组的匝数之和的值，即：
(Ns11+Ns21)≤(Ns12+Ns22)，
其中：Ns11：二次线圈第一绕组4中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数；Ns21：二次线圈第二绕组5中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数；Ns12：二次线圈第一绕组4中的绕制于辅助磁芯2上的绕组的匝数；Ns22：二次线圈第二绕组5中的绕制于辅助磁芯2上的绕组的匝数；辅助线圈绕组6的匝数小于或等于二次线圈第二绕组5中的绕制于辅助磁芯2上的绕组的匝数。一次线圈绕组3的两端为电流输入端，辅助线圈绕组6的同名端和二次线圈第一绕组4的非同名端为信号输出端。
实施例2
本实施例对应技术方案二，如图27所示，一种改进的双级电流互感器，包括主磁芯1、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈第一绕组4、二次线圈第二绕组5、辅助线圈绕组6、负载阻抗7；一次线圈绕组3绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，二次线圈第一绕组4绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，二次线圈第二绕组5绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，辅助线圈绕组6绕制于辅助磁芯2上；二次线圈第一绕组4的同名端和二次线圈第二绕组5的非同名端以及辅助线圈绕组6的非同名端相连接，二次线圈第二绕组5的同名端与辅助线圈绕组6的同名端以及负载阻抗7的一端相连接，负载阻抗7的另一端与二次线圈第一绕组4的非同名端相连接；辅助线圈绕组6的匝数等于二次线圈第二绕组5的匝数，二次线圈第一绕组4的阻抗值和负载阻抗7的阻抗值之和的值与二次线圈第二绕组5的阻抗值的比值等于二次线圈第一绕组4中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数与二次线圈第二绕组5中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数的比值，即：
其中：R01：二次线圈第一绕组4的阻抗值；R02：二次线圈第二绕组5的阻抗值；R：负载阻抗7的阻抗值；Ns11：二次线圈第一绕组4中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数；Ns21：二次线圈第二绕组5中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数；一次线圈绕组3的两端为电流输入端，辅助线圈绕组6的同名端和二次线圈第一绕组4的非同名端为信号输出端。
实施例2与实施例1所不同的是，实施例2没有平衡阻抗，因此，需要调整二次线圈第二绕组5的阻抗值或二次线圈第一绕组4的阻抗值，例如二次线圈第二绕组5采用与二次线圈第一绕组4不同的材料或线径，来达到“二次线圈第一绕组4的阻抗值和负载阻抗7的阻抗值之和的值与二次线圈第二绕组5的阻抗值的比值等于二次线圈第一绕组4中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数与二次线圈第二绕组5中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数的比值”的要求，将大大地减小电流互感器的测量误差，达到减小电流互感器的测量误差的目的。电流互感器的测量误差的计算参考实施例1。
与实施例1一样，如图27至图50所示，实施例2中也可以采用减匝补偿来减小电流互感器的测量误差，以及对绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上的绕组进行分拆，分别绕制在主磁芯1和辅助磁芯2上，同样可以达到减小电流互感器的测量误差的目的，具体方法参照实施例1。
实施例3
本实施例对应技术方案三，如图51所示，一种改进的双级电流互感器，包括主磁芯1、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈第一绕组4、二次线圈第二绕组5、辅助线圈绕组6、平衡阻抗8；一次线圈绕组3绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，二次线圈第一绕组4绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，二次线圈第二绕组5绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，辅助线圈绕组6绕制于辅助磁芯2上；二次线圈第一绕组4的同名端和二次线圈第二绕组5的非同名端以及辅助线圈绕组6的非同名端相连接，二次线圈第二绕组5的同名端与平衡阻抗8的一端相连接，平衡阻抗8的另一端与辅助线圈绕组6的同名端相连接；辅助线圈绕组6的匝数等于二次线圈第二绕组5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6的同名端和二次线圈第一绕组4的非同名端为信号输出端。
实施例3为实施例1的负载阻抗7在外部配置的技术方案，因此，当外部配置的负载阻抗7满足：“二次线圈第一绕组4的阻抗值和负载阻抗7的阻抗值之和的值与二次线圈第二绕组5的阻抗值和平衡阻抗8的阻抗值之和的值的比值等于二次线圈第一绕组4中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数和二次线圈第二绕组5中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数的比值”时，将大幅减小电流互感器的测量误差。
电流互感器的测量误差的计算参考实施例1。
与实施例1一样，如图52至图74所示，实施例3中也可以采用减匝补偿来减小电流互感器的测量误差，以及对绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上的绕组进行分拆，分别绕制在主磁芯1和辅助磁芯2上，同样可以达到减小电流互感器的测量误差的目的，具体方法参照实施例1。
实施例4
本实施例对应技术方案四，如图75所示，一种改进的双级电流互感器，包括主磁芯1、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈第一绕组4、二次线圈第二绕组5、辅助线圈绕组6；一次线圈绕组3绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，二次线圈第一绕组4绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，二次线圈第二绕组5绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上，辅助线圈绕组6绕制于辅助磁芯2上；二次线圈第一绕组4的同名端与二次线圈第二绕组5的非同名端以及辅助线圈绕组6的非同名端相连接，二次线圈第二绕组5的同名端与辅助线圈绕组6的同名端相连接；辅助线圈绕组6的匝数等于二次线圈第二绕组5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6的同名端和二次线圈第一绕组4的非同名端为信号输出端。
使用时，外部配置的负载阻抗7连接在辅助线圈绕组6的同名端和二次线圈第一绕组4的非同名端，当外部配置的负载阻抗7满足：“二次线圈第一绕组4的阻抗值和负载阻抗7的阻抗值之和的值与二次线圈第二绕组5的阻抗值的比值等于二次线圈第一绕组4中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数与二次线圈第二绕组5中的绕制于主磁芯1上的绕组的匝数的比值”时，将大大地减小电流互感器的测量误差，达到减小电流互感器的测量误差的目的。
如图76至图146所示，本实施例还可以选择二次线圈第二绕组5的同名端与辅助线圈绕组6的同名端进行连接或不连接，辅助线圈绕组6的非同名端是否引出作为信号输出端，方便在电流互感器的外部配置负载阻抗或平衡阻抗，以及采用减匝补偿来减小电流互感器的测量误差，以及对绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上的绕组进行分拆，分别绕制在主磁芯1和辅助磁芯2上，然后在外部配置负载阻抗7或平衡阻抗8，最后实现与实施例1或实施例2相同的组成结构，达到减小电流互感器的测量误差的目的，具体方法参照实施例1以及实施例2。
实施例5
本实施例对应技术方案五，一种改进的双级电流互感器，如图147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6、负载阻抗7；所述一次线圈绕组3绕制于所述主磁芯1和所述辅助磁芯2上；所述二次线圈绕组4的一部分绕组绕制于所述主磁芯1上，所述二次线圈绕组4的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯2上；所述辅助线圈绕组6的一部分绕组绕制于所述主磁芯1上，所述辅助线圈绕组6的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯2上；所述二次线圈绕组4的同名端与所述辅助线圈绕组6的同名端相连接；所述二次线圈绕组4的非同名端与所述辅助线圈绕组6的非同名端相连接；所述负载阻抗7连接在所述二次线圈绕组4的两端；所述辅助线圈绕组6中的绕制于所述辅助磁芯2上的绕组的匝数等于所述二次线圈绕组4中的绕制于所述辅助磁芯2上的绕组的匝数；所述负载阻抗7的阻抗值与所述二次线圈绕组4的阻抗值和所述负载阻抗7的阻抗值之和的值的比值等于所述辅助线圈绕组6中的绕制于所述主磁芯1上的绕组的匝数与所述二次线圈绕组4中的绕制于所述主磁芯1上的绕组的匝数的比值，即：
其中：R01：所述二次线圈绕组4的阻抗值；R：所述负载阻抗7的阻抗值；Nf11：所述辅助线圈绕组6中的绕制于所述主磁芯1上的绕组的匝数；Ns21：所述二次线圈绕组4中的绕制于所述主磁芯1上的绕组的匝数。所述一次线圈绕组1的两端为电流输入端，所述二次线圈绕组4的两端为信号输出端。
与实施例1不同的是，在实施例5中，负载阻抗7的与所述二次线圈绕组4的同名端相连接的一端的电位的等电位，由所述辅助线圈绕组6中的绕制于所述主磁芯1上的绕组产生，而不是在所述二次线圈绕组4的绕制于主磁芯1上的绕组的中间抽头。
改进的双级电流互感器的具体测试数据如下：主磁芯1：超微晶环形磁芯，规格：Φ20mmxΦ30mmx8mm，辅助磁芯2：超微晶环形磁芯，规格：Φ20mmxΦ30mmx8mm；一次线圈绕组3的匝数为1匝，Np＝1；二次线圈绕组4的匝数为2000匝，二次线圈绕组4中的1000匝绕制于所述主磁芯1上，二次线圈绕组4中的1000匝绕制于所述辅助磁芯2上，线径0.15mm，二次线圈绕组4的阻抗值为93.4欧姆；辅助线圈绕组6的匝数为1097匝，辅助线圈绕组6中的1000匝绕制于所述辅助磁芯2上，辅助线圈绕组6中的97匝绕制于所述主磁芯1上，线径0.15mm；负载阻抗7的阻抗值为10欧姆，R＝10Ω；
改进的双级电流互感器的测量误差数据：
| 电流(A) | 100 | 50 | 20 | 10 | 5 | 2 | 1 | 0.5 |
| 幅值误差(％) | 0.0071 | 0.0071 | 0.0072 | 0.0081 | 0.0081 | 0.0076 | 0.0076 | 0.0075 |
| 相位误差(′) | 0.086 | 0.081 | 0.066 | 0.066 | 0.058 | 0.056 | 0.056 | 0.052 |
与传统的电流互感器的测量误差数据相比较，改进的双级电流互感器具有更低的测量误差。
与实施例1一样，实施例5中也可以采用减匝补偿来减小电流互感器的测量误差，以及对绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上的绕组进行分折或合并，同样可以达到减小电流互感器的测量误差的目的，如图148至图154所示。具体的，一种改进的双级电流互感器，如图147至图154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6、负载阻抗7；所述一次线圈绕组3绕制于所述主磁芯1和所述辅助磁芯2上，或者，所述一次线圈绕组3的一半绕组绕制于所述主磁芯1上，所述一次线圈绕组3的另一半绕组绕制于所述辅助磁芯2上；所述二次线圈绕组4的一部分绕组绕制于所述主磁芯1上，所述二次线圈绕组4的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯2上，或者，所述二次线圈绕组4的一部分绕组绕制于所述主磁芯1和所述辅助磁芯2上，所述二次线圈绕组4的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯2上；所述辅助线圈绕组6的一部分绕组绕制于所述主磁芯1上，所述辅助线圈绕组6的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯2上，或者，所述辅助线圈绕组6的一部分绕组绕制于所述主磁芯1和所述辅助磁芯2上，所述辅助线圈绕组6的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯2上；所述二次线圈绕组4的同名端与所述辅助线圈绕组6的同名端相连接；所述二次线圈绕组4的非同名端与所述辅助线圈绕组6的非同名端相连接；所述负载阻抗7连接在所述二次线圈绕组4的两端；所述辅助线圈绕组6中的绕制于所述辅助磁芯2上的绕组的匝数小于或等于所述二次线圈绕组4中的绕制于所述辅助磁芯2上的绕组的匝数；所述负载阻抗7的阻抗值与所述二次线圈绕组4的阻抗值和所述负载阻抗7的阻抗值之和的值的比值等于所述辅助线圈绕组6中的绕制于所述主磁芯1上的绕组的匝数与所述二次线圈绕组4中的绕制于所述主磁芯1上的绕组的匝数的比值，即：
其中：R01：所述二次线圈绕组4的阻抗值；R：所述负载阻抗7的阻抗值；Nf11：所述辅助线圈绕组6中的绕制于所述主磁芯1上的绕组的匝数；Ns21：所述二次线圈绕组4中的绕制于所述主磁芯1上的绕组的匝数。所述一次线圈绕组1的两端为电流输入端，所述二次线圈绕组4的两端为信号输出端。
实施例6
本实施例对应技术方案六，一种改进的双级电流互感器，如图155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6；所述一次线圈绕组3绕制于所述主磁芯1和所述辅助磁芯2上，所述二次线圈绕组4的一部分绕组绕制于所述主磁芯1上，所述二次线圈绕组4的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯2上，所述辅助线圈绕组6的一部分绕组绕制于所述主磁芯1上，所述辅助线圈绕组6的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯2上；所述二次线圈绕组4的同名端与所述辅助线圈绕组6的同名端相连接；所述二次线圈绕组4的非同名端与所述辅助线圈绕组6的非同名端相连接；所述辅助线圈绕组6中的绕制于所述辅助磁芯2上的绕组的匝数等于所述二次线圈绕组4中的绕制于所述辅助磁芯2上的绕组的匝数；所述一次线圈绕组3的两端为电流输入端，所述二次线圈绕组4的两端为信号输出端。
实施例6中也可以采用与实施例5相同的减匝补偿来减小电流互感器的测量误差，以及对绕制于主磁芯1和辅助磁芯2上的绕组进行分折或合并，同样可以达到减小电流互感器的测量误差的目的。具体地，一种改进的双级电流互感器，如图155至图162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6；所述一次线圈绕组3绕制于所述主磁芯1和所述辅助磁芯2上；或者，所述一次线圈绕组3的一半绕组绕制于所述主磁芯1上，所述一次线圈绕组3的另一半绕组绕制于所述辅助磁芯2上；所述二次线圈绕组4的一部分绕组绕制于所述主磁芯1上，所述二次线圈绕组4的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯2上，或者，所述二次线圈绕组4的一部分绕组绕制于所述主磁芯1和所述辅助磁芯2上，所述二次线圈绕组4的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯2上；所述辅助线圈绕组6的一部分绕组绕制于所述主磁芯1上，所述辅助线圈绕组6的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯2上，或者，所述辅助线圈绕组6的一部分绕组绕制于所述主磁芯1和所述辅助磁芯2上，所述辅助线圈绕组6的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯2上；
所述二次线圈绕组4的同名端与所述辅助线圈绕组6的同名端相连接；所述二次线圈绕组4的非同名端与所述辅助线圈绕组6的非同名端相连接；所述辅助线圈绕组6中的绕制于所述辅助磁芯2上的绕组的匝数小于或等于所述二次线圈绕组4中的绕制于所述辅助磁芯2上的绕组的匝数；所述一次线圈绕组3的两端为电流输入端，所述二次线圈绕组4的两端为信号输出端。
当外部配置负载阻抗连接到改进的双级电流互感器的输出端时，并且满足“所述负载阻抗7的阻抗值与所述二次线圈绕组4的阻抗值和所述负载阻抗7的阻抗值之和的值的比值等于所述辅助线圈绕组6中的绕制于所述主磁芯1上的绕组的匝数与所述二次线圈绕组4中的绕制于所述主磁芯1上的绕组的匝数的比值”的条件时，实施例6的电流互感器与实施例5的电流互感器相比，具有相同的性能和具有同样低的测量误差。
以上为本发明的优选实施方式，并不限定本发明的保护范围，对于本领域技术人员根据本发明的设计思路做出的变形及改进，都应当视为本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种改进的双级电流互感器，其特征在于：包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈第一绕组、二次线圈第二绕组、辅助线圈绕组、负载阻抗、平衡阻抗；
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；
所述二次线圈第一绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈第一绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，所述二次线圈第一绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈第一绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，所述二次线圈第一绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈第一绕组绕制于所述主磁芯上；
所述二次线圈第二绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈第二绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，所述二次线圈第二绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈第二绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，所述二次线圈第二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；
所述二次线圈第一绕组的同名端和所述二次线圈第二绕组的非同名端以及所述辅助线圈绕组的非同名端相连接；
所述二次线圈第二绕组的同名端与所述平衡阻抗的一端相连接，所述平衡阻抗的另一端与所述辅助线圈绕组的同名端以及所述负载阻抗的一端相连接，所述负载阻抗的另一端与所述二次线圈第一绕组的非同名端相连接；
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一绕组的非同名端为信号输出端。
2.如权利要求1所述的一种改进的双级电流互感器，其特征在于：所述二次线圈第一绕组的阻抗值和所述负载阻抗的阻抗值之和的值与所述二次线圈第二绕组的阻抗值和所述平衡阻抗的阻抗值之和的值的比值等于所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数与所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数的比值，即：
其中：
R01：所述二次线圈第一绕组的阻抗值；
R02：所述二次线圈第二绕组的阻抗值；
R：所述负载阻抗的阻抗值；
Rs：所述平衡阻抗的阻抗值；
Ns11：所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数；
Ns21：所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数。
3.一种改进的双级电流互感器，其特征在于：包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈第一绕组、二次线圈第二绕组、辅助线圈绕组、负载阻抗；
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；
所述二次线圈第一绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈第一绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，所述二次线圈第一绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈第一绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，所述二次线圈第一绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈第一绕组绕制于所述主磁芯上；
所述二次线圈第二绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈第二绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，所述二次线圈第二绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈第二绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，所述二次线圈第二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；
所述二次线圈第一绕组的同名端与所述二次线圈第二绕组的非同名端以及所述辅助线圈绕组的非同名端相连接；
所述二次线圈第二绕组的同名端与所述辅助线圈绕组的同名端相连接；
所述负载阻抗连接在所述二次线圈第一绕组的非同名端和所述二次线圈第二绕组的同名端；
所述一次线圈绕组的两端为电流输入端；
所述二次线圈第二绕组的同名端和所述二次线圈第一绕组的非同名端为信号输出端。
4.如权利要求3所述的一种改进的双级电流互感器器，其特征在于：所述二次线圈第一绕组的阻抗值和所述负载阻抗的阻抗值之和的值与所述二次线圈第二绕组的阻抗值的比值等于所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数与所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数的比值，即：
其中：
R01：所述二次线圈第一绕组的阻抗值；
R02：所述二次线圈第二绕组的阻抗值；
R：所述负载阻抗的阻抗值；
Ns11：所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数；
Ns21：所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数。
5.一种改进的双级电流互感器，其特征在于：包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈第一绕组、二次线圈第二绕组、辅助线圈绕组、平衡阻抗；
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；
所述二次线圈第一绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈第一绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，所述二次线圈第一绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈第一绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，所述二次线圈第一绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈第一绕组绕制于所述主磁芯上；
所述二次线圈第二绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈第二绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，所述二次线圈第二绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈第二绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，所述二次线圈第二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；
所述二次线圈第一绕组的同名端和所述二次线圈第二绕组的非同名端以及所述辅助线圈绕组的非同名端相连接；
所述二次线圈第二绕组的同名端与所述平衡阻抗的一端相连接，所述平衡阻抗的另一端与所述辅助线圈绕组的同名端相连接；
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一绕组的非同名端为信号输出端。
6.一种改进的双级电流互感器，其特征在于：包括主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈第一绕组、二次线圈第二绕组、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；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；
所述二次线圈第一绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈第一绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，所述二次线圈第一绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈第一绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，所述二次线圈第一绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈第一绕组绕制于所述主磁芯上；
所述二次线圈第二绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈第二绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯和所述辅助磁芯上，所述二次线圈第二绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈第二绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，所述二次线圈第二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；
所述二次线圈第一绕组的同名端与所述二次线圈第二绕组的非同名端以及所述辅助线圈绕组的非同名端相连接；
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两端和所述二次线圈第二绕组的同名端以及所述二次线圈第一绕组的非同名端为信号输出端；或者，所述辅助线圈绕组的同名端和所述二次线圈第二绕组的同名端以及所述二次线圈第一绕组的非同名端为信号输出端；或者，所述二次线圈第二绕组的同名端与所述辅助线圈绕组的同名端相连接，所述辅助线圈绕组的同名端和所述二次线圈第一绕组的非同名端为信号输出端。
7.如权利要求1或权利要求2或权利要求3或权利要求4或权利要求5或权利要求6所述的一种改进的双级电流互感器，其特征在于：所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数与所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数之和的值小于或等于所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数与所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数之和的值，即：
(Ns11+Ns21)≤(Ns12+Ns22)
其中：
Ns11：所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数；
Ns21：所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数；
Ns12：所述二次线圈第一绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数；
Ns22：所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数。
8.如权利要求1或权利要求2或权利要求3或权利要求4或权利要求5或权利要求6所述的一种改进的双级电流互感器，其特征在于：所述辅助线圈绕组的匝数小于或等于所述二次线圈第二绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数。
9.一种改进的双级电流互感器，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、负载阻抗；
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；
所述二次线圈绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，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；或者，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；
所述辅助线圈绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，所述辅助线圈绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上；或者，所述辅助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，所述辅助线圈绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上；
所述二次线圈绕组的同名端与所述辅助线圈绕组的同名端相连接；
所述二次线圈绕组的非同名端与所述辅助线圈绕组的非同名端相连接；
所述负载阻抗连接在所述二次线圈绕组的两端；
所述辅助线圈绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数小于或等于所述二次线圈绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数；
所述负载阻抗的阻抗值与所述二次线圈绕组的阻抗值和所述负载阻抗的阻抗值之和的值的比值等于所述辅助线圈绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数与所述二次线圈绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数的比值，即：
其中：
Nf11：所述辅助线圈绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数；
Ns21：所述二次线圈绕组中的绕制于所述主磁芯上的绕组的匝数。
R01：所述二次线圈绕组的阻抗值；
R：所述负载阻抗的阻抗值；
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为信号输出端。
10.一种改进的双级电流互感器，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；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；
所述二次线圈绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，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；或者，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；
所述辅助线圈绕组的一部分绕组绕制于所述主磁芯上，所述辅助线圈绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上；或者，所述辅助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，所述辅助线圈绕组的另一部分绕组绕制于所述辅助磁芯上；
所述二次线圈绕组的同名端与所述辅助线圈绕组的同名端相连接；
所述二次线圈绕组的非同名端与所述辅助线圈绕组的非同名端相连接；
所述辅助线圈绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数小于或等于所述二次线圈绕组中的绕制于所述辅助磁芯上的绕组的匝数；
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为信号输出端。
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