CN204029600U - 电流互感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种电流互感器。所述电流互感器包括有初级线圈、铁芯和次级线圈，该次级线圈绝缘绕设于所述铁芯外部，并引出电流输出引线，所述初级线圈为一体成型式的U型结构，该U型结构的两端部分别具有可直接与外部测量线路电连接的电流接入端、而所述铁芯和次级线圈绝缘套设于所述U型结构的底部。本实用新型可提高生产效率，增强接线可靠性和产品稳定性，提升性能指标，节约生产成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及电能检测领域，尤其涉及一种电流互感器。
背景技术
电能表是测量各种电学量（如电流、电压等）的仪表。电能表的电流检测功能主要通过电能表内部的电流互感器实现，电流互感器将测量线路中的电流变成电能表计量芯片可以直接检测的微电流。电流互感器一般主要由初级线圈、铁芯、次级线圈组成，初级线圈接在被测电流线路上，通过电磁感应，次级线圈感应输出的电流信号供仪器仪表测量用。
作为电能表内部一部分，传统的电流互感器的安装方式如下：在其初级线圈的两端部留有两个螺钉安装孔，通过螺钉固定在电能表端钮盒内的两个电流端子上。由于电流互感器的初级线圈尺寸比较小，考虑到次级线圈和铁芯的固定，在次级线圈上加一个塑料外壳。根据电能表温升要求，电流互感器工作时的最大温升不能超过25K，而上述传统的电流互感器内阻一般达到1000微欧左右，而一次导体（初级线圈）截面积则在20平方毫米以下。因此，受限于结构尺寸、安装方式、初级线圈的型式等多个方面的因素，传统的电流互感器一般只能应用于计量电流最大为100A的电能表，其计量精度一般是0.1级。
随着电力用户需求的不断提高，电能表向宽计量范围、大电流等趋势发展，为适应新型宽量程大电流的电能表的需求，对电流互感器的设计和制造也带来了以下问题：
1.在电能表外表壳尺寸有限的情况下，电流互感器的尺寸受到限制，所以电流互感器外径应在40mm以内。
2.计量范围最大需要达到200A，由于通过电流大，电流互感器的接触电阻必须小于100微欧，这样电能表和电流互感器的温升才能控制在25K内。
3.电能表按GB/T17215系列标准要求，需要互感器具有抗直流分量能力。
在现有技术中，最常见的满足上述要求的大电流互感器，是一种采用多段组合式的初级线圈的电流互感器，其制造工艺流程如下：
将内孔尺寸小于18mm 的次级线圈，穿在一根导体截面积大于70平方毫米的导线或铜棒上后，将导线或铜棒折弯成U型，形成U型结构的初级线圈，并在其两端部焊接连接片，宽度变成18-20mm，厚度按照规定要求，整个导体每个部份截面积均应大于70平方毫米。
现有技术的电能表通常采用以下接线方式：电流互感器上设有两个安装孔，通过两个螺钉固定在电能表内部的接线端子上，外部接线直接插入接线端子孔内。这种接线方式的电能表接触电阻在250微欧左右，且存在电能表内部接线在大电流冲击、或有可能固定不可靠的情况产生电能表烧坏的危险。
由于互感器内阻的控制要求，这种互感器焊接工作要求高，工作量较大，效率很低，成本很高，另外，导体截断以后对焊接不好，会使其过电流能力大幅度下降，在大电流状态下工作的温升非常高，引起表内迅速发热，无法长时间使用，并且，由于采用焊接方式，初级线圈和次级线圈安装较困难。
实用新型内容
本实用新型所解决的技术问题是，提供一种电流互感器，该电流互感器可提高生产效率，增强接线可靠性和产品稳定性，提升性能指标，节约生产成本。
为了解决上述技术问题，本实用新型公开了以下方案：
一种电流互感器，包括有初级线圈、铁芯和次级线圈，该次级线圈绝缘绕设于所述铁芯外部，并引出电流输出引线，所述初级线圈为一体成型式的U型结构，该U型结构的两端部分别具有可直接与外部测量线路电连接的电流接入端、而所述铁芯和次级线圈绝缘套设于所述U型结构的底部。
优选地，每个所述电流接入端上分别设有若干道槽口。
优选地，所述初级线圈与次级线圈之间通过环氧树脂胶黏剂粘接。
优选地，所述次级线圈的外侧还套设有绝缘热缩管。
优选地，所述初级线圈为纯铜材质。
优选地，所述初级线圈的长度为115-125毫米，横截面积不小于70平方毫米；所述次级线圈的外径不大于40毫米，内径为17-19毫米。
优选地，在所述U型结构的电流接入端与底部之间还设有安装孔。
优选地，所述初级线圈两端部的高度小于其底部的高度、宽度则大于其底部的宽度。
优选地，所述铁芯的材质为经退火工艺处理的铁基纳米晶合金。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型的实施例通过采用一体成型式结构的初级线圈，初级线圈的电流接入端延长到直接与接入电流导线接触，从而提高了生产效率，增强了接线可靠性和产品稳定性，提升了性能指标，节约了生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的电流互感器一个实施例的正面示意图。
图2是本实用新型的电流互感器一个实施例的侧面示意图。
图3是本实用新型的电流互感器一个实施例中初级线圈的立体结构示意图。
附图标记说明：
1--初级线圈；2--铁芯；3--次级线圈；4--输出引线；5--安装孔；6--环氧树脂胶黏剂；7--绝缘热缩管。
11--端部；12--底部；10--电流接入端；101--槽口。
具体实施方式
下面参考图1-图3详细描述本实用新型提供的电流互感器的一个实施例；如图1所示，本实施例主要包括有初级线圈1、铁芯2和次级线圈3，该次级线圈3绝缘绕设于所述铁芯2外部，并引出电流输出引线4。所述初级线圈1为一体成型式的U型结构，该U型结构的两端部11分别具有可直接与外部测量线路电连接的电流接入端10，而所述铁芯2和次级线圈3绝缘套设于所述U型结构的底部12。
初级线圈1采用的一体成型的结构，增强了可靠性、提高了生产效率、节约了成本、更加适合大批量生产。
而电流接入端10直接与外部测量线路电连接，即与接入的电流导线直接接触，大大减少了电流互感器的内部螺钉联接，将接触电阻降到了最低，从而大大提高了可通过电流，增大了电能表的计量范围。
具体实现时，由于本实施例的电流接入端10在工作时与外部测量线路接入的电流导线直接接触，为保证接触可靠性和稳定性考虑，每个所述电流接入端10还上分别设有若干道槽口101，利用所述槽口101，可将与其电连接的电流导线不平整的地方变成更多点线接触，确保了其足够的接线强度和接触面积。
另外，在所述U型结构电流接入端10和尾部之间还设有安装孔5，电流互感器整体可利用穿过安装孔5的螺钉固定于电能表结构件上。
进一步地，所述初级线圈3与次级线圈1之间通过环氧树脂胶黏剂6粘接固定。
更进一步地，所述次级线圈的外侧还套设有绝缘热缩管7。
作为本实施例的一个优选实施方式，所述初级线圈1可采用纯铜材质，铜材具有较好延展性和折弯性，只需冷冲压加工即可成型；所述铁芯2的材质可采用经退火工艺处理的铁基纳米晶合金，这种铁芯精度高、线性好、电流隔离能力强、线性输出电流精度高、具有抗直流分量特性。
具体实现时，所述初级线圈1的长度可为115-125毫米，最好在120毫米左右，横截面积可为70平方毫米以上，且其两端部11的高度小于其底部12的高度、宽度则大于其底部12的宽度。次级线圈3的外径不大于40毫米，内径可为17-19毫米，最好在18毫米左右。铁芯2和次级线圈3可为2（200）A 0.5mA，精度0.1级。
下面详细描述本实施例的初级线圈（一次导体）的加工工艺。
初级线圈1采用纯铜的方铜棒一体成型加工，其中，电流接入端10采用冲压加工，并直接在电流接入端10冲压形成多条槽口101；通过钻孔、攻牙加工出安装孔5；通过冲压折弯的方式加工出U型结构的底部12。
由于铜材具有较好延展性和折弯性，上述一体成型的冲压和折弯机械加工方式，只需冷冲压加工即可成型，具有以下优点：
（a）加工方法简单可靠，冲压成型尺寸精准、误差可控；
（b）减少铜焊或钎焊的加工方法，更加适合大批量生产，提升生产效率；
（c）加工过程无多余废料，节约成本。
下面详细描述本实施例的铁芯和次级线圈的加工工艺。
铁芯2采用高导磁率的铁基纳米晶材料，经特殊退火工艺处理制成。制成的铁芯2经绕漆包线加工成次级线圈3后，采用环氧树脂胶黏剂6直接粘接固定在初级线圈1的底部，另外，次级线圈3的外侧采用聚烯烃材质的热收缩套管7封包。一次线圈1的横截面积70平方毫米，最大电流可达200A。考虑到一次线圈1的大小和强度，二次线圈3的外径控制在40mm以内、内孔尺寸控制在18mm左右。
与现有技术采用的塑料外壳固定方式相比，这种加工工艺更加方便、成本更低、产品外形尺寸更小。
下面详细描述本实施例的工作原理。
工作时，外部测量线路中的电流从接入的电流导线经初级线圈1流过，在铁芯2和次级线圈3形成感应电流，经输出引线4接入到电能表的的计量采样电阻及计量芯片中。
本实施例中，电流互感器的形成的内阻从两个方面考虑：
其一是初级线圈1本身的电阻：根据纯铜的材料性能，其电阻率ρ=0.017Ωmm2/m，铜棒长度约为120mm，其中最小截面积大于70mm2 ，计算得到端子内阻大于29.21uΩ。
其二是初级线圈1与接入的电流导线之间的接触电阻：经试验，采用VA法测量到的电流导线与电流接入端10之间的接触电阻约为15uΩ。
因此，电能表的电流回路每相内阻为29uΩ+15uΩ*2=59uΩ，在最大电流200A时每相功耗为2.4W，三相共7.2W，可将温升控制在25K以内。
试验证明，本实施例提供的电流互感器可达到从0.02A到200A的宽计量范围，标准输出电流输出0.5mA/10Ω，各项角差和比差的误差要求均满足0.1级的要求。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
一体成型的初级线圈结构和次级线圈的固定粘接方式，提高了生产效率，减少了材料浪费，节约了制造成本；
初级线圈的电流接入端延长到与电能表接入电流导线直接接触，减少了电能表内部的固定螺钉，大大减小了接触电阻和大电流的发热量，控制了温升，提升了性能指标；内阻控制在60uΩ以内，达到200A计量的内阻控制要求，满足200A的三相电能表和单相电能表的使用；
无需塑料外壳，电流互感器外径可控制在40mm以内，节约了空间和成本，且使用方便；
可涵盖200A电流以下各种规格，输出稳定；
铁基纳米晶材质的铁芯，提高了互感的导磁率，增强了抗直流分量的能力等各项计量指标。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种电流互感器，包括有初级线圈、铁芯和次级线圈，该次级线圈绝缘绕设于所述铁芯外部，并引出电流输出引线，其特征在于，所述初级线圈为一体成型式的U型结构，该U型结构的两端部分别具有可直接与外部测量线路电连接的电流接入端、而所述铁芯和次级线圈则绝缘套设于所述U型结构的底部。
2.如权利要求1所述的电流互感器，其特征在于，每个所述电流接入端上分别设有若干道槽口。
3.如权利要求1或2所述的电流互感器，其特征在于，所述初级线圈与次级线圈之间通过环氧树脂胶黏剂粘接。
4.如权利要求3所述的电流互感器，其特征在于，所述次级线圈的外侧还套设有绝缘热缩管。
5.如权利要求1所述的电流互感器，其特征在于，所述初级线圈为纯铜材质。
6.如权利要求2所述的电流互感器，其特征在于，所述初级线圈的长度为115-125毫米，横截面积不小于70平方毫米；所述次级线圈的外径不大于40毫米，内径为17-19毫米。
7.如权利要求1所述的电流互感器，其特征在于，在所述U型结构的电流接入端与底部之间还设有安装孔。
8.如权利要求1所述的电流互感器，其特征在于，所述初级线圈两端部的高度小于其底部的高度、宽度则大于其底部的宽度。
9.如权利要求1所述的电流互感器，其特征在于，所述铁芯的材质为经退火工艺处理的铁基纳米晶合金。
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Cited By (1)
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2014
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