CN107942124A - 一种直流电流比较测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流电流比较测量装置，属于电工技术中的电流测量领域，包括传感头、激磁变压器、第一电阻器、第二电阻器、带通滤波器、解调器、前置放大器、低通滤波器、总加器、调节器和功率放大器，本发明中两调制检测绕组的同名端极性反相串联连接，实现了被测一次电流中交流纹波在两调制检测绕组中感应电势的抵消，消除了对调制器输出信号的干扰，保证了装置的稳定运行。两激磁绕组的同名端极性同相连接，因为两激磁回路是分开独立的，只有一点存在电的联系，不会发生两激磁电路之间产生回路电流形成的干扰，进一步保证了装置的稳定运行。
Description
技术领域
本发明属于电工技术中的电流测量领域，更具体地，涉及一种直流电流比较测量装置。
背景技术
《计量学报》2003年4月第24卷第2期公开的“双重磁检测器电流比较仪的开环特性研究”，它是将磁调制器与磁放大器的传输特性有机结合起来，克服传统磁调制器的开环传输特性曲线有若干过零点的缺陷和弊端。即磁放大器安置于磁调制器之中，它们使用共同的一对检测铁芯和线圈，以及共同的磁屏蔽铁芯与反馈绕组，构成了双重磁检测器直流大电流传感理论与方法。但这种装置存在如下缺点：该一对检测铁芯线圈的同名端极性形成了同相串联连接，而工业生产中被测母线一次直流电流中，不可避免地含有交流纹波电流，该交流纹波电流在一对检测铁芯线圈中感应的电势不但不能抵消，而且直接相加，并且叠加在磁调制器的检测信号上，造成磁调制器检测信号的严重干扰，影响装置的稳定运行，装置的工业现场使用受到限制。
由此可见，现有技术存在磁调制器检测信号受到严重干扰、难以稳定运行的技术问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷，本发明提供了一种直流电流比较测量装置，由此解决现有技术存在磁调制器检测信号受到严重干扰、难以稳定运行的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种直流电流比较测量装置，包括传感头、激磁变压器、第一电阻器、第二电阻器、带通滤波器、解调器、前置放大器、低通滤波器、总加器、调节器和功率放大器，
所述传感头包括形状相同的第一环形检测铁芯和第二环形检测铁芯，第一环形检测铁芯和第二环形检测铁芯上分别绕有匝数相同的第一调制检测绕组、第二调制检测绕组，第一调制检测绕组和第二调制检测绕组的外面包覆静电屏蔽层，然后将它们整体置于具有环形空腔结构的磁屏蔽铁芯的空腔中，在磁屏蔽铁芯外面绕有反馈绕组；
所述激磁变压器的副方具有电压相同的第一激磁绕组和第二激磁绕组，所述第一激磁绕组的同名端与第一调制检测绕组的异名端相连，第一激磁绕组的异名端与第一电阻器的一端连接，第一电阻器的另一端与第一调制检测绕组的同名端相连；第二激磁绕组的异名端与第二调制检测绕组的异名端相连，第二激磁绕组的同名端与第二电阻器的一端连接，第二电阻器的另一端与第二调制检测绕组的同名端及接地点同时连接并接地；第一调制检测绕组的异名端与第二调制检测绕组的异名端连接在一起，第一调制检测绕组的同名端连接到带通滤波器的输入端，带通滤波器的输出端连接到解调器的输入端；第二激磁绕组的同名端连接到前置放大器的输入端，前置放大器的输出端与低通滤波器的输入端相连，低通滤波器的输出端与解调器的输出端，同时连接到总加器的输入端，总加器的输出端连接到调节器的输入端，调节器的输出端连接到功率放大器的输入端，功率放大器的输出端与反馈绕组的同名端连接，反馈绕组的异名端与接地点相连并接地。
进一步的，所述静电屏蔽层的材料为铜箔，所述第一环形检测铁芯和第二环形检测铁芯由冷轧硅钢带卷绕成环状并退火处理后得到，所述磁屏蔽铁芯由冷轧硅钢带卷绕成环状并退火处理后拼装而成。
进一步的，第一电阻器和第二电阻器的电阻值相等，所述电阻值小于等于100欧姆。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明中两调制检测绕组的同名端极性反相串联连接，实现了被测一次电流中交流纹波在两调制检测绕组中感应电势的抵消，消除了对调制器输出信号的干扰，保证了装置的稳定运行。
(2)本发明中两激磁绕组的同名端极性同相连接，因为两激磁回路是分开独立的，只有一点存在电的联系，不会发生两激磁电路之间产生回路电流形成的干扰，进一步保证了装置的稳定运行。
(3)本发明装置在使用时，被测一次直流电流的检测信号由磁调制器和磁放大器的双重检测信号叠加，该双重检测信号既有来自于磁调制器传输特性在零安匝附近灵敏度高、线性度好的特点，也具有磁放大器的传输特性单质性好的特点，达到消除虚假平衡点的目的。
附图说明
图1为本发明的传感头外型示意图；
图2为本发明的传感头截面示意图；
图3为本发明的电路示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明的传感头外型为圆环状，其截面如图2所示，用冷轧硅钢带卷绕后经退火处理，制成形状相同的第一环形检测铁芯C1和第二环形检测铁芯C2，第一环形检测铁芯C1和第二环形检测铁芯C2上分别绕有匝数相同的第一调制检测绕组WD1、第二调制检测绕组WD2，经拼装后在第一调制检测绕组WD1和第二调制检测绕组WD2的外面包上铜箔，作为静电屏蔽层K，然后将它们整体置于具有环形空腔结构的冷轧硅钢磁屏蔽铁芯C的空腔中，在磁屏蔽铁芯C外面绕有反馈绕组W2。图3所示的被测一次直流电流I1的母线W1从如图1所示的传感头中心圆孔穿过。
如图3所示，本发明中，激磁变压器T的第一激磁绕组WT1的同名端与第一调制检测绕组WD1的异名端相连，第一激磁绕组WT1的异名端与第一电阻器R1的一端连接，第一电阻器R1的另一端与第一调制检测绕组WD1的同名端相连；第二激磁绕组WT2的异名端与第二调制检测绕组WD2的异名端相连，第二激磁绕组WT2的同名端与第二电阻器R2的一端连接，第二电阻器R2的另一端与第二调制检测绕组WD2的同名端及接地点同时连接并接地，第一调制检测绕组WD1的异名端与第二调制检测绕组WD2的异名端连接在一起，第一调制检测绕组WD1的同名端连接到带通滤波器A的输入端，带通滤波器A的输出端连接到解调器B的输入端；第二激磁绕组WT2的同名端连接到前置放大器F的输入端，前置放大器F的输出端与低通滤波器E的输入端相连，低通滤波器E的输出端与解调器B的输出端，同时连接到总加器D的输入端，总加器D的输出端连接到调节器G的输入端，调节器G的输出端连接到功率放大器H的输入端，功率放大器H的输出端与反馈绕组W2的同名端连接，反馈绕组W2的异名端与接地点相连并接地。
本装置投入运行后，在交流电压U的作用下，激磁变压器T的两个激磁绕组WT1、WT2的激磁电压分别通过电阻器R1、R2，和调制检测绕组WD1、WD2，对环形检测铁芯C1、C2励磁，它们共同组成了双铁芯的磁调制器工作回路，从P点获取磁调制器直流检测电压信号V1；同时每个铁芯绕组激磁回路，构成了单铁芯磁放大器回路，其激磁电流波形反映被测直流电流大小，从Q点获取磁放大器直流检测电压信号V2；电压信号V1、V2分别经带通滤波器A、解调器B，及前置放大器F、低通滤波器E处理后，进入总加器D叠加，得到由磁调制器和磁放大器双重磁检测器对被测一次直流电流I1的检测信号，该双重磁检测信号既有来自于磁调制器传输特性在零安匝附近灵敏度高、线性度好的特点，也具有磁放大器的传输特性单质性好的特点，达到消除虚假平衡点的目的。
本发明将两调制检测绕组WD1、WD2的同名端极性反相串联连接，实现了被测一次直流电流I1中交流纹波在两调制检测绕组中感应电势的抵消，消除了对调制器输出信号的干扰，保证了装置的稳定运行；两激磁绕组WT1、WT2的同名端极性的同相连接，因为两激磁回路是分开独立的，只有一点存在电的联系，不会发生两激磁电路之间产生回路电流形成的干扰，进一步保证了装置的稳定运行。
总加器D输出的双重检测信号经调节器G、功率放大器H得到二次反馈电流I2流经反馈绕组W2，得到被测一次直流电流安匝与二次反馈电流安匝的磁势平衡I1W1＝I2W2，通常W1为1匝，W2为多匝，这样二次反馈电流就能准确地反映被测一次直流电流I2＝(W1/W2)·I1，其比率系数为固定的匝数比。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种直流电流比较测量装置，其特征在于，包括传感头、激磁变压器、第一电阻器、第二电阻器、带通滤波器、解调器、前置放大器、低通滤波器、总加器、调节器和功率放大器，
所述传感头包括第一环形检测铁芯、第二环形检测铁芯、第一调制检测绕组、第二调制检测绕组、静电屏蔽层、磁屏蔽铁芯和反馈绕组，所述第一环形检测铁芯和第二环形检测铁芯的形状相同，第一环形检测铁芯和第二环形检测铁芯上分别绕有匝数相同的第一调制检测绕组、第二调制检测绕组，第一调制检测绕组和第二调制检测绕组的外面包覆静电屏蔽层后置于具有环形空腔结构的磁屏蔽铁芯的空腔中，在磁屏蔽铁芯外面绕有反馈绕组；
所述激磁变压器的副方具有电压相同的第一激磁绕组和第二激磁绕组，所述第一激磁绕组的同名端与第一调制检测绕组的异名端相连，第一激磁绕组的异名端与第一电阻器的一端连接，第一电阻器的另一端与第一调制检测绕组的同名端相连；第二激磁绕组的异名端与第二调制检测绕组的异名端相连，第二激磁绕组的同名端与第二电阻器的一端连接，第二电阻器的另一端与第二调制检测绕组的同名端及接地点同时连接并接地；第一调制检测绕组的异名端与第二调制检测绕组的异名端连接在一起，第一调制检测绕组的同名端连接到带通滤波器的输入端，带通滤波器的输出端连接到解调器的输入端；第二激磁绕组的同名端连接到前置放大器的输入端，前置放大器的输出端与低通滤波器的输入端相连，低通滤波器的输出端与解调器的输出端，同时连接到总加器的输入端，总加器的输出端连接到调节器的输入端，调节器的输出端连接到功率放大器的输入端，功率放大器的输出端与反馈绕组的同名端连接，反馈绕组的异名端与接地点相连并接地。
2.如权利要求1所述的一种直流电流比较测量装置，其特征在于，所述静电屏蔽层的材料为铜箔，所述第一环形检测铁芯和第二环形检测铁芯由冷轧硅钢带卷绕成环状并退火处理后得到，所述磁屏蔽铁芯由冷轧硅钢带卷绕成环状并退火处理后拼装而成。
3.如权利要求1或2所述的一种直流电流比较测量装置，其特征在于，所述第一电阻器和第二电阻器的电阻值相等，所述电阻值小于等于100欧姆。
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