CN113241241B - 一种线圈绕组有源电屏蔽装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种线圈绕组有源电屏蔽装置。所述装置包括：线圈绕组和有源偏置网络，线圈绕组包括：铁芯、内层绕线层、中间绕线层、外层绕线层、内电屏蔽层、中间电屏蔽层和外电屏蔽层，有源偏置网络包括：第一电压跟随器、第二电压跟随器和多个阻抗单元串联组成的分压网络。采用本方法能够降低电流传感器寄生电容影响。

Description

一种线圈绕组有源电屏蔽装置

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种线圈绕组有源电屏蔽装置。

背景技术

电流传感器用于测量电流，是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取一次回路电流信息的传感器，是电力系统中重要的电气设备，承载着高、低压系统之间的隔离及高压量向低压量转换的职能。电流传感器本身的工作正常与否，对整个电力系统的安全、保护、测量等有着极其重要的意义。

基于闭环反馈类型、零磁通工作原理的电流传感器、电流电桥等装置，其测量精度一般远高于开环类型。闭环反馈是通过一个绕组线圈来实现的，绕组线圈一般采用绕制多匝、很多层铜漆包线实现，漆包线之间会存在匝间寄生电容和层间寄生电容。一般情况下，漆包线的绝缘层很薄，线圈的绕匝数目又会比较大，寄生电容的量比较可观，尤其是层间寄生电容的影响。寄生电容泄露，一方面会影响测量精度，另一方面也会限制测量频率的上限。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低电流传感器寄生电容影响的线圈绕组有源电屏蔽装置。

一种线圈绕组有源电屏蔽装置，所述装置包括：

线圈绕组和有源偏置网络；

所述线圈绕组包括：铁芯、内层绕线层、中间绕线层、外层绕线层、内电屏蔽层、中间电屏蔽层和外电屏蔽层；

所述内层绕线层绕制在所述铁芯上，所述内电屏蔽层绕制在所述内层绕线层上，所述中间绕线层绕制在所述内电屏蔽层上，所述中间电屏蔽层绕制在所述中间绕线层上，所述外层绕线层绕制在所述中间电屏蔽层上，所述外电屏蔽层绕制在所述外层绕线层；

所述内层绕线层、中间绕线层和外层绕线层依次首尾连接，所述内电屏蔽层、中间电屏蔽层和外电屏蔽层对应的抽头首尾连接，所述内层绕线层、中间绕线层、外层绕线层的引出线分别与内电屏蔽层、中间电屏蔽层和外电屏蔽层的抽头连接；所述线圈绕组引出的抽头包括：线圈初始抽头、线圈末端抽头、电屏蔽初始抽头、电屏蔽中间抽头以及电屏蔽末端抽头；

所述有源偏置网络包括：第一电压跟随器、第二电压跟随器和多个阻抗单元串联组成的分压网络；

所述第一电压跟随器的一端连接所述线圈初始抽头，另一端连接所述分压网络的第一端，所述第二电压跟随器的一端连接所述线圈末端抽头，另一端连接所述分压网络的第二端；所述分压网络包括多个分压节点，所述分压节点与所述电屏蔽初始抽头、电屏蔽中间抽头以及电屏蔽末端抽头一一连接。

在其中一个实施例中，所述内层绕线层与所述内电屏蔽层的数量对应，所述中间绕线层与所述中间电屏蔽层的数量对应，所述外层绕线层与所述外电屏蔽层对应。

在其中一个实施例中，所述中间绕线层和所述中间电屏蔽层的数量为两个以上。

在其中一个实施例中，所述内层绕线层、中间绕线层、外层绕线层、内电屏蔽层、中间电屏蔽层和外电屏蔽层通过绝缘处理。

在其中一个实施例中，所述分压节点的数量等于所述电屏蔽初始抽头、电屏蔽中间抽头以及电屏蔽末端抽头的总和。

上述线圈绕组有源电屏蔽装置，通过在绕组线圈中引入内层、中间层和外层的电屏蔽带作为电屏蔽层，电屏蔽层通过引出线引出。有源屏蔽偏置网络，通过有源电压跟随器，分别跟随绕组线圈始端和末端的电压，并通过分压网络，得到一系列电压，这些电压与线圈绕组各个分段的引出电压基本等同。通过将分压网络相应引出点和对应绕组中间抽头连接，使绕组线圈的电势与相邻的电屏蔽层的电势基本相等，即可降低寄生电容上充放的电荷量，即降低了等效电容。此方法实施便捷，组装效率高。

附图说明

图1为一个实施例中线圈绕组有源电屏蔽装置示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种线圈绕组有源电屏蔽装置，装置包括：

线圈绕组15和有源偏置网络16，线圈绕组15包括：铁芯2、内层绕线层3、中间绕线层4和外层绕线层5；内电屏蔽层6、中间电屏蔽层7和外电屏蔽层9。具体的，内电屏蔽层6的一端为电屏蔽初始抽头10，另一端连接内层绕线层3，对应的内层绕线层3的另一端为线圈初始抽头1，中间电屏蔽层7引出了电屏蔽中间抽头11，外电屏蔽层9的自由端为电屏蔽末端抽头12。

内层绕线层3绕制在铁芯2上，内电屏蔽层6绕制在内层绕线层3上，中间绕线层4绕制在内电屏蔽层6上，中间电屏蔽层7绕制在中间绕线层4上，外层绕线层5绕制在中间电屏蔽层7上，外电屏蔽层9绕制在外层绕线层5；内层绕线层3、中间绕线层4和外层绕线层5依次首尾连接，内电屏蔽层6、中间电屏蔽层7和外电屏蔽层9对应的抽头首尾连接，内层绕线层3、中间绕线层4、外层绕线层5的引出线分别与内电屏蔽层6、中间电屏蔽层7和外电屏蔽层9的抽头连接，线圈绕组15引出的抽头包括：线圈初始抽头1、电屏蔽初始抽头10、电屏蔽中间抽头11以及电屏蔽末端抽头12。

有源偏置网络16包括：第一电压跟随器14、第二电压跟随器13和多个阻抗单元串联组成的分压网络17，第一电压跟随器14的一端连接线圈初始抽头1，另一端连接分压网络的第一端，第二电压跟随器13的一端连接电屏蔽末端抽头12，另一端连接分压网络的第二端；分压网络包括多个分压节点，分压节点与电屏蔽初始抽头10、电屏蔽中间抽头11以及电屏蔽末端抽头12一一连接。

上述线圈绕组有源电屏蔽装置，通过在绕组线圈中引入内层、中间层和外层的电屏蔽带作为电屏蔽层，电屏蔽层通过引出线引出。有源屏蔽偏置网络，通过有源电压跟随器，分别跟随绕组线圈始端和末端的电压，并通过分压网络，得到一系列电压，这些电压与线圈绕组各个分段的引出电压基本等同。通过将分压网络相应引出点和对应绕组中间抽头连接，使绕组线圈的电势与相邻的电屏蔽层的电势基本相等，即可降低寄生电容上充放的电荷量，即降低了等效电容。此方法实施便捷，组装效率高。

在其中一个实施例中，内层绕线层与内电屏蔽层的数量对应，中间绕线层与中间电屏蔽层的数量对应，外层绕线层与外电屏蔽层对应。

在其中一个实施例中，中间绕线层和中间电屏蔽层的数量为两个以上。

在其中一个实施例中，内层绕线层、中间绕线层、外层绕线层、内电屏蔽层、中间电屏蔽层和外电屏蔽层通过绝缘处理。

在其中一个实施例中，分压节点的数量等于电屏蔽初始抽头、电屏蔽中间抽头以及电屏蔽末端抽头的总和。

在具体安装时，选择铁芯2进行绕线，首先将单层线绕制在铁芯2上，形成内层绕线层3，在绕制中间绕线层4之前，需要将内电屏蔽层6绕制在内层绕线层3上，此过程需要使用绝缘技术防止出现短路匝情况，同时留出内电屏蔽层6的初始抽头和尾端抽头，用于连接1个或者N个中间屏蔽层的连接线抽头。

绕制完毕内层屏蔽层6后，在该屏蔽层上继续绕制1个或者N个中间绕线层4，同时留出该1个或者N个绕线层的两个抽头，用于连接内层绕线层3和外层绕线层5。

绕制完毕1个或者N个中间绕线层4后，在该绕线层上继续绕制7.中间屏蔽层，其中中间绕线层4数量和中间屏蔽层7数量一一对应，即每绕制一组中间绕线层后，紧接绕制一组中间屏蔽层，每一组绕线层和每一组屏蔽层均需要和前一组绕线层或屏蔽层首尾相接，即形成绕组匝数叠加和电屏蔽层有电气连接作用。

将第一电压跟随器14的输入端口接到线圈初始抽头1，第一电压跟随14器的输出端接到内电屏蔽层6上，将第二电压跟随器13的输入端口接到线圈末端抽头8，第二电压跟随器13的输出端接到电屏蔽末端抽头12上。线圈绕组15每一层的内层绕线层3的电阻值，决定了中间抽头的电位，本发明的目的是使得两个电压跟随器以及分压网络17跟随上述电位，因此，使分压网络17相应的分压电阻阻值比例等于内层绕线层3的电阻比例即可。分压网络17分压节点与对应的电屏蔽中间抽头11连接。分压网络17可以为电阻分压、阻容分压等形式。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种线圈绕组有源电屏蔽装置，其特征在于，所述装置包括：

线圈绕组和有源偏置网络；

所述线圈绕组包括：铁芯、内层绕线层、中间绕线层、外层绕线层、内电屏蔽层、中间电屏蔽层和外电屏蔽层；

所述内层绕线层绕制在所述铁芯上，所述内电屏蔽层绕制在所述内层绕线层上，所述中间绕线层绕制在所述内电屏蔽层上，所述中间电屏蔽层绕制在所述中间绕线层上，所述外层绕线层绕制在所述中间电屏蔽层上，所述外电屏蔽层绕制在所述外层绕线层；

所述内层绕线层、中间绕线层和外层绕线层依次首尾连接，所述内电屏蔽层、中间电屏蔽层和外电屏蔽层对应的抽头首尾连接，所述内层绕线层、中间绕线层、外层绕线层的引出线分别与内电屏蔽层、中间电屏蔽层和外电屏蔽层的抽头连接；所述线圈绕组引出的抽头包括：线圈初始抽头、线圈末端抽头、电屏蔽初始抽头、电屏蔽中间抽头以及电屏蔽末端抽头；

所述有源偏置网络包括：第一电压跟随器、第二电压跟随器和多个阻抗单元串联组成的分压网络；

所述第一电压跟随器的一端连接所述线圈初始抽头，另一端连接所述分压网络的第一端，所述第二电压跟随器的一端连接所述线圈末端抽头，另一端连接所述分压网络的第二端；所述分压网络包括多个分压节点，所述分压节点与所述电屏蔽初始抽头、电屏蔽中间抽头以及电屏蔽末端抽头一一连接；

所述内层绕线层与所述内电屏蔽层的数量对应，所述中间绕线层与所述中间电屏蔽层的数量对应，所述外层绕线层与所述外电屏蔽层对应。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中间绕线层和所述中间电屏蔽层的数量为两个以上。

3.根据权利要求1至2任一项所述的装置，其特征在于，所述内层绕线层、中间绕线层、外层绕线层、内电屏蔽层、中间电屏蔽层和外电屏蔽层通过绝缘处理。

4.根据权利要求1至2任一项所述的装置，其特征在于，所述分压节点的数量等于所述电屏蔽初始抽头、电屏蔽中间抽头以及电屏蔽末端抽头的总和。

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