CN205427014U - 一种双线圈防磁式电流互感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电学检测技术领域，涉及一种双线圈防磁式电流互感器，磁环为封闭环形结构的导磁物质柱体，原边线圈的两端与被测端分别相连接，补偿线圈与原边线圈的绕线方向相反且补偿线圈的绕线直径大于原边线圈的绕线直径，放大器驱动线圈与原边线圈的绕线方向相同，放大器驱动线圈的线圈直径大于原边线圈的线圈直径，运算放大器的输入端分别通过第一电阻器和第二电阻器接在放大器驱动线圈的两端，运算放大器的输出端通过第一三极管和第二三极管对接后的集电极分别接在补偿线圈的两端，第一三极管和第二三极管的参数对称；结构简单，成本低，高效防磁，线性度好，精度高，有良好的动态性能，准确性强，易于生产，应用环境友好。

Description

一种双线圈防磁式电流互感器

技术领域：

本实用新型属于电学检测技术领域，涉及一种双线圈防磁式电流互感器，特别是一种采用线圈绕组感应被测信号变化，利用补偿线圈消除磁干扰的高防磁电流互感器。

背景技术：

伴随着城市人口和建设规模的扩大，各种用电设备的增多，用电环境变的越来越复杂；人们在日常生活中，经常遭受电源和电力系统故障问题的侵扰，因此，社会对电力系统的自动检测和监测要求越来越高。电力系统为了传输电能，往往采用交流电压、大电流回路把电力送往用户电力系统中，无法用仪表直接进行测量，而互感器的作用就是将交流电压和大电流按比例降到可以用仪表直接测量的数值，便于仪表直接测量，同时为继电保护和自动装置提供电源。在现有技术中，闭环霍尔电流互感器是常用互感器中的一种，其利用霍尔元件感应原边电流在聚磁环处产生的磁场，并通过补偿线圈电流产生的磁场进行补偿，其补偿电流精确的反映原边电流，从而使霍尔元件处于检测零磁通的工作状态；霍尔元件与继电保护和自动装置配合，可以构成对电网各种故障的电气保护和自动控制；但是霍尔元件需要安装在磁环气隙内，制造工艺相对复杂，还耗费大量的霍尔器件，造成电子资材浪费。因此，寻求设计一种双线圈防磁式电流互感器很有应用价值，其采用线圈绕组代替霍尔元件感应被测信号，结构简单，成本低，能起到高防磁的作用。

发明内容：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提出一种双线圈防磁式电流互感器，以解决被测电力系统中无法直接接入测量仪器的问题，解决电信号自动检测中受磁信号干扰的问题，以及电子元器件等资材的浪费问题，起到高效防磁的作用，并降低经济成本。

为了实现上述发明目的，本实用新型涉及的双线圈防磁式电流互感器，其主体结构包括：磁环、原边线圈、补偿线圈、放大器驱动线圈、运算放大器、第一三极管、第二三极管、第一电阻器、第二电阻器和被测端；磁环为封闭环形结构的导磁物质柱体，原边线圈采用绝缘导线缠绕磁环形成的密布结构的多匝线圈，原边线圈的两端与被测端分别相连接；补偿线圈为绝缘导线缠绕磁环形成的多匝线圈，补偿线圈与原边线圈的绕线方向相反且补偿线圈的绕线直径大于原边线圈的绕线直径；放大器驱动线圈为绝缘导线缠绕磁环形成的多匝线圈，放大器驱动线圈与原边线圈的绕线方向相同；放大器驱动线圈的线圈直径大于原边线圈的线圈直径；运算放大器的放大倍数为大于50的常规放大器电路单元，能够对输入信号进行加、减、微分和积分数学运算后再输出信号，运算放大器的输入端分别通过第一电阻器和第二电阻器接在放大器驱动线圈的两端，运算放大器的输出端通过第一三极管和第二三极管对接后的集电极分别接在补偿线圈的两端；经过电路处理，电流互感器的输出端能够输出精确反映被测电流的补偿电流，并接入测量电流的外设装置；本实施例涉及的第一电阻器和第二电阻器选用普通的电阻结构，其阻值为0.5-3kΩ；第一三极管和第二三极管为同型号晶体三极管，二者的参数对称。

本实施例的工作原理为：当被测端接在原边线圈的两端，被测电流流过原边线圈时，在原边线圈的周围产生原边磁场，原边磁场的大小与原边线圈的电流大小成正比，原边磁场被磁环聚集并感应到放大器驱动线圈上，放大器驱动线圈所产生的微弱电流或电压输出信号驱动运算放大器并使其导通，驱动运算放大器将微弱的电流或电压输出信号放大后获得放大电压，放大电压被加在补偿线圈的两端，然后在补偿线圈中产生一个补偿电流，补偿电流再通过补偿线圈产生补偿磁场，该补偿磁场与被测电流产生的原边磁场方向相反，因而抵消了被测电流产生的原边磁场，使放大器驱动线圈输出的微弱电流或电压信号逐渐减小，当补偿磁场与原边磁场相等时，补偿电流不再增加，补偿磁场也不会相应增加，磁路达到磁平衡状态；当被测电流变化时，平衡受到破坏，放大器驱动线圈有微弱电压或电流信号输出，即重复上述过程重新达到平衡，从磁场失衡到再次平衡，形成一个动态平衡的过程，在这个过程中，将补偿电流大小与补偿线圈的匝数之间进行合理匹配，使补偿磁场与原边磁场大小接近，两者相互抵消后达到零磁场，从而实现高效防磁的功能。

本实用新型与现有技术相比，采用线圈绕组感应被测信号，结构简单，成本低；高效防磁，线性度好，精度高，有良好的动态性能；其原理科学可靠，准确性强，制造简便，易于生产，应用环境友好。

附图说明：

图1是本实用新型的结构原理示意图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例：

本实施例涉及的双线圈防磁式电流互感器的主体结构包括：磁环1、原边线圈2、补偿线圈3、放大器驱动线圈4、运算放大器5、第一三极管6、第二三极管7、第一电阻器8、第二电阻器9和被测端10；磁环1为封闭环形结构的导磁物质柱体，原边线圈2采用绝缘导线缠绕磁环1形成的密布结构的多匝线圈，原边线圈2的两端与被测端10分别相连接；补偿线圈3为绝缘导线缠绕磁环1形成的多匝线圈，补偿线圈3与原边线圈2的绕线方向相反且补偿线圈3的绕线直径大于原边线圈2的绕线直径；放大器驱动线圈4为绝缘导线缠绕磁环1形成的多匝线圈，放大器驱动线圈4与原边线圈2的绕线方向相同；放大器驱动线圈4的线圈直径大于原边线圈2的线圈直径；运算放大器5的放大倍数为大于50的常规放大器电路单元，能够对输入信号进行加、减、微分和积分数学运算后再输出信号，运算放大器5的输入端分别通过第一电阻器8和第二电阻器9接在放大器驱动线圈4的两端，运算放大器5的输出端通过第一三极管6和第二三极管7对接后的集电极分别接在补偿线圈3的两端；经过电路处理，电流互感器的输出端能够输出精确反映被测电流的补偿电流，并接入测量电流的外设装置；本实施例涉及的第一电阻器8和第二电阻器9选用普通的电阻结构，其阻值为0.5-3kΩ；第一三极管6和第二三极管7为同型号晶体三极管，二者的参数对称。

本实施例的工作原理为：当被测端10接在原边线圈2的两端，被测电流流过原边线圈2时，在原边线圈2的周围产生原边磁场，原边磁场的大小与原边线圈2的电流大小成正比，原边磁场被磁环1聚集并感应到放大器驱动线圈4上，放大器驱动线圈4所产生的微弱电流或电压输出信号驱动运算放大器5并使其导通，驱动运算放大器5将微弱的电流或电压输出信号放大后获得放大电压，放大电压被加在补偿线圈3的两端，然后在补偿线圈3中产生一个补偿电流，补偿电流再通过补偿线圈3产生补偿磁场，该补偿磁场与被测电流产生的原边磁场方向相反，因而抵消了被测电流产生的原边磁场，使放大器驱动线圈4输出的微弱电流或电压信号逐渐减小，当补偿磁场与原边磁场相等时，补偿电流不再增加，补偿磁场也不会相应增加，磁路达到磁平衡状态；当被测电流变化时，平衡受到破坏，放大器驱动线圈4有微弱电压或电流信号输出，即重复上述过程重新达到平衡，从磁场失衡到再次平衡，形成一个动态平衡的过程，在这个过程中，将补偿电流大小与补偿线圈3的匝数之间进行合理匹配，使补偿磁场与原边磁场大小接近，两者相互抵消后达到零磁场，从而实现高效防磁的功能。

Claims (1)

1.一种双线圈防磁式电流互感器，其特征在于主体结构包括磁环、原边线圈、补偿线圈、放大器驱动线圈、运算放大器、第一三极管、第二三极管、第一电阻器、第二电阻器和被测端；磁环为封闭环形结构的导磁物质柱体，原边线圈采用绝缘导线缠绕磁环形成的密布结构的多匝线圈，原边线圈的两端与被测端分别相连接；补偿线圈为绝缘导线缠绕磁环形成的多匝线圈，补偿线圈与原边线圈的绕线方向相反且补偿线圈的绕线直径大于原边线圈的绕线直径；放大器驱动线圈为绝缘导线缠绕磁环形成的多匝线圈，放大器驱动线圈与原边线圈的绕线方向相同；放大器驱动线圈的线圈直径大于原边线圈的线圈直径；运算放大器的放大倍数为大于50的常规放大器电路单元，运算放大器的输入端分别通过第一电阻器和第二电阻器接在放大器驱动线圈的两端，运算放大器的输出端通过第一三极管和第二三极管对接后的集电极分别接在补偿线圈的两端；第一电阻器和第二电阻器选用普通的电阻结构，其阻值为0.5-3kΩ；第一三极管和第二三极管为同型号晶体三极管，二者的参数对称。