CN205656225U - 一种恒定幅值直流脉冲信号测量电路 - Google Patents
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Abstract
一种恒定幅值直流脉冲信号测量电路，包括磁芯、设置在磁芯上的初级绕组、第一次级绕组，所述初级绕组连接被测电流，所述第一次级绕组连接测量仪表，在所述磁芯上还设置有磁通方向与初级绕组相反的第二次级绕组。本实用新型通过设置磁通方向与初级绕组相反的第二次级绕组，可以在低成本的条件下，有效地减少测量直流脉冲信号时测量电路的剩磁和波形畸变，从而提高测量电路的测量灵敏度和测量精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测量电路，特别涉及一种恒定幅值直流脉冲信号测量电路。
背景技术
电力系统要安全经济运行，必须装设一些测量仪表，以测量电路中各种电气量，如电压、电流、功率、电能等。我们经常还会遇到测量要求较高电压和较大电流的各种电气量。为了更方便更正确地获得这种被测量的数值，必须使用互感器。
现有技术中测量直流电流一般有三种方法，它们分别是：
一、在电路中接入分流器。通过测量分流器上的电压来测量电路中流过的电流，该方法无法做到强弱电隔离，且分流器实质是取样电阻，在原电路中串联接入取样电阻会产生电压降，影响原电路参数。同时，该方法难以抗干扰。
二、在电路中接入电感式电流互感器。由于电感式电流互感器工作原理属于变压器，它不能测量纯直流信号。在测量直流脉冲信号时存在铁芯磁路饱和的现象，减小了测量灵敏度并会发生信号的磁路饱和失真，造成波形畸变。
三、基于霍尔元件的零磁通电流测量电路。该方法采用霍尔元件作为测量元件，将测量到的信号经放大后以反方向向磁路注入抵消电流，从而使磁路处于零磁通的工作状态。该方法在测量中、低频信号时效果很好。在测量较高频率信号时，由于信号变化快，而反方向注入的抵消电流由于线圈的电感阻碍了电流的快速变化，故也会对高频信号产生波形畸变。
实用新型内容
本实用新型主要目的在于解决上述技术问题，提供一种减少剩磁和波形畸变的恒定幅值直流脉冲信号测量电路。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种恒定幅值直流脉冲信号测量电路，包括磁芯、设置在磁芯上的初级绕组、第一次级绕组，所述初级绕组连接被测电流，所述第一次级绕组连接测量仪表，在所述磁芯上还设置有磁通方向与初级绕组相反的第二次级绕组。
进一步，所述第二次级绕组接入直流电流。
进一步，所述第二次级绕组的直流电流幅值与初级绕组的被测电流幅值的平均值相等。
进一步，所述被测电流为20mA电流环电路信号。
综上内容，本实用新型所述的一种恒定幅值直流脉冲信号测量电路，通过设置磁通方向与初级绕组相反的第二次级绕组，可以在低成本的条件下，有效地减少测量直流脉冲信号时测量电路的剩磁和波形畸变，从而提高测量电路的测量灵敏度和测量精度。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图；
图2是本实用新型测量电流脉冲信号示意图；
图3是本实用新型i2波形图；
图4是本实用新型等效电流波形图。
如图1至图4所示，磁芯1、初级绕组2、第一次级绕组3、第二次级绕组4。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：
在现有技术中，20mA电流环传输网络接口电路已是一种应用较为广泛的电路，它的最大优点是低阻抗传输线对电气噪声不敏感、易实现光电隔离、传输距离很长。
对于20mA电流环的信号检测通常采用电流互感器。现有的测量方法中，电感式电流互感器在测量直流脉冲信号时存在铁芯磁路饱和的现象，减小了测量灵敏度并会发生信号的磁路饱和失真，造成波形畸变；基于霍尔元件的零磁通电流测量电路，在测量较高频率信号时，由于信号变化快，而反方向注入的抵消电流由于线圈的电感阻碍了电流的快速变化，故也会对高频信号产生波形畸变。
如图1所示，电流互感器的结构较为简单，由相互绝缘的初级绕组2、第一次级绕组3、磁芯1以及构架、壳体、接线端子(图中未示出)等组成，初级绕组2、第一次级绕组3与磁芯1之间均有绝缘隔离。其工作原理与变压器基本相同，初级绕组2的匝数较少，直接串联于电源线路中，在本实施例中串联于20mA电流环的信号电路。信号电流i1通过初级绕组2时，产生的交变磁通感应产生按比例减小的二次电流i3。第一次级绕组3的匝数较多，与仪表、继电器、变送器等电流线圈的负载串联形成闭合回路。
电流互感器实际运行中负载阻抗很小，第一次级绕组3接近于短路状态，相当于一个短路运行的变压器。
本恒定幅值直流脉冲信号测量电路，在磁芯1上还设置有第二次级绕组4，在第二次级绕组4上接入直流电流i2，该直流电流i2接入后需要使第二次级绕组4的磁通方向与初级绕组2的磁通方向相反。
第二次级绕组4的直流电流i2幅值与初级绕组2的信号电流i1幅值的平均值相等。
如图2所示，信号电流i1中存在直流分量，该直流分量会使磁芯1磁路饱和从而产生波形畸变。
如图3所示，第二次级绕组4的直流电流i2的幅值与初级绕组2的信号电流i1幅值的平均值相等。
如图4所示，由于在第二次级绕组4加入了与信号电流i1相反的直流电流i2，将信号电流i1与直流电流i2相减后等效成为了对称脉冲信号。
由于对称脉冲信号不产生剩磁，故改善了恒定幅值直流脉冲信号测量电路的工作环境，提高测量电路的灵敏度。
一种恒定幅值直流脉冲信号测量电路的消磁方法，主要包括如下步骤：
步骤1、在磁芯1上缠绕初级绕组2、第一次级绕组3、第二次级绕组4，第一刺激绕组3的L1、L2端串联于20mA电流环的信号电路，第一次级绕组2的K1、K2端与仪表、继电器、变送器等电流线圈的负载串联形成闭合回路。
步骤2、在第二次级绕组4上施加一个直流电流i2，该直流电流i2与信号电流i1方向相反，使初级绕组2与第二次级绕组4的磁通方向相反。
如图2所示，信号电流i1中存在直流分量，该直流分量会使磁芯1磁路饱和从而产生波形畸变。
如图3所示，第二次级绕组4的直流电流i2的幅值与初级绕组2的信号电流i1幅值的平均值相等。
如图4所示，由于在第二次级绕组4加入了与信号电流i1相反的直流电流i2，由于第二次级绕组4的直流电流i2幅值与初级绕组2的信号电流i1幅值的平均值相等，将信号电流i1与直流电流i2相减后等效成为了对称脉冲信号。
步骤3、从测量仪表上获取测量值。
本实用新型所述的一种恒定幅值直流脉冲信号测量电路及其消磁方法，设置一个独立的电磁线圈，即第二次级绕组4，在测量电流时，给二次级绕组4通以与测量电流方向相反的、幅值等于测量电流平均值的直流电流，该附加的直流电流用于抵消测量电流在原磁路中产生的剩磁。从而使得原电感式电流互感器或基于霍尔元件的零磁通电流测量电路的工作条件改善，提高了原测量电路的灵敏度，本测量电路和消磁方法可以在低成本的条件下，有效地减少测量直流脉冲信号时测量电路的剩磁和波形畸变，从而提高测量电路的测量灵敏度和测量精度。
如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种恒定幅值直流脉冲信号测量电路，其特征在于：包括磁芯、设置在磁芯上的初级绕组、第一次级绕组，所述初级绕组连接被测电流，所述第一次级绕组连接测量仪表，在所述磁芯上还设置有磁通方向与初级绕组相反的第二次级绕组。
2.根据权利要求1所述的一种恒定幅值直流脉冲信号测量电路，其特征在于：所述第二次级绕组接入直流电流。
3.根据权利要求2所述的一种恒定幅值直流脉冲信号测量电路，其特征在于：所述第二次级绕组的直流电流幅值与初级绕组的被测电流幅值的平均值相等。
4.根据权利要求1所述的一种恒定幅值直流脉冲信号测量电路，其特征在于：所述被测电流为20mA电流环电路信号。
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|---|---|---|---|
| CN201620341521.8U CN205656225U (zh) | 2016-04-21 | 2016-04-21 | 一种恒定幅值直流脉冲信号测量电路 |
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| CN201620341521.8U CN205656225U (zh) | 2016-04-21 | 2016-04-21 | 一种恒定幅值直流脉冲信号测量电路 |
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| CN (1) | CN205656225U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105785095A (zh) * | 2016-04-21 | 2016-07-20 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种恒定幅值直流脉冲信号测量电路及其消磁方法 |
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2016
- 2016-04-21 CN CN201620341521.8U patent/CN205656225U/zh active Active
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