CN220171138U - 一种高精度电流变换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高精度电流变换器，属于电流互感器领域，由高倍压放大模块、电压‑电流变换模块、功率驱动模块和互感器模块组成，所述互感器模块由主铁芯W1和补偿铁芯W2组成，主铁芯W1上设有二次绕组N2和检测绕组N0，补偿铁芯W2上设有一次绕组N1和补偿绕组N3，一次绕组N1连接外电源，二次绕组N2连接智能电网设备，采用本实用新型技术的电流变换器精度可以达到0.01%，可以在保证精度的要求下，输出0.1A‑2000A，输出最大电压3V，实现对多套带计量功能的智能断路器的同时检定大大提高了检定效率，内部损耗小可以减小程控交流电源的输出功率，配套方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及电流互感器领域，具体是一种高精度电流变换器。
背景技术
电流变换器是一种铁心闭合无气隙的变压器。是利用电磁感应的原理来变换电流的装置，电流变换器一般在短路次级侧时工作，主要构件是初级绕组、次级绕组和铁芯。电流变换器的优点是当铁心不饱和时，二次电流波形与一次侧相同。缺点是在电流非周期分量作用下容易饱和，线性度差。微机保护中一般采用电流变换器。在微机保护装置对输入电流的电压形成回路中要用到此设备。
在常规技术中，现有高精度电流互感器二次电流一般为5A/1A ,二次容量也比较小，工作范围较小（1%—120%Ib）。用于检定大电流的带计量功能的智能断路器等智能电网设备时，需配合大电流发生器才能使用，体积很大，接线及切换电流不便，一次只能检定一个设备，效率不高。
实用新型内容
为了解决现有高精度电流互感器容量及工作范围较小的问题，提高检定设备的效率，本实用新型的目的在于提供一种高精度电流变换器，提高电流变换器精度和检定效率，在保证精度的要求下，提高二次容量及工作范围，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种高精度电流变换器，由高倍压放大模块、电压-电流变换模块、功率驱动模块和互感器模块组成，所述互感器模块由主铁芯W1和补偿铁芯W2组成，主铁芯W1上设有二次绕组N2和检测绕组N0，补偿铁芯W2上设有一次绕组N1和补偿绕组N3，一次绕组N1连接外电源，二次绕组N2连接智能电网设备，检测绕组N0与高倍压放大模块的输入端连接，高倍压放大模块的输出端连接电压-电流变换模块的输入端，电压-电流变换模块的输出端连接功率驱动模块的输入端，功率驱动模块的输出端连接补偿绕组N3。
作为本实用新型的进一步方案，所述高倍压放大模块采用电压放大器芯片。
作为本实用新型的进一步方案，所述主铁芯W1和补偿铁芯W2在长度方向上部分重叠，主铁芯W1上设有二次绕组N2和检测绕组N0，补偿铁芯W2上设有一次绕组N1和补偿绕组N3，其中，所述一次绕组N2和二次绕组N1分别绕制在所述主铁芯W1和补偿铁芯W2重叠部分。
作为本实用新型的进一步方案，所述功率驱动模块由三极管组成。
作为本实用新型的进一步方案，所述功率驱动模块由相互连接在一起的PNP三极管和NPN三极管组成，将两个三极管连接在一起进行功率驱动。
作为本实用新型的进一步方案，所述一次绕组N1连接外电源，二次绕组N2连接智能电网设备。
作为本实用新型的进一步方案，一次输入电流：0.001A-100A，二次输出电流：0.01A-2000A，二次输出电压：0-3V，精度：输出0.01A-0.1A时，0.02%、0.1A-2000A时0.01%。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1：本实用新型的高精度电流变换器采用双铁芯有源补偿方案，主铁芯只承担对零磁通信号的采样，该信号经电流电压放大后输出到辅助铁芯的激磁线圈，当由外电源提供的激磁电流和辅助铁芯需要的激磁电流相等时，互感器工作在零磁通状态，二次负载全部由辅助铁芯承担，互感器有很高的精度，互感器精度可以达到0.01%在使用时只要增加辅助铁芯的截面积配套电子补偿线路的输出功率，即可增加二次输出容量；
2：本实用新型的高精度电流变换器配合程控交流电源，无需大电流发生器，直接由电流变换器提供高精度的输出电流到带计量功能的智能断路器等智能电网设备，本实用新型的高精度电流变换器工作范围可以在保证精度的要求下，输出0.1A-2000A，电流变换器输出最大电压3V；
3:本实用新型的高精度电流变换器，通过一套程控交流电源可带多台高精度电流变换器实现对多套带计量功能的智能断路器的同时检定大大提高了检定效率；
4：本实用新型的高精度电流变换器二次输出电压（穿心一圈）可到3V；二次输出穿心一圈，可以减小内部损耗，本实用新型的高精度电流变换器内部损耗小，可以减小程控交流电源的输出功率，配套方便，方便检定装置的接线。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的电路原理图。
图2是本实用新型的产品结构图。
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。
本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种可提高电流变换器精度和检定效率，在保证精度的要求下，可提高二次容量及工作范围的高精度电流变换器。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
实施例1
请参阅图1-2所示，本实用新型的一个实施例提供了一种高精度电流变换器，包括高倍压放大模块、电压-电流变换模块、功率驱动模块和互感器模块。所述互感器模块由主铁芯W1和补偿铁芯W2组成，在本实施例中，参见图1所示，所述主铁芯W1和补偿铁芯W2在长度方向上部分重叠，主铁芯W1上设有二次绕组N2和检测绕组N0，补偿铁芯W2上设有一次绕组N1和补偿绕组N3，其中，所述一次绕组N2和二次绕组N1分别绕制在所述主铁芯W1和补偿铁芯W2重叠部分。
本设计中一次输入电流：0.001A-100A，二次输出电流：0.01A-2000A，二次输出电压：0-3V，精度：输出0.01A-0.1A时，0.02%、0.1A-2000A时0.01%，主要用于带计量功能的智能断路器等智能电网设备的检定装置。
其中，一次绕组N1连接外电源，二次绕组N2连接智能电网设备，一次输入电流：0.001A-100A，检测绕组N0与高倍压放大模块的输入端连接，高倍压放大模块的输出端连接电压-电流变换模块的输入端，电压-电流变换模块的输出端连接功率驱动模块的输入端，功率驱动模块的输出端连接补偿绕组N3。
实施例2
参见图1所示，本实用新型的又一个实施例提供了一种高精度电流变换器，包括高倍压放大模块、电压-电流变换模块、功率驱动模块和互感器模块。
其中，所述互感器模块由主铁芯W1和补偿铁芯W2组成，主铁芯W1上设有二次绕组N2和检测绕组N0，补偿铁芯W2上设有一次绕组N1和补偿绕组N3，本设计中一次输入电流：0.001A-100A，二次输出电流：0.01A-2000A，二次输出电压：0-3V，精度：输出0.01A-0.1A时，0.02%、0.1A-2000A时0.01%，主要用于带计量功能的智能断路器等智能电网设备的检定装置，如图2所示。
在实施例1的基础上，高倍压放大模块采用电压放大器芯片，其具体型号可以根据不同的使用需求选定。
在本实施例中，参见图1所示，所述检测绕组N0绕制在所述主铁芯W1上，用于在主铁芯W1因损耗不工作在零磁通状态时获得相应的误差电压；其中，所述高倍压放大模块与所述检测绕组N0的输出端电路连接，检测绕组N0的输出端电路分别连接电压放大器芯片的同向输入端5和反向输入端6；所述电压放大器芯片的输出端7电路连接电压-电流变换模块的输入端。在采用电压放大器芯片作为高倍压放大模块后，一次绕组N1连接外电源，二次绕组N2连接智能电网设备，一次输入电流：0.001A-100A，检测绕组N0与高倍压放大模块的输入端连接，高倍压放大模块的输出端连接电压-电流变换模块的输入端，电压-电流变换模块的输出端连接功率驱动模块的输入端，功率驱动模块的输出端连接补偿绕组N3。
本实用新型实施例的高精度电流变换器可以在保证精度的要求下，工作范围得到提高，二次输出电流可达0.1A-2000A。
实施例3
参见图1所示，本实用新型的又一个实施例还提供了一种高精度电流变换器，包括高倍压放大模块、电压-电流变换模块、功率驱动模块和互感器模块。
其中，所述互感器模块由主铁芯W1和补偿铁芯W2组成，主铁芯W1上设有二次绕组N2和检测绕组N0，补偿铁芯W2上设有一次绕组N1和补偿绕组N3，本设计中一次输入电流：0.001A-100A，二次输出电流：0.01A-2000A，二次输出电压：0-3V，精度：输出0.01A-0.1A时，0.02%、0.1A-2000A时0.01%，主要用于带计量功能的智能断路器等智能电网设备的检定装置。
其中，检测绕组N0与高倍压放大模块的输入端连接，高倍压放大模块的输出端连接电压-电流变换模块的输入端，电压-电流变换模块的输出端连接功率驱动模块的输入端，功率驱动模块的输出端连接补偿绕组N3。
在实施例1的基础上，功率驱动模块由三极管组成，采用三极管进行驱动具有结构简单、成本低以及控制方便的优点；在本实施例中，参见图1所示，功率驱动模块由相互连接在一起的PNP三极管和NPN三极管组成，将两个三极管连接在一起进行功率驱动。
本实用新型实施例的高精度电流变换器可以在三极管作为功率驱动模块的前提下，减少高精度电流变换器的内部损耗，可以减小程控交流电源的输出功率，配套方便。
本实用新型的工作原理是：
本实用新型的高精度电流变换器采用双铁芯有源补偿方案，主铁芯只承担对零磁通信号的采样，该信号经电流电压放大后输出到辅助铁芯的激磁线圈，当由外电源提供的激磁电流和辅助铁芯需要的激磁电流相等时，互感器工作在零磁通状态，二次负载全部由辅助铁芯承担，互感器有很高的精度（0.01%），只要增加辅助铁芯的截面积配套电子补偿线路的输出功率，即可增加二次输出容量，因此本实用新型的高精度电流变换器二次输出电压（穿心一圈）可到3V。二次输出穿心一圈，可以减小内部损耗，方便检定装置的接线。
本实用新型的高精度电流变换器配合程控交流电源，无需大电流发生器，直接由电流变换器提供(输出电流0.1A-2000A,输出电压3V）高精度的输出电流到带计量功能的智能断路器等智能电网设备,内部损耗小，接线和切换方便，一套程控交流电源可带多台高精度电流变换器（用于电流隔离）实现对多套带计量功能的智能断路器的同时检定，大大提高了检定效率。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种高精度电流变换器，包括高倍压放大模块、电压-电流变换模块、功率驱动模块和互感器模块，其特征在于，所述互感器模块由主铁芯W1和补偿铁芯W2组成，主铁芯W1上设有二次绕组N2和检测绕组N0，补偿铁芯W2上设有一次绕组N1和补偿绕组N3，检测绕组N0与高倍压放大模块的输入端连接，高倍压放大模块的输出端连接电压-电流变换模块的输入端，电压-电流变换模块的输出端连接功率驱动模块的输入端，功率驱动模块的输出端连接补偿绕组N3。
2.根据权利要求1所述的一种高精度电流变换器，其特征在于，所述主铁芯W1和补偿铁芯W2在长度方向上部分重叠，一次绕组N2和二次绕组N1分别绕制在所述主铁芯W1和补偿铁芯W2重叠部分。
3.根据权利要求1所述的一种高精度电流变换器，其特征在于，所述高倍压放大模块采用电压放大器芯片。
4.根据权利要求1所述的一种高精度电流变换器，其特征在于，所述功率驱动模块由三极管组成。
5.根据权利要求4所述的一种高精度电流变换器，其特征在于，所述功率驱动模块由相互连接的PNP三极管和NPN三极管组成。
6.根据权利要求1所述的一种高精度电流变换器，其特征在于，所述一次绕组N1连接外电源。
7.根据权利要求1所述的一种高精度电流变换器，其特征在于，所述二次绕组N2连接智能电网设备。
8.根据权利要求1所述的一种高精度电流变换器，其特征在于，所述高精度电流变换器的一次输入电流为0.001A-100A，二次输出电流为0.01A-2000A。
9.根据权利要求8所述的一种高精度电流变换器，其特征在于，所述高精度电流变换器的二次输出电压：0-3V。
10.根据权利要求9所述的一种高精度电流变换器，其特征在于，所述高精度电流变换器的输出电流为0.1A-2000A时，精度为0.01%。
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