CN108508397A - 一种用于交流电流测量的比较仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于交流电流测量的比较仪，比较仪包括传感头、前置放大器、功率扩展器及标准电阻，传感头包括环形检测铁芯、检测绕组、内层磁屏蔽铁芯、内、外层二次绕组及外层磁屏蔽铁芯；环形检测铁芯上绕有检测绕组，绕有检测绕组的环形检测铁芯置于具有环形空腔的内层磁屏蔽铁芯的空腔中，在内层磁屏蔽铁芯外绕有内层二次绕组，绕有内层二次绕组的内层磁屏蔽铁芯，然后整体置于具有环形空腔的外层磁屏蔽铁芯的空腔中，在外层磁屏蔽铁芯外绕有外层二次绕组。由内层磁屏蔽铁芯、内、外层二次绕组及外层磁屏蔽铁芯组成基于双级电流互感器原理的交流电流磁势平衡系统，测量精度高；内外层磁屏蔽铁芯构成的双重磁屏蔽铁芯结构抗干扰能力更强。

Description

一种用于交流电流测量的比较仪
技术领域
本发明属于电工技术中的电流测量设备，特别涉及一种用于交流电流的测量的比较仪。
背景技术
专利号ZL92104281.7题为“一种交流电流比较仪”，它由测量头和电子放大系统两部分组成，其测量头为开口式，主铁芯由硅钢片卷绕而成，外面绕有检测绕组和监视绕组，磁屏蔽铁芯外面绕上补偿绕组和二次绕组；当测量头一次绕组通过被测交流电流时，二次绕组即产生感应二次电流，该电流流过二次绕组，经磁屏蔽铁芯耦合产生一个与被测电流相反的磁势，由于这种磁势安匝差作用于检测绕组，检测信号通过电子放大、反馈，得到补偿二次电流的激磁电流，使其磁势安匝差趋近于零。该装置用作工业现场检定互感器的精密测试仪器，但存在以下缺陷：工业现场外界干扰磁场严重，该装置测量头为开口结构，抗强烈的外界干扰磁场能力有限，结果影响到现场实际测量精度，工业应用受到限制。
由此可见，现有交流电流比较仪存在抗外界干扰磁场能力不足、影响到实际测量精度的技术问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷，本发明提供了一种用于交流电流测量的比较仪，由此解决现有技术交流电流测量头及比较仪存在抗外界干扰磁场不足、影响到实际测量精度的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于交流电流测量的比较仪，该比较仪包括：
传感头、前置放大器、功率扩展器及标准电阻；传感头包括环形检测铁芯、检测绕组、内层磁屏蔽铁芯、内层二次绕组、外层磁屏蔽铁芯、外层二次绕组；环形检测铁芯上绕有检测绕组，绕有检测绕组的环形检测铁芯置于具有环形空腔的内层磁屏蔽铁芯的空腔中，在内层磁屏蔽铁芯外绕有内层二次绕组，绕有内层二次绕组的内层磁屏蔽铁芯置于具有环形空腔的外层磁屏蔽铁芯的空腔中，在外层磁屏蔽铁芯外绕有外层二次绕组；
外层二次绕组的异名端与内层二次绕组的异名端相连并接地，外层二次绕组的同名端与内层二次绕组的同名端相连，并同时连接到标准电阻的一端，标准电阻的另一端接地；检测绕组的同名端连接前置放大器的同相输入端，前置放大器的输出端连接功率扩展器的输入端，功率扩展器的输出端同时连接前置放大器的反相输入端和检测绕组的异名端，检测绕组的同名端与外层二次绕组及内层二次绕组的同名端连接在一起。
进一步的，内层磁屏蔽铁芯及外层磁屏蔽铁芯均由冷轧硅钢带卷绕成环状并退火处理后拼装而成；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。
进一步地，外层二次绕组、内层二次绕组和检测绕组匝数相同。
进一步地，外层二次绕组、内层二次绕组和检测绕组匝数均在500～5000匝范围内。
总体而言，通过本发明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)本发明合理地将绕有检测绕组的环形检测铁芯置于具有环形空腔的内层磁屏蔽铁芯的空腔中，在内层磁屏蔽铁芯外绕有内层二次绕组，然后整体置于具有环形空腔的外层磁屏蔽铁芯的空腔中，在外层磁屏蔽铁芯外绕有外层二次绕组；这样由内层磁屏蔽铁芯及外层磁屏蔽铁芯组成了双重磁屏蔽铁芯结构，更好防护工业现场强烈的外界干扰磁场对环形检测铁芯及检测绕组的干扰，双重磁屏蔽铁芯技术与现有单层磁屏蔽铁芯技术相比，在使用相同数量的铁芯材料时，其屏蔽效能提高一倍以上；
(2)本发明由内层磁屏蔽铁芯、内层二次绕组、外层磁屏蔽铁芯和外层二次绕组，组成了基于双级电流互感器原理的交流电流磁势平衡系统，双级电流互感器技术与现有单级电流互感器技术相比，其磁势平衡准确度即测量精度，提高两个精度等级以上。
附图说明
图1为本发明提供的用于交流电流测量的比较仪中传感头外型图；
图2为本发明提供的用于交流电流测量的比较仪中传感头截面图；
图3为本发明提供的用于交流电流测量的比较仪电路图。
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。
图1所示，一种用于交流电流测量的传感头外型图，其截面如图2所示：环形检测铁芯C1上绕有检测绕组WD，将绕有检测绕组WD的环形检测铁芯C1，置于具有环形空腔的内层磁屏蔽铁芯C2的空腔中，在内层磁屏蔽铁芯C2外绕有内层二次绕组WE，然后整体置于具有环形空腔的外层磁屏蔽铁芯C3的空腔中，在外层磁屏蔽铁芯C3外绕有外层二次绕组W2。
图3给出了一种新型交流电流比较仪的电路图。一次绕组W1即传输被测交流电流I1的母线，从如图1所示的传感头中心圆孔穿过。外层二次绕组W2的异名端与内层二次绕组WE的异名端相连并接地，外层二次绕组W2的同名端与内层二次绕组WE的同名端相连，并同时连接到标准电阻RS的一端，标准电阻RS的另一端接地；检测绕组WD的同名端连接前置放大器A的同相输入端，前置放大器A的输出端连接功率扩展器B的输入端，功率扩展器B的输出端同时连接前置放大器A的反相输入端和检测绕组WD的异名端，检测绕组WD的同名端与外层二次绕组W2及内层二次绕组WE的同名端连接在一起。
本装置投入运行后，由内层磁屏蔽铁芯C2、内层二次绕组WE、外层磁屏蔽铁芯C3和外层二次绕组W2，组成的基于双级电流互感器原理的交流电流磁势安匝平衡系统，得到双级电流互感器磁势平衡电流IS，该平衡电流IS存在激磁电流的误差，该误差磁势经环形检测铁芯C1和检测绕组WD，将检测信号送入由前置放大器A、功率扩展器B组成的电子放大驱动系统，得到补偿的激磁电流IM，双级电流互感器磁势平衡电流IS叠加补偿的激磁电流IM后，得到准确的二次交流电流I2，实现了一次与二次安匝的完全平衡，即I1W1＝I2W2(W2＝WE＝WD)，二次交流电流I2流经标准电阻RS得电压信号I2RS，以供计算机等仪器采样的需要。
本发明所设置的基于双级电流互感器原理的交流电流磁势平衡系统，与现有技术单级电流互感器技术相比，其磁势平衡准确度即测量精度提高两个精度等级以上，更好地保障了本发明的整机技术性能。
本发明的双级电流互感器的两铁芯：内层磁屏蔽铁芯C2和外层磁屏蔽铁芯C3，不仅是其工作原理的需要，而且也构成了由内层磁屏蔽铁芯C2、外层磁屏蔽铁芯C3合理组成的双重磁屏蔽体的需要，双重磁屏蔽技术与现有单层磁屏蔽技术相比，在使用相同数量的铁芯材料情况下，前者比后者的屏蔽效能提供一倍以上，更好地防护了工业现场强烈的外界干扰磁场对环形检测铁芯及检测绕组的干扰，再进一步保证了整机技术性能。
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 (4)

1.一种用于交流电流测量的比较仪，其特征在于，包括：传感头、前置放大器(A)、功率扩展器(B)及标准电阻(Rs)；
传感头包括环形检测铁芯(C1)、检测绕组(WD)、内层磁屏蔽铁芯(C2)、内层二次绕组(WE)、外层磁屏蔽铁芯(C3)及外层二次绕组(W2)；
所述环形检测铁芯(C1)上绕有所述检测绕组(WD)，绕有所述检测绕组(WD)的所述环形检测铁芯(C1)置于具有环形空腔的内层磁屏蔽铁芯(C2)的空腔中，在内层磁屏蔽铁芯(C2)外绕有内层二次绕组(WE)，绕有内层二次绕组(WE)的内层磁屏蔽铁芯(C2)置于具有环形空腔的外层磁屏蔽铁芯(C3)的空腔中，在外层磁屏蔽铁芯(C3)外绕有外层二次绕组(W2)；
所述外层二次绕组(W2)的异名端与内层二次绕组(WE)的异名端相连并接地，外层二次绕组(W2)的同名端与内层二次绕组(WE)的同名端相连，并同时连接到标准电阻(Rs)的一端，标准电阻(Rs)的另一端接地；检测绕组(WD)的同名端连接前置放大器(A)的同相输入端，前置放大器(A)的输出端连接功率扩展器(B)的输入端，功率扩展器(B)的输出端同时连接前置放大器(A)的反相输入端和检测绕组(WD)的异名端，检测绕组(WD)的同名端与外层二次绕组(W2)及内层二次绕组(WE)的同名端连接在一起。
2.如权利要求1所述的比较仪，其特征在于，所述内层磁屏蔽铁芯(C2)及外层磁屏蔽铁芯(C3)均由冷轧硅钢带卷绕成环状并退火处理后拼装而成；所述环形检测铁芯(C1)通过冷轧硅钢带卷绕成环状并退火处理后制得。
3.如权利要求1或2所述的比较仪，其特征在于，所述外层二次绕组(W2)、内层二次绕组(WE)和检测绕组(WD)匝数相同。
4.如权利要求1或2所述的比较仪，其特征在于，所述外层二次绕组(W2)、内层二次绕组(WE)和检测绕组(WD)匝数均在500～5000匝范围内。
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