CN203870151U - 一种磁差分式脉动直流电纹波电流传感器 - Google Patents
一种磁差分式脉动直流电纹波电流传感器 Download PDFInfo
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Abstract
一种磁差分式脉动直流电纹波电流传感器，由一个三绕组变压器、一个滤波电容组成，互感器三个绕组分为正极绕组、负极绕组和传感绕组，直流电的正负极电流分别通过正极绕组1和负极绕组2在铁芯中产生感生磁通，但由于正负极的电流大小相等方向相反，故产生的磁通相互抵消，铁芯中的直流磁通为零；电容把负载中通过正极绕组的交流电流信号对地短路滤除，故负极绕组中的交流纹波信号仍然存在，并通过电磁感应作用在铁芯中产生交流感应磁通，该磁通同时通过传感器的传感绕组3感应出纹波电压信号实现了对纹波电流信号的检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电气测量装置，特别是应用于测量脉动直流电中的交流纹波参数的传感器。
背景技术
电流检测是一种常见的电气参数检测，通过对电流的检测能够反映出电路的工作状态。交流电的电流常采用电磁感应原理制造的电流互感器对电流实现隔离变换后再送往后续电气检测仪器测出具体的参数。直流电流无法通过电流互感器，所以就不能应用这种办法实现安全隔离的检测。
在很多场合需要应用的直流电源中会夹杂着一些交流脉动成份，技术上称之为纹波电流。纹波电流的大小是直接关系到负载性能好坏的一项重要技术指标。以往检测纹波是通过隔直电容将直流隔离后，交流成份通过电容送到检测仪器实现对纹波的测量。在高电压直流场合这种方法存在极大的安全隐患，隔直电容耐压不可能很高，这就造成了检测高电压直流纹波系数的困难。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题提出一种应用电磁感应原理制作的电流互感器，专门用于检测直流纹波电流。它具备隔除直流传导交流的作用，在电气上又能实现原副边的完全隔离，实现安全、有效、低成本的检测。
本实用新型所要解决其技术问题采用的技术方案是传感器由一个三绕组变压器、一个滤波电容组成，它的基本特征在于传感器变压器的铁芯为一个环形圆环，互感器三个绕组分为正极绕组、负极绕组和传感绕组，其中的正极绕组与负极绕组导线并列成双线并绕在互感器铁芯上面，传感绕组单独绕在互感器铁芯上面，正负极绕组的首端接电源作为传感器的输入端、尾端作为传感器输出端向外接负载，滤波电容的一端接在正极绕组的尾端、另一端接在负极绕组的头端，传感绕组两端输出检测信号。
传感器变压器的铁芯也可以用口字形铁芯，正负极绕组一起并绕在铁芯的任意一边，传感绕组可以单独绕在铁芯的任意边。或者传感器变压器的铁芯用E形或F形铁芯组成，正负极绕组并列和传感绕组一起绕在中间的芯柱上面。
本实用新型的优点是在电气上实现原副边的完全隔离，测量安全可靠；在变压器中心的磁路上充分利用了原副边电流中直流分量的相互抵消作用，保证了铁芯中的磁通只有交流成份，有效的降低了铁芯的截面积，缩小了传感器的体积与制造成本。
附图说明
附图1本实用新型的电路原理图，图中1是正极绕组、2是负极绕组、3是传感绕组也就是常见变压器的副边、4是滤波电容。
图2是采用圆环形铁芯绕制的传感器变压器，1是正极绕组、2是负极绕组、3是传感绕组也就是常见变压器的副边。
图3是本实用新型采用口字形铁芯绕制的传感器变压器，1是正极绕组、2是负极绕组、3是传感绕组也就是常见变压器的副边。
图4是本实用新型采用F形或E形铁芯绕制的传感器变压器，1是正极绕组、2是负极绕组、3是传感绕组也就是常见变压器的副边。
图5是本实用新型在直流电机转速测量用的应用特例示意图，利用直流电机换向时产生的电枢换向电流中的脉动信号实现对电机转速的测量。
图6是本实用新型在直流普通负载上测量纹波电流的一个特例示意图。
图5、图6在本传感器检测分离出纹波电流信号后还需要送入后续放大整形显示电路对信号进行处理。该处理部分不属本专利保护范围，故其工作原理不在此叙述。
具体实施方式
参阅附图6，直流电源接在传感器的输入端口上，正负极电流分别通过传感器变压器的绕组正极绕组1和负极绕组2，根据相关物理学定律两个绕组均会在铁芯中产生感生磁通，但由于正负极的电流大小相等方向相反，故在铁芯中产生的磁通正好极性相反故能相互抵消，铁芯中的直流磁通为零；对于交流信号而言由于滤波电容4的存在，电容把负载中通过正极绕组的交流电流信号对地短路滤除，相当于把正极绕组中交流纹波信号被滤除，但负极绕组中的交流纹波信号仍然存在，并通过电磁感应作用在铁芯中产生交流感应磁通，该磁通同时通过传感器的传感绕组3感应出纹波电压信号，该信号的大小与电路中的纹波电流信号大小成正比关系从而实现了对纹波电流信号的检测。检测出的纹波信号再送到后续电路处理显示出测量结果。
图5是运用本实用新型测量直流电机的转速信号的一个应用特例，直流电机工作的时由于换向作用，通过的电机的电流大小会产生一定的波动，从电机原理上可知该波动电流的频率除以电机换向片数就是电机的转速。工程实际中常采用测量纹波脉动信号频率的方法实现对转速的非接触测量。将本传感器串接在直流电机的电源回路中，传感器检测输出的纹波信号送入后续的信号处理电路就能实现对电机转速的测量。
由于本实用新型只请求保护传感器部分，对信号的后续处理不属本实用新型保护的范围，故对此原理不再叙述。
Claims (3)
1.一种磁差分式脉动直流电纹波电流传感器，传感器由一个三绕组变压器、一个滤波电容组成，它的基本特征在于传感器变压器的铁芯为一个环形圆环，互感器三个绕组分为正极绕组、负极绕组和传感绕组，其中的正极绕组与负极绕组导线并列成双线并绕在互感器铁芯上面，传感绕组单独绕在互感器铁芯上面，正负极绕组的首端接电源作为传感器的输入端、尾端作为传感器输出端向外接负载，滤波电容的一端接在正极绕组的尾端、另一端接在负极绕组的头端，传感绕组两端输出检测信号。
2.基于权利要求1所述的一种磁差分式脉动直流电纹波电流传感器，其特征在于传感器变压器的铁芯也可以用口字形铁芯，正负极绕组一起并绕在铁芯的任意一边，传感绕组可以单独绕在铁芯的任意边。
3.基于权利要求1所述的一种磁差分式脉动直流电纹波电流传感器，其特征在于传感器变压器的铁芯用E形或F形铁芯组成，正负极绕组并列和传感绕组一起绕在中间的芯柱上面。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106443120A (zh) * | 2016-10-10 | 2017-02-22 | 华北电力大学（保定） | 差分式的直流电流互感器控制方法和直流电流互感器 |
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2014
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