CN218975258U - 一种零磁通电流互感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及互感器技术领域，具体地说是一种零磁通电流互感器，本实用新型所述零磁通电流互感器包括：初级线圈、次级线圈、主磁芯；所述次级线圈绕制在主磁芯上，与初级线圈组合后，与辅助电流互感器串联，在线路首尾两端引出两个引出端子，用于并联外接负载；所述辅助磁芯与主磁芯上下叠加组合。本实用新型所述零磁通电流互感器通过将外部电路设置为辅助电流互感器，将辅助线圈相对于初级线圈的缠绕方向与次级线圈相对于初级线圈的缠绕方向反向设置，从而利用新增电压源U₂使传统结构的互感器通过简单的结构调整，即可改装成零磁通电流互感器；并且通过调整辅助电流互感器的阻值，直接调整零磁通电流互感器的误差，从而实现误差的精确调整。

Description

一种零磁通电流互感器

技术领域

本实用新型涉及互感器技术领域，具体地说是一种零磁通电流互感器。

背景技术

零磁通电流互感器是一种高精度的互感器，比普通电流互感器精度高了1-2个级别，是互感器发展的一个趋势。

零磁通指理论上互感器的磁芯没有磁通。

电流互感器的误差是由提供磁通的交变励磁电流产生的，表现在外部，就是互感器有能量E输出，E＝I*I(R+r)，其中，I为交变励磁电流，r为内阻，R为外接负载。次级线圈上产生的电压降ΔU越小，其所需提供磁通的交变励磁电流就小，误差就小。

而在材料和匝数一定的情况下，几乎所有电流互感器的误差补偿方法都是以直接或间接的实现次级线圈电压降为目的。

而次级线圈上产生的电压降ΔU＝-(U_R+U_r)，外接负载引起的电压降相对较容易解决，我们将外接负载的电阻设为0即可，但二次绕组的内阻不可能做到0，这就使得提供磁通的交变励磁电流也不会是0。

实用新型内容

本实用新型就是针对现有技术存在的上述不足，提供一种零磁通电流互感器，在二次回路中串联增加一个外部电路来产生电压源U₂，使U₂与(U_R+U₁)大小相等相位相反，其中，U_R为外接负载R引起的电压降，U₁为次级线圈内阻r₁引起的电压降；则U₂+U_R+U₁＝0。这时零磁通电流互感器的误差等于传统结构互感器的误差乘以新增电压源U₂相对于(U_R+U₁)的误差，所述外部电路通过采用辅助电流互感器即可实现新增电压源U₂与(U_R+U₁)大小相等相位相反，进而使传统结构的互感器通过简单的结构调整，即可改装成零磁通电流互感器，并通过在辅助电流互感器内设置可调电阻，直接调整零磁通电流互感器的误差，即可实现误差的精确调整。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

第一方面，本实用新型提供了一种零磁通电流互感器，包括：初级线圈、次级线圈、主磁芯；所述次级线圈绕制在主磁芯上，与初级线圈组合。

优选的，所述次级线圈串联辅助电流互感器后，在次级线圈起始端设置有第一引出端子，在辅助电流互感器尾端设置有第二引出端子。

优选的，所述辅助电流互感器包括：辅助磁芯、辅助线圈、内置电阻；所述辅助线圈绕制在辅助磁芯上，与内置电阻并联，并与初级线圈组合。

优选的，所述辅助磁芯与主磁芯上下叠加组合。

优选的，所述内置电阻为阻值可调节的电阻元件。

优选的，所述次级线圈与辅助电流互感器串联在第一引出端子和第二引出端子之间，所述第一引出端子和第二引出端子用于并联外接负载。

优选的，所述次级线圈相对于初级线圈的缠绕方向与辅助线圈相对于初级线圈的缠绕方向相反。

优选的，所述辅助线圈的匝数为次级线圈匝数的1/2。

优选的，所述次级线圈的直流内阻r₁的计算公式如下：

r_辅+r＝r₁+r₃+R；

其中，r_辅为辅助线圈的内阻值，r为内置电阻的阻值，r₃为次级线圈与辅助线圈并在一起的内阻值，R为外接负载的阻值。

优选的，所述内置电阻的阻值r的计算公式如下：

r＝r₁+R；

其中，r₁为次级线圈的直流内阻值，R为外接负载的阻值；而通过内置电阻的电流与次级线圈输出的电流大小相同。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型所述零磁通电流互感器结构设计合理，通过在二次回路中串联增加一个外部电路来产生电压源U₂，使U₂与(U_R+U₁)大小相等相位相反，其中，U_R为外接负载R引起的电压降，U₁为次级线圈内阻r₁引起的电压降；则U₂+U_R+U₁＝0。这时零磁通电流互感器的误差等于传统结构互感器的误差乘以新增电压源U₂相对于(U_R+U₁)的误差。

2、本实用新型所述零磁通电流互感器布局合理，结构紧凑，所述外部电路通过采用辅助电流互感器即可实现，将辅助线圈相对于初级线圈的缠绕方向与次级线圈相对于初级线圈的缠绕方向反向设置，从而利用新增电压源U₂使所述传统结构互感器通过简单的结构调整，即可改装成零磁通电流互感器。

3、本实用新型所述内置电阻设置为电位器，并通过调整辅助电流互感器的阻值，直接调整零磁通电流互感器的误差，即可实现误差的精确调整。

附图说明

图1是本实用新型所述零磁通电流互感器的线路结构示意图；

图2是本实用新型所述零磁通电流互感器的实体结构示意图；

图3是本实用新型所述零磁通电流互感器的磁芯叠放结构示意图；

图中：1-主磁芯、2-辅助磁芯、3-初级线圈、4-互感器外壳、W1-次级线圈、W2-辅助线圈、S1-第一引出端子、S2-第二引出端子、8-内置电阻、9-外接负载。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

一种零磁通电流互感器，采用双磁芯双绕组结构，包括：主磁芯1、辅助磁芯2、初级线圈3、次级线圈W1、辅助线圈W2、第一引出端子S1、第二引出端子S2、内置电阻8。

所述内置电阻8、辅助线圈W2、初级线圈3、辅助磁芯2组合成辅助电流互感器，所述辅助线圈W2绕制在辅助磁芯2上，所述辅助线圈W2两端并联内置电阻8后，与初级线圈3组合形成辅助电流互感器，使所述辅助电流互感器产生电压源U₂。

所述内置电阻8为阻值可调节的电阻元件，优选的，所述内置电阻8为电位器。

所述次级线圈W1绕制在主磁芯1上；并与辅助电流互感器串联在第一引出端子S1和第二引出端子S2之间。

所述第一引出端子S1和第二引出端子S2之间还并联有外接负载9。

所述初级线圈3分别与主磁芯1、辅助磁芯2对应组合。

所述主磁芯为具有较高导磁率的材质，优选的，所述主磁芯的导磁率大于等于1800；辅助磁芯为具有较高饱和磁感应强度特性的材质，优选的，所述辅助磁芯的饱和磁感应强度大于等于1.8，优选的，所述辅助磁芯可采用硅钢。

因初级线圈的初级电流较大，互感器需要设置穿心孔，本实施例所述零磁通电流互感器设置有穿心孔，即主磁芯、辅助磁芯均设置有穿心孔，且初级线圈匝数为1匝。

所述次级线圈与辅助线圈串联后，将辅助磁芯折叠扣在主磁芯上，使辅助磁芯与主磁芯上下叠加组合，同时，次级线圈W1相对于初级线圈的缠绕方向与辅助线圈W2相对于初级线圈的缠绕方向相反，从而使辅助电流互感器产生的电压源U₂与次级线圈W1的直流内阻r₁引起的电压降及外接负载R引起的电压降相位相反。

优选的，调整内置电阻8的阻值r，使辅助电流互感器的内阻r₂等于次级线圈W1的直流内阻r₁与外接负载的阻值R之和，从而使所述电压源U₂，与次级线圈W1的直流内阻r₁引起的电压降及外接负载引起的电压降之和大小相等相位相反，实现整个电流互感器的误差调整。

若，r₂＝r₁+R

则，其中，r₁为次级线圈W1的内阻值，r₂为辅助电流互感器的整体内阻值，r_辅为辅助线圈W2的内阻值，R为外接负载的阻值，r为内置电阻的阻值。

根据主磁芯及辅助磁芯的尺寸计算次级线圈W1的直流内阻r₁；

r_辅+r＝r₁+r₃+R；

其中，r_辅为辅助线圈的内阻值，r为内置电阻的阻值，r₃为次级线圈与辅助线圈并在一起的内阻值，R为外接负载的阻值。

根据次级线圈的直流内阻r₁及外接负载的阻值R计算内置电阻的阻值r；

r＝r₁+R；

其中，r₁为次级线圈的直流内阻值，R为外接负载的阻值；而通过内置电阻的电流与次级线圈输出的电流大小相同。

实施例二

在实施例一的基础上，本实施例公开一种零磁通电流互感器的制作方法，本实施例中所述初级线圈匝数设置为1匝。

具体的，制作步骤为：

第一步：根据穿芯线直径d1设定主磁芯1、辅助磁芯2、互感器外壳4的规格型号。

(1)根据穿芯线直径d1设定穿芯孔径d2，然后，选择主磁芯1及辅助磁芯2，使所述主磁芯1的穿芯孔径与辅助磁芯2的穿芯孔径相等且均为d2；根据互感器型号及量程变比，设置穿芯孔径d2与穿芯线直径d1的比例关系，优选的，所述穿芯孔径d2设置为穿芯线直径d1的1.2-3.6倍。

(2)根据穿芯孔径d2设定磁芯外径d3，然后，选择主磁芯1及辅助磁芯2，使所述主磁芯1的磁芯外径与辅助磁芯2的磁芯外径相等且均为d3；根据次级线圈W1及辅助线圈W2的内阻阻值要求及互感器型号、量程变比，设置磁芯外径d3与穿芯孔径d2、穿芯线直径d1的比例关系；优选的，所述磁芯外径d3设置为穿芯孔径d2的1.05-1.65倍。

(3)根据互感器的量程变比选择主磁芯1及辅助磁芯2的材质；优选的，所述主磁芯1为高导磁率材质，所述主磁芯可选择超微晶；所述辅助磁芯2为高饱和磁感应强度材质，优选的，所述辅助磁芯可选择硅钢。

(4)根据穿芯线直径d1、穿芯孔径d2、磁芯外径d3，选择互感器外壳。

第二步：根据第一步所选材料及互感器的量程变比设定次级线圈、辅助线圈的绕制方式及绕制匝数；并在主磁芯1上绕制次级线圈W1，在辅助磁芯2上绕制辅助线圈W2。

(1)根据互感器的量程变比设定初级线圈、次级线圈W1以及辅助线圈W2漆包线的线径d4；优选的，所述量程变比为20A/20mA，则次级线圈W1可选择线径为0.09mm的漆包线，辅助线圈W2可选择线径为0.13mm的漆包线。

(2)根据互感器的量程变比设定次级线圈的匝数N；而辅助线圈匝数设为N/2；优选的，所述量程变比为20A/20mA，辅助线圈感应出的电流为次级线圈的2倍，因此，当设定次级线圈匝数为1000T，则辅助线圈匝数为500T。

(3)根据主磁芯及辅助磁芯尺寸粗略计算次级线圈W1的直流内阻r₁；具体的：

r_辅+r＝r₁+r₃+R；

其中，r_辅为辅助线圈W2的内阻值，r为内置电阻的阻值，r₃为次级线圈W1与辅助线圈W2并在一起的内阻值，R为外接负载的阻值。

(4)根据次级线圈W1的直流内阻r₁及外接负载的阻值R粗略计算内置电阻的阻值r；具体的：

r＝r₁+R；

其中，r₁为次级线圈W1的直流内阻值，R为外接负载的阻值。

若外接负载R＝10Ω，则r＝72+10＝82Ω。

通过内置电阻的电流与次级线圈的输出电流大小相同，因此，要设置相应功率的内置电阻。

第三步：将内置电阻8并联在辅助线圈W2两端，形成辅助电流互感器，然后，依次串联次级线圈W1、辅助电流互感器。

第四步：将绕有辅助线圈W2的辅助磁芯回向翻转，扣在绕有次级线圈W1的主磁芯上，使主磁芯1与辅助磁芯2上下叠加组合后，放置于互感器外壳4内；此时，辅助线圈W2相对于初级线圈3的缠绕方向与次级线圈W1相对于初级线圈3的缠绕方向相反。

第五步：在制作完成的零磁通电流互感器第一引出端子S1和第二引出端子S2之间，连接外接负载9，进行测试。

(1)测试过程中，通过调节内置电阻8的大小及初级线圈W1的匝数，实现所述电流互感器的零磁通。

第六步：测试合格后，对内置电阻8的调节装置及次级线圈、辅助线圈连接出的第一引出端子S1和第二引出端子S2部位进行焊连，灌封封装材料并包装。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种零磁通电流互感器，包括：初级线圈、次级线圈、主磁芯；所述次级线圈绕制在主磁芯上，与初级线圈组合；其特征在于，所述次级线圈串联辅助电流互感器后，在次级线圈起始端设置有第一引出端子，在辅助电流互感器尾端设置有第二引出端子；

所述辅助电流互感器包括：辅助磁芯、辅助线圈、内置电阻；所述辅助线圈绕制在辅助磁芯上，与内置电阻并联，并与初级线圈组合。

2.如权利要求1所述的零磁通电流互感器，其特征在于，所述辅助磁芯与主磁芯上下叠加组合。

3.如权利要求1所述的零磁通电流互感器，其特征在于，所述内置电阻为阻值可调节的电阻元件。

4.如权利要求1所述的零磁通电流互感器，其特征在于，所述次级线圈与辅助电流互感器串联在第一引出端子和第二引出端子之间，所述第一引出端子和第二引出端子用于并联外接负载。

5.如权利要求1所述的零磁通电流互感器，其特征在于，所述次级线圈相对于初级线圈的缠绕方向与辅助线圈相对于初级线圈的缠绕方向相反。

6.如权利要求1所述的零磁通电流互感器，其特征在于，所述辅助线圈的匝数为次级线圈匝数的1/2。

7.如权利要求1所述的零磁通电流互感器，其特征在于，所述次级线圈的直流内阻r₁的计算公式如下：

r_辅+r＝r₁+r₃+R；

其中，r辅为辅助线圈的内阻值，r为内置电阻的阻值，r3为次级线圈与辅助线圈并在一起的内阻值，R为外接负载的阻值。

8.如权利要求1所述的零磁通电流互感器，其特征在于，所述内置电阻的阻值r的计算公式如下：

r＝r₁+R；

其中，r₁为次级线圈的直流内阻值，R为外接负载的阻值；而通过内置电阻的电流与次级线圈输出的电流大小相同。

Images