CN208140774U - 一种用于交直流小电流的钳型测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于交直流小电流的钳型测量装置，装置包括传感头、调制变压器、带通滤波器、相敏解调器、直流放大器、功率放大器、交流滤波放大器、耦合电容器及标准电阻；传感头包括上下半环U型检测铁芯，上半环U型检测铁芯包括第一、二半环检测铁芯，下半环U型检测铁芯包括第三、四半环检测铁芯；第一、二、三及四半环检测铁芯分别绕有第一、二、三及四调制检测绕组；上、下半环U型检测铁芯外面分别绕有第五、六交流检测绕组，经拼装后整体置于由两半环形磁屏蔽铁芯组成的环形磁屏蔽铁芯的半空腔中，环形磁屏蔽铁芯外面绕有反馈绕组。调制检测绕组和交流检测绕组分别实现对被测电流直流、交流分量测量，进而实现交直流小电流的测量。

Description

一种用于交直流小电流的钳型测量装置

技术领域

本实用新型属于电工技术中的电流测量设备，特别涉及一种用于交直流小电流的钳型测量装置。

背景技术

申请号201510854478.5的“一种直流小电流钳型测量装置”，针对现有钳型直流电流测量装置用于工业现场微小直流电流测量时灵敏度、精度不够的问题，提出了传感头为上下两半环的钳型结构，使用坡莫合金材料组成上半环U型检测铁芯中第一半环检测铁芯和第二半环检测铁芯，以及下半环U型检测铁芯中第三半环检测铁芯和第四半环检测铁芯，上下半环自成封闭的U型检测铁芯结构，既实现了坡莫合金材料不需机械切割、开口，保证了它完好的磁性能，又实现了上下半环的开口式即钳型式结构，适用于工业现场应用。这对于现场测量微小直流电流很有意义。但存在如下缺陷：工业现场交流和直流微小电流是普遍存在的，既能测直流，也能测交流，其应用前景更为用户所急需，这就是本实用新型应能解决的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于交直流小电流的钳型测量装置，解决现有传感头及测量装置只能测量直流小电流的问题，以简便、稳定运行的结构用于交流和直流小电流的测量。

为实现上述目的，本实用新型提供一种用于交直流小电流的钳型测量装置，该钳型测量装置包括：

传感头、调制变压器、带通滤波器、相敏解调器、直流放大器、功率放大器、交流滤波放大器、耦合电容器及标准电阻；

传感头包括上半环U型检测铁芯、下半环U型检测铁芯，其中，上半环U型检测铁芯包括构成封闭U型结构的第一半环检测铁芯和第二半环检测铁芯，下半环U型检测铁芯包括构成封闭U型结构的第三半环检测铁芯和第四半环检测铁芯；

第一半环检测铁芯外面绕有第一调制检测绕组，第二半环检测铁芯外面绕有第二调制检测绕组，第三半环检测铁芯外面绕有第三调制检测绕组，第四半环检测铁芯外面绕有第四调制检测绕组；上半环U型检测铁芯外面绕有第五交流检测绕组，下半环U型检测铁芯外面绕有第六交流检测绕组；

绕有第一调制检测绕组、第二调制检测绕组及第五交流检测绕组的第一半环检测铁芯和第二半环检测铁芯，置于第一半环形磁屏蔽铁芯的空腔中；绕有第三调制检测绕组、第四调制检测绕组及第六交流检测绕组的第三半环检测铁芯和第四半环检测铁芯，置于第二半环形磁屏蔽铁芯的空腔中；第一半环形磁屏蔽铁芯和第二半环形磁屏蔽铁芯构成圆环状，反馈绕组绕于第一半环形磁屏蔽铁芯和第二半环形磁屏蔽铁芯上；

所述第一调制检测绕组的异名端与第四调制检测绕组的同名端相连，第三调制检测绕组的同名端与第二调制检测绕组的异名端相连；第一调制检测绕组的同名端与调制变压器二次绕组的同名端相连，第二调制检测绕组的同名端连接到调制变压器二次绕组的异名端，第四调制检测绕组的异名端与第三调制检测绕组的异名端同时与接地点相连；调制变压器二次绕组的中心抽头连带通滤波器的输入端，带通滤波器的输出端连接到相敏解调器的输入端，相敏解调器的输出端与直流放大器的输入端相连，直流放大器的输出端连接功率放大器的输入端，功率放大器的输出端与反馈绕组的同名端相连，反馈绕组的异名端通过标准电阻连接接地点；第五交流检测绕组的同名端与接地点相连，第五交流检测绕组的异名端连接到第六交流检测绕组的同名端，第六交流检测绕组的异名端连接到交流滤波放大器的输入端，交流波滤放大器的输出端连接到耦合电容器的一端，耦合电容器的另一端连接到反馈绕组的同名端。

进一步地，反馈绕组等分为两段，一段均匀绕在第一半环形磁屏蔽铁芯外面，另一段均匀绕在第二半环形磁屏蔽铁芯外面，两段等分的反馈绕组通过导线连接。

进一步地，上半环U型检测铁芯和下半环U型检测铁芯，均用坡莫合金带卷绕成U型后经过退火处理而成。

进一步地，第一半环形磁屏蔽铁芯和第二半环形磁屏蔽铁芯均由经退火处理后卷绕成半圆环状的冷轧硅钢片制成。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本实用新型在上半环U型检测铁芯外面绕有第五交流检测绕组，在下半环U型检测铁芯外面绕有第六交流检测绕组，将两交流检测绕组通过导线串联连接，形成了对被测一次电流中交流电流信号的检测，该交流检测信号的获取，不需另外增加检测铁芯，利用上下半环U型坡莫合金检测铁芯就能实现，因此上下半环U型检测铁芯，既能检测直流，也能检测交流电流信号，达到一芯多用的效果。

第五、第六交流检测绕组将交流检测信号输入交流滤波放大器后，得到二次交流电流经耦合电容器，输入反馈绕组，得到一次被测交流安匝与二次交流安匝的磁势平衡W_PI_1A＝W_FI_2A，二次交流电流I_2A＝(W_P/W_F)I_1A准确地反映被测一次交流电流，比率系数为固定的匝数比W_P/W_F；直流小电流测量同理前述现有技术“一种直流小电流钳型测量装置”，本实用新型实现了交直流小电流钳型结构的准确测量。

附图说明

图1为本实用新型提供的用于交直流小电流的钳型测量装置中传感头的结构示意图；

图2(a)为本实用新型提供的用于交直流小电流的钳型测量装置中传感头上部分的截面示意图；图2(b)为本实用新型提供的用于交直流小电流的钳型测量装置中传感头下部分的截面示意图；

图3为本实用新型的用于交直流小电流的钳型测量装置的电路示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本实用新型的传感头外型为圆环状，其截面如图2(a)和图2(b)所示，上半环U型检测铁芯A包括构成封闭U型结构的第一半环检测铁芯C₁和第二半环检测铁芯C₂，下半环U型检测铁芯B包括构成封闭U型结构的第三半环检测铁芯C₃和第四半环检测铁芯C₄；上半环U型检测铁芯A和下半环U型检测铁芯B，均用坡莫合金带卷绕成U型后经过退火处理而成；

第一半环检测铁芯C₁外面绕有第一调制检测绕组W₁，第二半环检测铁芯C₂外面绕有第二调制检测绕组W₂，第三半环检测铁芯C₃外面绕有第三调制检测绕组W₃，第四半环检测铁芯C₄外面绕有第四调制检测绕组W₄。上半环U型检测铁芯A外面绕有第五交流检测绕组W₅，下半环U型检测铁芯B外面绕有第六交流检测绕组W₆，经拼装后整体置于由第一半环形磁屏蔽铁芯和第二半环形磁屏蔽铁芯组成的环形磁屏蔽铁芯C的半空腔中，环形磁屏蔽铁芯C外面绕有反馈绕组W_F，环形磁屏蔽铁芯C用退火的冷轧硅钢片制成。

本实用新型提供的传感头在上半环U型检测铁芯外面绕有第五交流检测绕组，在下半环U型检测铁芯外面绕有第六交流检测绕组，将两交流检测绕组通过导线串联连接，形成了对被测一次电流中交流电流信号的检测，该交流检测信号的获取，不需另外增加检测铁芯，利用上下半环U型坡莫合金检测铁芯就能实现，因此上下半环U型检测铁芯，既能检测直流，也能检测交流电流信号，达到一芯多用的效果。

图3为本实用新型提供的用于交直流小电流的钳型测量装置结构示意图，包括传感头、调制变压器T、带通滤波器E、相敏解调器F、直流放大器G、交流滤波放大器K、功率放大器H、标准电阻R_s及耦合电容器C₀。

其中，第一调制检测绕组W₁的异名端与第四调制检测绕组W₄的同名端相连，第三调制检测绕组W₃的同名端与第二调制检测绕组W₂的异名端相连；第一调制检测绕组W₁的同名端与调制变压器T二次绕组的同名端相连，第二调制检测绕组W₂的同名端连接到调制变压器T二次绕组的异名端，第四调制检测绕组W₄的异名端与第三调制检测绕组W₃的异名端同时与接地点相连；调制变压器T二次绕组的中心抽头连接带通滤波器E的输入端，带通滤波器E的输出端连接到相敏解调器F的输入端，相敏解调器F的输出端与直流放大器G的输入端相连，直流放大器G的输出端连接功率放大器H的输入端，功率放大器H的输出端与反馈绕组W_F的同名端相连，反馈绕组W_F的异名端通过标准电阻R_S连接接地点；第五交流检测绕组W₅的同名端与接地点相连，第五交流检测绕组W₅的异名端连接到第六交流检测绕组W₆的同名端，第六交流检测绕组W₆的异名端连接到交流滤波放大器K的输入端，交流波滤放大器K的输出端连接到耦合电容器C₀的一端，耦合电容器C₀的另一端连接到反馈绕组W_F的同名端。反馈绕组W_F等分为两段，分别均匀绕在上下半圆环传感头的磁屏蔽铁芯外面，其通过导线连接。

本装置投入运行后，第五交流检测绕组W₅和第六交流检测绕组W₆将交流检测信号叠加，该叠加信号输入交流放大器K后，得到二次交流电流I_2A经耦合电容器C₀，输入反馈绕组W_F，得到一次被测交流电流I_1A与二次交流电流I_2A的安匝磁势平衡W_PI_1A＝W_FI_2A，二次交流电流I_2A＝(W_P/W_F)I_1A准确地反映被测一次交流电流I_1A，比率系数为固定的匝数比W_P/W_F；直流小电流测量同理前述现有技术“一种直流小电流钳型测量装置”，本实用新型实现了交直流小电流钳型结构的准确测量。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于交直流小电流的钳型测量装置，其特征在于，包括：传感头、调制变压器(T)、带通滤波器(E)、相敏解调器(F)、直流放大器(G)、功率放大器(H)、交流滤波放大器(K)、耦合电容器(C₀)及标准电阻(R_s)；

传感头包括上半环U型检测铁芯、下半环U型检测铁芯，其中，上半环U型检测铁芯包括构成封闭U型结构的第一半环检测铁芯(C₁)和第二半环检测铁芯(C₂)，下半环U型检测铁芯包括构成封闭U型结构的第三半环检测铁芯(C₃)和第四半环检测铁芯(C₄)；

第一半环检测铁芯(C₁)外面绕有第一调制检测绕组(W₁)，第二半环检测铁芯(C₂)外面绕有第二调制检测绕组(W₂)，第三半环检测铁芯(C₃)外面绕有第三调制检测绕组(W₃)，第四半环检测铁芯(C₄)外面绕有第四调制检测绕组(W₄)；上半环U型检测铁芯外面绕有第五交流检测绕组(W₅)，下半环U型检测铁芯外面绕有第六交流检测绕组(W₆)；

绕有第一调制检测绕组(W₁)、第二调制检测绕组(W₂)及第五交流检测绕组(W₅)的第一半环检测铁芯(C₁)和第二半环检测铁芯(C₂)，置于第一半环形磁屏蔽铁芯的空腔中；绕有第三调制检测绕组(W₃)、第四调制检测绕组(W₄)及第六交流检测绕组(W₆)的第三半环检测铁芯(C₃)和第四半环检测铁芯(C₄)，置于第二半环形磁屏蔽铁芯的空腔中；第一半环形磁屏蔽铁芯和第二半环形磁屏蔽铁芯构成圆环状，反馈绕组绕于第一半环形磁屏蔽铁芯和第二半环形磁屏蔽铁芯上；

所述第一调制检测绕组(W₁)的异名端与第四调制检测绕组(W₄)的同名端相连，第三调制检测绕组(W₃)的同名端与第二调制检测绕组(W₂)的异名端相连；第一调制检测绕组(W₁)的同名端与调制变压器(T)二次绕组的同名端相连，第二调制检测绕组(W₂)的同名端连接到调制变压器(T)二次绕组的异名端，第四调制检测绕组(W₄)的异名端与第三调制检测绕组(W₃)的异名端同时与接地点相连；调制变压器(T)二次绕组的中心抽头连带通滤波器的输入端，带通滤波器(E)的输出端连接到相敏解调器(F)的输入端，相敏解调器(F)的输出端与直流放大器(G)的输入端相连，直流放大器(G)的输出端连接功率放大器(H)的输入端，功率放大器(H)的输出端与反馈绕组的同名端相连，反馈绕组的异名端通过标准电阻(R_s)连接接地点；第五交流检测绕组(W₅)的同名端与接地点相连，第五交流检测绕组(W₅)的异名端连接到第六交流检测绕组(W₆)的同名端，第六交流检测绕组(W₆)的异名端连接到交流滤波放大器(K)的输入端，交流波滤放大器(K)的输出端连接到耦合电容器(C₀)的一端，耦合电容器(C₀)的另一端连接到反馈绕组的同名端。

2.如权利要求1所述的钳型测量装置，其特征在于，所述反馈绕组等分为两段，一段均匀绕在第一半环形磁屏蔽铁芯外面，另一段均匀绕在第二半环形磁屏蔽铁芯外面，两段等分的反馈绕组通过导线连接。

3.如权利要求1或2所述的钳型测量装置，其特征在于，所述上半环U型检测铁芯和下半环U型检测铁芯，均用坡莫合金带卷绕成U型后经过退火处理而成。

4.如权利要求1或2所述的钳型测量装置，其特征在于，所述第一半环形磁屏蔽铁芯和第二半环形磁屏蔽铁芯均由经退火处理后卷绕成半圆环状的冷轧硅钢片制成。