CN205789478U - 变频发电机配套用宽频电流互感器 - Google Patents

Abstract

一种变频发电机配套用宽频电流互感器，包括二次端子、一次导电体。一次导电体、测量级绕组、保护级绕组、二次端子、环氧树脂浇注一体，在其下方设置有安装底板，在安装底板上设置有接地端子，并保证互感器内部接地。测量级绕组的磁芯，选择环形铁基纳米晶合金制成。保护级绕组的磁芯，选择高磁感取向硅钢制成。本实用新型结构简洁，性能优越，维护方便，符合变频技术发展的新要求。在保证了测量级较大频率范围内的采样精度要求的基础上，克服了低频运行时的铁芯磁饱和问题，消除了保护级低频运行时的铁芯饱引发的二次电流畸变导致的设备误操作，最大程度地保障了设备的安全。有效的节省了材料成本，大幅度降低运行噪音，减少了环境污染。

Description

变频发电机配套用宽频电流互感器

技术领域

本实用新型涉及变频电源中心变频发电机配套用宽频电流互感器。

背景技术

随着现代控制理论和电力电子技术的发展，交流变频技术日臻完善，变频调速装置已在工业领域得到广泛应用，变频电机的使用也日益广泛起来。特别变频电源中心建设，变频电机的快速发展，对测量及保护用电流互感器也提出了更加严格的要求。要求采样和保护设备同样适应变频设备的需求，能够在10Hz-60Hz频率范围内保证采样的精确度，低频10Hz时满足10倍额定电流才开始饱和。为了满足电力系统对变频信息采样的技术要求，特设计本实用新型。

发明内容

本实用新型的目的是这样实现的，一种变频发电机配套用宽频电流互感器，包括二次端子 、一次导电体，其特征在于：一次导电体、测量级绕组、保护级绕组、二次端子、环氧树脂浇注一体，在其下方设置有安装底板，在安装底板上设置有接地端子，并保证互感器内部接地。

所述的一次导电体通过互感器顶端的一次接线端输入一次电流。

所述的测量级绕组的磁芯，选择环形铁基纳米晶合金制成。

所述的保护级绕组的磁芯，选择高磁感取向硅钢制成。

所述的测量级绕组的磁芯、保护级绕组的磁芯，分别经漆包线均匀绕制后嵌入一次导电体中心。

一次电流通过一次导电体、测量级绕组及保护级绕组感应出二次电流，由二次端子输出标准的小电流，内部接地线通过安装嵌件与安装底板连通，通过安装底板上的接地端子接地。

为了满足10Hz-60Hz频率，范围内的采样精度，产品测量级绕组的磁芯采用了具有高磁感应强度的铁基纳米晶合金，该材料具有高磁导率，低损耗具有好的综合性能，是高频低电压变压器优选的电流互感器磁芯。其应用设计原理如下：

用安匝数表示的误差计算公式

式中 — 二次阻抗角

— 铁心损耗角。

根据二次阻抗表示铁心中主磁通

式中Ф₀—铁心中主磁通（幅值），Wb

—二次额定电流

—二次阻抗

—额定二次匝数

f—电源频率，Hz

再根据磁路定律求得

式中µ—铁心导磁系数

B—磁通密度(幅值)

Ac—铁心有效截面积

H—磁场强度

—磁势

—铁心的平均磁路长

求解式（3）、（4）得出实际励磁安匝

将上式代入式（1）、（2）得出

由（5）、（6）式可知产品精度受磁导率、频率、铁心截面、铁心磁路、二次电流等多因素影响，铁心的磁导率越高，误差就越小。由于变频发电机的下线运行频率较常规工频电流互感器低，选用较高磁导率材料，纳米晶合金与非晶合金相比，在低于50kHz时，在具有更低损耗的基础上具有高2至3倍的工作磁感，磁芯体积可小一倍以上，最大磁感应强度Bs可达1.8T，线性度极佳，并具有更好的耐蚀性和磁稳定性，可以补偿因工作频率下降导致的误差变化。铁基纳米晶合金是由铁元素为主，加入少量的Nb、Cu、Si、B元素所构成的合金，与普通的铁基非晶合金相比具有优异的综合磁性能：高饱和磁感、高初始磁导率、低的矫顽力，高磁感下的高频损耗低，综合性能完全适用工作频率范围10Hz-100kHz，最佳频率范围：16.7kHz-60kHz。将互感器磁芯设置为环形结构，从根本上提供最小漏磁通的零气隙结构，保证了磁稳定性。

本实用新型保护级绕组的磁芯选用冷轧取向硅钢材料，为了防止因低频时的铁心饱和产生的二次电流畸变引发二次设备误操作，需要满足较低频率下，互感器正常工作，铁心不饱和，所以选取了一种饱和密度较高的高磁感取向硅钢铁心。根据铁心设计公式

式中：E_2——二次感应电势

f—额定频率

—额定二次匝数

—铁心有效截面，

常规使用的冷轧硅钢铁心在设计时为了保证低频电流保护倍数的要求，需要增加铁心截面，而受安装位置限制，一般户内电流互感器体积不宜过大，故选用磁化能力较高的取向硅钢，可有效减少铁心体积。同时增大一次、二次绕组的匝数来抑制低频情况下的铁心饱和。高磁感取向硅钢铁心较常规冷轧硅钢片硅含量略有增加，但其具有单位铁损低、单位磁化容量小、饱和磁感强度高、平整度好的特点，标准情况下的磁感可达2.0T以上，铁损低、磁感高、磁致伸缩小，可以保证在额定准确限值一次电流下的复合误差不超出规定的限值，性能有明显提高。用它代替普通无取向冷轧硅钢铁心做互感器磁芯，电能向磁能转变时能量损失小，感应电动势所产生的感应电流在磁芯电阻上损失少，空载损耗可降低35%，可减少互感器电能消耗量近30%。

本实用新型的有益效果是，为变频电源中心提供了一种变频发动机配套用宽频电流互感器，保证了一定频率范围内的采样精度，克服了低频情况下的铁心饱和，保证了互感器采样的精度及稳定性。为智能二次设备提供精确的采样值，具有较高的可靠性和实时性，是变频电源中心建设的重要设备保障。符合节能变频技术发展的要求，符合交流变频电机市场的发展需要，提供了一种具有宽频带测量范围及保护功能的电流互感器，将成为变频电机配套采样保护的重要设备。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

1、二次端子 2、一次导电体3、测量级绕组 4、保护级绕组5、环氧树脂 6、接地端子7、安装底板

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步说明 ；

在图中，变频发电机配套用宽频电流互感器，包括二次端子 1、一次导电体2，其特征在于：一次导电体2、测量级绕组3、保护级绕组4、二次端子1、环氧树脂5浇注一体，在其下方设置有安装底板7，在安装底板上设置有接地端子6，并保证互感器内部接地。

所述的一次导电体2通过互感器顶端的一次接线端输入一次电流；所述的测量级绕组3的磁芯，选择环形铁基纳米晶合金制成；该材料软磁性能优异，保证了宽频带范围内的测量精度，二次感应出1A或者5A的小电流具有很小的比差、相位差。所述的保护级绕组4的磁芯，选择高磁感取向硅钢制成；该材料磁化能力强，有效减少铁心体积，降低铁损、铜损。所述的测量级绕组3的磁芯、保护级绕组4的磁芯，分别经漆包线均匀绕制后嵌入一次导电体2中心；应用电磁感应原理，一次电流通过一次导电体2、测量级绕组3及保护级绕组4感应出二次电流由二次端子1输出标准的小电流，内部接地线通过安装嵌件与安装底板7连通，最终通过安装底板7上的接地端子6接地。

本实用新型整体特征：功能性强安装使用简单方便，结构简洁，性能优越，维护方便，符合变频技术发展的新要求。在保证了测量级较大频率范围内的采样精度要求的基础上，克服了低频运行时的铁芯磁饱和问题，从根本上消除了保护级低频运行时的铁芯饱引发的二次电流畸变导致的设备误操作，最大程度地保障了设备的安全。高饱和取向硅钢磁芯的选用，大大减少铁心体积，有效的节省了材料成本，经济效益突出。高磁感取向硅钢的低磁致伸缩性，可大幅度降低运行噪音，减少环境污染。符合节能、环保的发展战略。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (4)

1.变频发电机配套用宽频电流互感器，包括二次端子 （1）、一次导电体（2），其特征在于：一次导电体（2）、测量级绕组（3）、保护级绕组（4）、二次端子（1）、环氧树脂（5）浇注一体，在其下方设置有安装底板（7），在安装底板（7）上设置有接地端子（6），并保证互感器内部接地；所述的测量级绕组（3）的磁芯，选择环形铁基纳米晶合金制成；所述的保护级绕组（4）的磁芯，选择高磁感取向硅钢制成。

2.根据权利要求1所述的变频发电机配套用宽频电流互感器，其特征在于：所述的一次导电体（2）通过互感器顶端的一次接线端输入一次电流。

3.根据权利要求1所述的变频发电机配套用宽频电流互感器，其特征在于：所述的测量级绕组（3）的磁芯、保护级绕组（4）的磁芯，分别经漆包线均匀绕制后嵌入一次导电体（2）中心。

4.根据权利要求1或2所述的变频发电机配套用宽频电流互感器，其特征在于：一次电流通过一次导电体（2）、测量级绕组（3）及保护级绕组（4）感应出二次电流，由二次端子（1）输出标准的小电流，内部接地线通过安装嵌件与安装底板（7）连通，通过安装底板（7）上的接地端子（6）接地。