CN111785510B - 一种制备高准确级双级钳形电流互感器的方法 - Google Patents

一种制备高准确级双级钳形电流互感器的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种制备高准确级双级钳形电流互感器的方法，采用了双级结构，具有主绕组和辅助绕组，其准确级可以提高1个数量级，也就是能从现有的0.2级钳形电流互感器提高至0.02级，为高精确度交流电流测量应用提供技术支撑。

Description

一种制备高准确级双级钳形电流互感器的方法
技术领域
本发明涉及电流互感器技术领域，尤其是一种制备高准确级双级钳形电流互感器的方法。
背景技术
现有钳形电流互感器均是采用单线圈绕制的方法，采用的磁芯是由两个“半磁芯”组成，分别在每个“半磁芯”上绕制N2/2匝数的线圈，然后将两个线圈串联起来组成完整的N2匝线圈。其电流比等于匝数反比，因此I1/I2＝N2/Na，其中Na＝1匝。例如N2＝2000t，额定一次电流I1为5A，则二次额定输出电流I2＝2.5mA。虽然有些性能较好的钳形电流互感器采用高磁导率的铁镍合金(1J85)为磁芯材料，但由于采用两个“半磁芯”，存在两个接触面，其磁芯的磁导率大幅度下降，因此这种钳形电流互感器的准确级都做不高，最高只能到0.2级。即使市面上宣称0.1级的钳形电流互感器，经过实际误差测定也只能达到0.2级。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种制备高准确级双级钳形电流互感器的方法，采用了双级结构，具有主绕组和辅助绕组，其准确级可以提高1个数量级，为高精确度测量应用提供技术支撑。
为解决上述技术问题，本发明提供一种制备高准确级双级钳形电流互感器的方法，包括如下步骤：
(1)在主磁芯BCX上绕制Nb匝，制作出二次补偿绕组，其输出端子为b1b2；
(2)在主磁芯BCT的基础上叠加一个辅助磁芯ACX，再次绕制N2匝，制作出二次供电绕组，其输出端子为k1k2。
一种制备高准确级双级钳形电流互感器的方法，包括如下步骤：
(1)在辅助磁芯ACX上绕制二次供电绕组N2匝，制作出供电线圈；
(2)在主磁芯BCX上绕制N2匝，作为第2一次绕组；然后另外绕Nb匝，制作出二次补偿绕组，其输出端子为b1b2；
(3)将辅助磁芯ACX的供电绕组与主磁芯BCX上第2一次绕组串联，共同作为主绕组输出k1k2。
优选的，在辅助磁芯ACX绕制的供电绕组与单级钳形电流互感器无异，其理论输出电流
Figure BDA0002564451580000021
等于一次电流
Figure BDA0002564451580000022
由于电流互感器存在误差，实际辅助磁芯ACX的供电绕组输出电流
Figure BDA0002564451580000023
有一定的误差
Figure BDA0002564451580000024
辅助磁芯ACX供电绕组准确级大约0.2级；
Figure BDA0002564451580000025
优选的，主磁芯BCX具有两个一次绕组，一个为穿心1匝的一次电流绕组Na，Na＝1；另一个是匝数为N2的第2一次绕组，这个绕组输入电流为
Figure BDA0002564451580000026
根据电流互感器安匝数平衡原理：此时主磁芯BCX的二次补偿绕组输出二次电流
Figure BDA0002564451580000027
为以下公式：
Figure BDA0002564451580000028
Figure BDA0002564451580000029
若N2＝Nb，则
Figure BDA00025644515800000210
此时可以认为辅助磁芯ACX的误差电流
Figure BDA00025644515800000211
乘以主磁芯BCX第2一次绕组匝数N2作为主绕组的一次安匝数；
此时由于
Figure BDA00025644515800000212
安匝数很小，主磁芯处于低磁密状态，主磁芯的准确级较低，一般在1级至10级左右；
整套双级钳形电流互感器的输出电流
Figure BDA00025644515800000213
为以下公式：
Figure BDA00025644515800000214
在大多数应用情况下N2＝Nb；
Figure BDA00025644515800000215
Figure BDA00025644515800000216
由于将辅助磁芯ACX误差电流再通过一个10级的主磁芯测量出来输出补偿电流
Figure BDA00025644515800000217
并于辅助磁芯的二次供电电流
Figure BDA00025644515800000218
相叠加输出，因此其准确级为主磁芯准确级与辅助磁芯准确级相乘，若辅助磁芯准确级为0.2级，主磁芯准确级为10级，则两者相乘准确度等级为0.02级。
本发明的有益效果为：与单级钳形电流互感器相比，由于采用了双级结构，具有主绕组和辅助绕组，其准确级可以提高1个数量级，也就是能从现有的0.2级钳形电流互感器提高至0.02级，为高精确度交流电流测量应用提供技术支撑。
附图说明
图1为本发明的双级钳形电流互感器叠放绕制原理示意图。
图2为本发明的双级钳形电流互感器独立绕制原理示意图。
图3为本发明的双级钳形电流互感器独立绕制结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种制备高准确级双级钳形电流互感器的方法，包括如下步骤：
(1)在主磁芯BCX上绕制Nb匝，制作出二次补偿绕组，其输出端子为b1b2；
(2)在主磁芯BCT的基础上叠加一个辅助磁芯ACX，再次绕制N2匝，制作出二次供电绕组，其输出端子为k1k2。
如图2和图3所示，一种制备高准确级双级钳形电流互感器的方法，包括如下步骤：
(1)在辅助磁芯ACX上绕制二次供电绕组N2匝，制作出供电线圈；
(2)在主磁芯BCX上绕制N2匝，作为第2一次绕组；然后另外绕Nb匝，制作出二次补偿绕组，其输出端子为b1b2；
(3)将辅助磁芯ACX的供电绕组与主磁芯BCX上第2一次绕组串联，共同作为主绕组输出k1k2。
采用图1绕组的QXCT，比图2绕制方法简单，省却了1组一次线圈和一组二次线圈的绕制，采用叠放的方法使得两组线圈共享。由于钳形电流互感器采用开口磁芯，两个磁芯叠放同时绕制的时候，不易保证安装公差足够小，从而不易让两组磁芯的开口磁芯接触面都能有效稳定的接触。若没有达到接触面有效贴合，会造成钳形电流互感器的误差大幅度增加，因此需要达到较高的工艺和安装水平才能保证误差合格。
采用图2绕组的QXCT比图1绕制方法结构简单，是完全独立，因此能够保证加工安装工艺合格，使得磁芯接触面有效贴合，从而保证误差能够达到0.02级。但是辅助绕组ACX需要增加一组线圈与主绕组二次线圈串联，同时辅助绕组也要将被测电流导线通过一次穿心孔。使用起来相对麻烦一点，材料成本稍高。
本发明的双级钳形电流互感器采用两组磁芯设计，一组为辅助磁芯、另一组为误差补偿的主磁芯，通过特殊的绕线方式从而达到0.02级及以上准确级。

Claims (3)

1.一种制备高准确级双级钳形电流互感器的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在主磁芯BCX上绕制Nb匝，制作出二次补偿绕组，其输出端子为b1b2；
(2)在主磁芯BCT的基础上叠加一个辅助磁芯ACX，再次绕制N2匝，制作出二次供电绕组，其输出端子为k1k2；主磁芯BCX具有两个一次绕组，一个为穿心1匝的一次电流绕组Na，Na＝1；另一个是匝数为N2的第2一次绕组，这个绕组输入电流为
Figure FDA0003408014310000011
根据电流互感器安匝数平衡原理：此时主磁芯BCX的二次补偿绕组输出二次电流
Figure FDA0003408014310000012
如下：
Figure FDA0003408014310000013
Figure FDA0003408014310000014
若N2＝Nb，则
Figure FDA0003408014310000015
此时认为辅助磁芯ACX的误差电流
Figure FDA0003408014310000016
乘以主磁芯BCX第2一次绕组匝数N2作为主绕组的一次安匝数；
此时由于
Figure FDA0003408014310000017
安匝数很小，主磁芯处于低磁密状态，主磁芯的准确级较低，在1级至10级左右；
整套双级钳形电流互感器的输出电流
Figure FDA0003408014310000018
如下：
Figure FDA0003408014310000019
在大多数应用情况下N2＝Nb；
Figure FDA00034080143100000110
Figure FDA00034080143100000111
由于将辅助磁芯ACX误差电流再通过一个10级的主磁芯测量出来输出补偿电流
Figure FDA00034080143100000112
并于辅助磁芯的二次供电电流
Figure FDA00034080143100000113
相叠加输出，因此其准确级为主磁芯准确级与辅助磁芯准确级相乘，若辅助磁芯准确级为0.2级，主磁芯准确级为10级，则两者相乘准确度等级为0.02级。
2.一种制备高准确级双级钳形电流互感器的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在辅助磁芯ACX上绕制二次供电绕组N2匝，制作出供电线圈；
(2)在主磁芯BCX上绕制N2匝，作为第2一次绕组；然后另外绕Nb匝，制作出二次补偿绕组，其输出端子为b1b2；
(3)将辅助磁芯ACX的供电绕组与主磁芯BCX上第2一次绕组串联，共同作为主绕组输出k1k2；主磁芯BCX具有两个一次绕组，一个为穿心1匝的一次电流绕组Na，Na＝1；另一个是匝数为N2的第2一次绕组，这个绕组输入电流为
Figure FDA0003408014310000021
根据电流互感器安匝数平衡原理：此时主磁芯BCX的二次补偿绕组输出二次电流
Figure FDA0003408014310000022
如下：
Figure FDA0003408014310000023
Figure FDA0003408014310000024
若N2＝Nb，则
Figure FDA0003408014310000025
此时认为辅助磁芯ACX的误差电流
Figure FDA0003408014310000026
乘以主磁芯BCX第2一次绕组匝数N2作为主绕组的一次安匝数；
此时由于
Figure FDA0003408014310000027
安匝数很小，主磁芯处于低磁密状态，主磁芯的准确级较低，在1级至10级左右；
整套双级钳形电流互感器的输出电流
Figure FDA0003408014310000028
如下：
Figure FDA0003408014310000029
在大多数应用情况下N2＝Nb；
Figure FDA00034080143100000210
Figure FDA00034080143100000211
由于将辅助磁芯ACX误差电流再通过一个10级的主磁芯测量出来输出补偿电流
Figure FDA00034080143100000212
并于辅助磁芯的二次供电电流
Figure FDA00034080143100000213
相叠加输出，因此其准确级为主磁芯准确级与辅助磁芯准确级相乘，若辅助磁芯准确级为0.2级，主磁芯准确级为10级，则两者相乘准确度等级为0.02级。
3.如权利要求1或权利要求2所述的制备高准确级双级钳形电流互感器的方法，其特征在于，在辅助磁芯ACX绕制的供电绕组其理论输出电流
Figure FDA00034080143100000214
等于一次电流
Figure FDA00034080143100000215
由于电流互感器存在误差，实际辅助磁芯ACX的供电绕组输出电流
Figure FDA00034080143100000216
有一定的误差
Figure FDA00034080143100000217
辅助磁芯ACX供电绕组准确级大约0.2级；
Figure FDA0003408014310000031
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