CN205159081U - 新型抗干扰电流互感器 - Google Patents
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Abstract
新型抗干扰电流互感器，包括装配有盖体的底座，盖体和底座形成容纳一次导体和感应线圈的空间；第一非磁芯骨架和第二非磁芯骨架，第一非磁芯骨架和第二非磁芯骨架上分别绕有第一感应线圈和第二感应线圈，第一感应线圈的绕线方向和第二感应线圈的绕线方向相反，绕线匝数相等；一次导体，一次导体上设置有两个供绕了感应线圈的非磁芯骨架穿过的通孔，以及从通孔向一次导体边缘延伸的开槽，一次导体的电流输入端和电流输出端分别位于两个屏蔽点间连线的两侧，屏蔽点为开槽与通孔的相交处；PCB板，第一感应线圈和第二感应线圈的引线设置于PCB板上。本实用新型的电流互感器结构简单，电流测量范围宽，具有良好的电气隔离、抗强磁场和抗直流饱和特性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电流互感器的设计，尤其涉及一种基于空心线圈的新型电流互感器。
背景技术
随着用电设备及负荷的增加，对测量用仪表的电流动态范围、抗直流饱和、抗强磁场等多项技术指标要求越来越高。现有的电流互感器受到自身技术和成本的限制，已无法满足这些技术需要。目前，普通的基于非磁性骨架的空心线圈要么结构设计非常复杂，工艺水平要求非常高，价格昂贵；要么设计过于简单，没有进行有效的电磁场屏蔽。因此，迫切需要利用空心线圈自身的优良特性，开发一款基于空心线圈的、低成本的、抗干扰型电流互感器。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于空心线圈的、抗干扰型电流互感器。
为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案：
新型抗干扰电流互感器，包括：装配有盖体的底座，所述盖体和所述底座形成容纳下述一次导体和感应线圈的空间；第一非磁芯骨架和第二非磁芯骨架，所述第一非磁芯骨架和第二非磁芯骨架上分别绕有第一感应线圈和第二感应线圈，所述第一感应线圈的绕线方向和所述第二感应线圈的绕线方向相反，绕线匝数相等；一次导体，所述一次导体上设置有两个供绕了感应线圈的非磁芯骨架穿过的通孔，以及从所述通孔向所述一次导体边缘延伸的开槽，所述一次导体的电流输入端和电流输出端分别位于两个屏蔽点间连线的两侧，所述屏蔽点为所述开槽与所述通孔的相交处；PCB板，所述第一感应线圈和第二感应线圈的引线设置于所述PCB板上。
优选的，所述第一非磁芯骨架和第二非磁芯骨架设置于所述盖体的底面上。
优选的，所述一次导体为具有厚度的片状体。
优选的，所述通孔的圆心和开槽的中心线均位于所述一次导体的中心线上，所述一次导体的电流输入端和电流输出端分别位于中心线的两侧。
优选的，所述第一、第二感应线圈分别位于穿过两个通孔之间区域的电流通路的两侧。
优选的，所述第一感应线圈的绕线首端和所述第二感应线圈的绕线末端为信号输出线，所述第一感应线圈的绕线末端与所述第二感应线圈的绕线首端相连。
优选的，与所述第一感应线圈的绕线首端及第二感应线圈的绕线末端相连的两根引线平行设置，所述两根引线在延伸长度的中点处相交后交叉走线，所述两根引线间形成的环路区域的面积相等。
优选的，所述PCB板设置于所述盖体底面上。
优选的，所述第一感应线圈的屏蔽线与第二感应线圈的屏蔽线相连，然后接地。
由以上技术方案可知，本实用新型在一次导体上设置通孔，感应线圈位于通孔内，从而可对感应线圈水平方向(X、Y方向)的外界干扰磁场进行屏蔽，使一次导体不但起到传输一次电流、产生交变磁场作用，还具有屏蔽外磁场的作用，即将感应线圈尽可能嵌入一次导体中，利用该导体自身的材料特性及厚度对外界磁场进行有效屏蔽，防止外界磁场干扰；将电流输入端和输出端设置于屏蔽点间连线的两侧，使绕线方向相反的二个感应线圈位于电流通路的两侧，交流电流过该导体并在该导体的二侧形成一个封闭的、方向相反的交变磁场，使其感应电流的有效信号进行正向叠加，增大输出信号的幅度；同时由于感应线圈绕线方向相反，能有效抵消Z方向的外界干扰磁场，取得很好的屏蔽作用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，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为本实用新型实施例的结构示意图。
图2为本实用新型的俯视图。
图3为本实用新型的感应线圈的接线示意图。
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。
具体实施方式
参照图1和图2，本实用新型的电流互感器包括一次导体1、非磁芯骨架、感应线圈、盖体6及底座7，其中，非磁芯骨架包括第一非磁芯骨架2和第二非磁芯骨架3，感应线圈包括绕在第一非磁芯骨架2上的第一感应线圈4和绕在第二非磁芯骨架3上的第二感应线圈5，盖体6和底座7形成容纳一次导体和感应线圈的空间，盖体6的底面上设置PCB板，PCB板起到固定线圈和连接信号线、抵消信号线环路干扰的作用。第一非磁芯骨架2和第二非磁芯骨架3均设置于盖体6的底面上，第一非磁芯骨架2上的第一感应线圈4的绕线方向和第二非磁芯骨架3上的第二感应线圈5的绕线方向相反，两个感应线圈的绕线匝数相等。
一次导体1设置于底座7上，本实施例的一次导体1为片状，大致呈矩形，一次导体1上设置有两个供绕置了感应线圈的非磁芯骨架穿过的通孔1a，以及两个分别从通孔1a向一次导体1边缘延伸的开槽1c，底座7在对应位置也开设有中心管状的收容部，用于容纳绕了感应线圈的非磁芯骨架(未标号)。将开槽1c与通孔1a的相交处定义为屏蔽点O，一次导体的电流输入端A和电流输出端B分别位于两个屏蔽点O之间连线的两侧，由此使得电流的流通路径必定穿过两个通孔1a之间的区域。本实施例的通孔1a的圆心和开槽1c的中心线均位于一次导体1的中心线a上，一次导体1的电流输入端A和电流输出端B分别位于中心线a的两侧，且两个感应线圈分别位于穿过两个通孔1a之间区域的电流通路l的两侧。一次导体1上还加工有定位孔1b，一次导体1通过螺钉等紧固件固定安装在底座7上。本实用新型的一次导体上的开槽应尽可能小，开槽越小对线圈水平方向的磁场屏蔽效果越好。本实用新型的一次导体具有一定的厚度，在一次导体上加工容纳感应线圈的通孔，一次导体的厚度可与非磁芯骨架的深度——即感应线圈的轴线长度对应，以使感应线圈尽可能地嵌入一次导体中，利用该导体自身的材料特性及厚度对外界磁场进行屏蔽。
当电流从感应线圈之间流过时，两个反向绕线的感应线圈产生方向相反的封闭磁场，使得两个感应线圈产生的感应电压信号会正向叠加，从而增大信号输出电压。同时由于两个感应线圈的绕线方向相反，还可对外界垂直方向(Z方向)的干扰磁场起到相互抵消的作用，进一步提高电流互感器的输出信噪比。
参照图3，作为一个优选技术方案，将第一感应线圈4的绕线首端4a为传感器的一根信号输出线，第一感应线圈4的绕线末端4b与第二感应线圈5的绕线首端5a相连，第二感应线圈5的绕线末端5b为传感器的另一根信号输出线。感应线圈的引线设置于PCB板上，与第一感应线圈的绕线首端4a及第二感应线圈的绕线末端5b相连的两根引线平行设置于PCB板上，该两根引线与PCB板紧贴，两根引线在延伸长度的中点处相交，然后交叉走线，等长且交叉走线的两根引线间形成的环路区域的面积s、s’相等，磁场方向相反，可以相互抵消信号线形成的环路面积带来的影响，防止外界交变磁场在信号线的环路上叠加干扰而影响有效信号的测量。为了达到更好的屏蔽效果，应尽可能使这2根走线形成的环路区域面积缩小。
此外，将第一感应线圈的屏蔽线4c与第二感应线圈的屏蔽线5c相连，将两个感应线圈的屏蔽线串联后接地可以有效抵消空心线圈平面干扰磁场在线圈中产生的感应电压，起到良好的电场屏蔽作用。
本实用新型的电流互感器结构简单，电流测量范围宽，具有良好的电气隔离、抗强磁场和抗直流饱和特性，适合应用于电力仪表的测量、计量等应用场合。
诚然，本实用新型的技术构思并不仅限于上述实施例，还可以依据本实用新型的构思得到许多不同的具体方案，例如，前述实施例中将PCB板和非磁芯骨架都设置与盖体上，但也可以设置于底座上；一次导体上与通孔相连的开槽可以相对设置，也可以设置于一次导体中心线的同一侧，只要电流输入端和电流输出端分别位于屏蔽点间连线的两侧，使电流必须流通穿过两个感应线圈之间区域即可，诸如此等改变以及等效变换均应包含在权利要求所述的范围之内。
Claims (9)
1.新型抗干扰电流互感器，其特征在于，包括：
装配有盖体的底座，所述盖体和所述底座形成容纳下述一次导体和感应线圈的空间；
第一非磁芯骨架和第二非磁芯骨架，所述第一非磁芯骨架和第二非磁芯骨架上分别绕有第一感应线圈和第二感应线圈，所述第一感应线圈的绕线方向和所述第二感应线圈的绕线方向相反，绕线匝数相等；
一次导体，所述一次导体上设置有两个供绕了感应线圈的非磁芯骨架穿过的通孔，以及从所述通孔向所述一次导体边缘延伸的开槽，所述一次导体的电流输入端和电流输出端分别位于两个屏蔽点间连线的两侧，所述屏蔽点为所述开槽与所述通孔的相交处；
PCB板，所述第一感应线圈和第二感应线圈的引线设置于所述PCB板上。
2.如权利要求1所述的新型抗干扰电流互感器，其特征在于：所述第一非磁芯骨架和第二非磁芯骨架设置于所述盖体的底面上。
3.如权利要求1所述的新型抗干扰电流互感器，其特征在于：所述一次导体为具有厚度的片状体。
4.如权利要求1所述的新型抗干扰电流互感器，其特征在于：所述通孔的圆心和开槽的中心线均位于所述一次导体的中心线上，所述一次导体的电流输入端和电流输出端分别位于中心线的两侧。
5.如权利要求1或4所述的新型抗干扰电流互感器，其特征在于：所述第一、第二感应线圈分别位于穿过两个通孔之间区域的电流通路的两侧。
6.如权利要求1所述的新型抗干扰电流互感器，其特征在于：所述第一感应线圈的绕线首端和所述第二感应线圈的绕线末端为信号输出线，所述第一感应线圈的绕线末端与所述第二感应线圈的绕线首端相连。
7.如权利要求6所述的新型抗干扰电流互感器，其特征在于：与所述第一感应线圈的绕线首端及第二感应线圈的绕线末端相连的两根引线平行设置，所述两根引线在延伸长度的中点处相交后交叉走线，所述两根引线间形成的环路区域的面积相等。
8.如权利要求1所述的新型抗干扰电流互感器，其特征在于：所述PCB板设置于所述盖体底面上。
9.如权利要求1所述的新型抗干扰电流互感器，其特征在于：所述第一感应线圈的屏蔽线与第二感应线圈的屏蔽线相连，然后接地。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105390261A (zh) * | 2015-10-19 | 2016-03-09 | 长沙润智电源有限公司 | 抗干扰电流互感器 |
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| CN111141939A (zh) * | 2018-11-02 | 2020-05-12 | 亚德诺半导体国际无限责任公司 | 静电屏蔽 |
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| US11315725B2 (en) | 2018-11-02 | 2022-04-26 | Analog Devices International Unlimited Company | Current sensing coil electrostatic shielding |
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