CN108020705A - 用于三相电能表的电流采样电路 - Google Patents
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Abstract
用于三相电能表的电流采样电路，包括电流采样信号输出的两端，所述电流采样信号输出一端分别连接电阻Rc1一端、电阻Rc2一端，所述电流采样信号输出另一端分别连接电阻Rc3一端、电阻Rc4一端，所述电阻Rc2另一端、电阻Rc3另一端接地。采用本电路增强了电能表抗短时大电流(过载)和脉冲电流的能力，彻底解决了电能表防潜飞走问题，使用无后顾之忧，有效地保证了电能表的正常运行；提高了三相电能表产品计量的准确度、稳定性和可靠性；有利于电力部门更好地电力管理，合理地进行电力调度；节约了PCB板使用面积和空间，节约了国家资源，减少了不必要的浪费，有效地降低了产品的成本，同时提高了产品的质量、使用寿命和竞争力。
Description
技术领域
本发明属于电子电表技术领域，具体涉及用于三相电能表的电流采样电路。
背景技术
三相电能表，作为用于测量电压输出的电能的工具，在实际生活中各个领域的被广泛应用。为实现记录负载消耗，三相电能表的内部结构中都会用到电流采样电路。
目前常用的三相电能表电流采样电路如图1所示，利用三相电能表内部电流互感器的次级电流采样信号线输入插座JB两端分别接电感LB1和电感LB2，电感LB1、电感LB2分别与电阻RB3、电阻RB6连接，在电感LB1与电阻电阻RB3的连接线、电感LB2与电阻电阻RB6的连接线上并联多个电容、电阻，多个并联电路具体为：电容CB1与电容CB2串联的电路、电阻RB1、电阻RB2、电阻RB7与电阻RB8串联的电路；在电阻RB3另一端、电阻RB6另一端之间接电容CB3与电容CB4串联的电路。整个电路中LB1和LB2采用贴片磁珠；电容CB1和电容CB2、电容CB3和电容CB4为贴片电容，起到高频滤波的作用；电阻RB1、电阻RB2、电阻RB3、电阻RB6、电阻RB7、电阻RB8组成电流采样网络，但是这种电路存在如下缺点：
1.对采样电阻RB1、RB2的精密度(即要求温漂小、准确度高)要求较高，一旦选择不当就容易造成电能表出现误差偏正超差，甚至飞走现象。原因是在较大的电力用户中特别是常规负荷中的短时工作负荷如：
1)、机床横梁升降机、刀架快速移动电动机、闸门电动机等；
2)、反复短时工作负荷，如起重机、电梯、行车、电焊机等；
3)、再如特殊负荷中的动态负荷，如轧钢机、电动汽车充电桩等；
4)、冲击负荷，如炼钢电弧炉、高铁电力机车等；
电力用于上述机器或设备中，使电力用户的三相电能表在电流采样电路需要考虑短时大电流或脉冲电流冲击的处理，如果采样电阻是采用普通的薄膜贴片电阻的话，很难达到抗短时大电流或脉冲电流冲击的作用。从电路中可以知道，尤其是采样电阻RB1、RB2两个精密电阻需要承受最大的电流。经过长时间的短时大电流或脉冲电流多次冲击后，其贴片电阻阻值往往产生较大变化(如阻值增大)，有的甚至损坏而开路；造成的直接结果就是并联下的采样电阻组的总阻值减小，最终使得IBP和IPN两端的采样信号电压增大，从而导致电能表偏正超差甚至飞走。
2.在电流采样电路的电流信号输入端的电感LB1和电感LB2为贴片磁珠(电感)是起到高频滤波的作用，但这种设置对短时大电流或脉冲电流往往是起不了作用，现实中也极少存在高频电压信号的情况；同时电流采样电路中电容CB1和电容CB2、电容CB3和电容CB4均起到高频滤波的作用，设置无法实现高频滤波功能的两个电感，设置多个电容及电阻用于实现高频滤波功能，存在元件设置的浪费，增加了布线成本及工序，使得整个电能表的制造成本较高。
因此需要对传统的三相电能表的电流采样电路进行改进。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种用于三相电能表的电流采样电路。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
用于三相电能表的电流采样电路，包括电流采样信号输出的两端，所述电流采样信号输出一端分别连接电阻Rc1一端、电阻Rc2一端，所述电流采样信号输出另一端分别连接电阻Rc3一端、电阻Rc4一端，所述电阻Rc2另一端、电阻Rc3另一端接地。
进一步，所述电阻Rc2和电阻Rc3选用厚膜电阻。
更进一步，所述厚膜电阻为陶瓷柱状厚膜电阻。
进一步，所述电阻Rc2另一端、电阻Rc1另一端分别与一电容CC7两端连接。
更进一步，所述电阻Rc3另一端、电阻Rc4另一端分别与一电容CC9两端连接。
更进一步，所述电容CC7、电容CC9采用贴片电容。
更进一步，所述电容CC7、电容CC9采用精度为±5％、NPO材质的贴片电容。
更进一步，所述电容CC7、电容CC9采用相同规格的电容，和/或，所述电容CC7、电容CC9的取值范围为22nF-33nF。
进一步，所述电阻Rc2、电阻Rc3采用相同大小的阻值；和/或，所述电阻Rc2、电阻Rc3取值范围5.1Ω-7.5Ω之间。
更进一步，所述电阻Rc1、电阻Rc43采用相同大小的阻值；和/或，所述电阻Rc1、电阻Rc4取值范围1kΩ-1.2kΩ之间。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
1、采用本发明的电路增强了电能表抗短时大电流(过载)和脉冲电流的能力，彻底解决了电能表防潜飞走问题，使用无后顾之忧，有效地保证了电能表的正常运行；
2、提高了三相电能表产品计量的准确度、稳定性和可靠性；
3、有利于电力部门更好地电力管理，特别是掌握用户的负荷情况，以及总线的负荷情况，合理地进行电力调度；
4、相比传统电路，本电路所采用的元器件更少，节约了PCB板使用面积和空间，节约了国家资源，减少了不必要的浪费，有效地降低了产品的成本，同时提高了产品的质量、使用寿命和竞争力。
附图说明
图1是现有的三相电能表电流采样电路图；
图2是本发明的三相电能表电流采样电路图；
图3是本发明的三相电能表电流采样原理图。
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。
本实施例公开了用于三相电能表的电流采样电路，如图2及图3所示，电路包括电流采样信号输出的两端，所述电流采样信号输出一端分别连接电阻Rc1一端、电阻Rc2一端，所述电流采样信号输出另一端分别连接电阻Rc3一端、电阻Rc4一端，所述电阻Rc2另一端、电阻Rc3另一端接地。
本实施例中，电阻Rc2和电阻Rc2选用陶瓷柱状厚膜电阻。
作为一种优选的具体实施方式，还可以在电阻Rc2另一端、电阻Rc1另一端分别与一电容CC7两端连接，和/或，电阻Rc3另一端、电阻Rc4另一端分别与一电容CC9两端连接。
其中，电容CC7采用贴片电容，电容CC9也采用贴片电容。
本电流采样电路，采用在电流采样信号输出端的采样电阻旁并联一个电容进行高频滤波，无需像传统采样电路那样设置多个电容。另外将采样电阻RC2和RC3选用温度系数小和抗短时大电流(过载)和脉冲电流的能力强的陶瓷柱状厚膜电阻(在陶瓷体外绕金属膜)，即可避免电阻阻值甚至损坏而开路故障的发生，从而确保和提高电能表的质量。本电流电路将传统的薄膜电阻改为柱状陶瓷厚膜电阻优点是：温漂小、温度系数好，抗短时大电流(过载)和脉冲电流的能力强，如果采用柱状MELF型陶瓷厚膜电阻(在陶瓷体外绕金属膜)具有较强抗冲击能力。
如图3所示，电流经电流互感器后，电流信号通过电流采样信号输出的两端进入电流采用电路，最后进入计量芯片，利用本电路有效提高了抗冲击能力，保证了电能表计量的准确度、稳定性和可靠性。
本实施例在实验测试时采用的主要技术指标为：
1)、交流电压试验：线路对地电压4kV；
2)、脉冲电压试验：线路对地电压6kV；
3)、基本误差：0.2Ib～Imax:±0.3；
0.05Ib～0.1Ib:±0.5；
4)、外部恒定磁场感应影响：误差变差限值±1.0内；
5)、工频磁场影响：误差变差限值±2.0内。
本实施例中电阻Rc2、电阻Rc3的型号规格、阻值是相同的，取值范围5.1Ω-7.5Ω之间，电阻Rc1、电阻Rc4的型号规格、阻值是相同的，取值范围1kΩ-1.2kΩ之间，以上电阻都采用精度为±1％、50ppm抗短时过负荷能力强的“威世公司”的柱状贴片电阻；电容CC7和电容CC9的型号规格、容值是相同的，且具有温漂小、精度高的电容，取值范围22nF-33nF之间，以上电容都采用精度为±5％、NPO材质或更好材质的贴片电容。
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.用于三相电能表的电流采样电路，包括电流采样信号输出的两端，其特征在于，所述电流采样信号输出一端分别连接电阻Rc1一端、电阻Rc2一端，所述电流采样信号输出另一端分别连接电阻Rc3一端、电阻Rc4一端，所述电阻Rc2另一端、电阻Rc3另一端接地。
2.根据权利要求1所述的用于三相电能表的电流采样电路，其特征在于，所述电阻Rc2和电阻Rc2选用厚膜电阻。
3.根据权利要求2所述的用于三相电能表的电流采样电路，其特征在于，所述厚膜电阻为陶瓷柱状厚膜电阻。
4.根据权利要求1-3任一所述的用于三相电能表的电流采样电路，其特征在于，所述电阻Rc2另一端、电阻Rc1另一端分别与一电容CC7两端连接。
5.根据权利要求4所述的用于三相电能表的电流采样电路，其特征在于，所述电阻Rc3另一端、电阻Rc4另一端分别与一电容CC9两端连接。
6.根据权利要求5所述的用于三相电能表的电流采样电路，其特征在于，所述电容CC7、电容CC9采用贴片电容。
7.根据权利要求5所述的用于三相电能表的电流采样电路，其特征在于，所述电容CC7、电容CC9采用精度为±5％、NPO材质的贴片电容。
8.根据权利要求5所述的用于三相电能表的电流采样电路，其特征在于，所述电容CC7、电容CC9采用相同规格的电容，和/或，所述电容CC7、电容CC9的取值范围为22nF-33nF。
9.根据权利要求1所述的用于三相电能表的电流采样电路，其特征在于，所述电阻Rc2、电阻Rc3采用相同大小的阻值；和/或，所述电阻Rc2、电阻Rc3取值范围5.1Ω-7.5Ω之间。
10.根据权利要求1所述的用于三相电能表的电流采样电路，其特征在于，所述电阻Rc1、电阻Rc43采用相同大小的阻值；和/或，所述电阻Rc1、电阻Rc4取值范围1kΩ-1.2kΩ之间。
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