一種穿心式電流互感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種穿心式電流互感器。
【背景技術】
[0002]目前，大多數高壓電能表的內部電壓互感器與電流互感器的同名端是在內部短接的，對外只有一個接線端子。這樣，在對高壓電能表進行檢定時，電流測量回路與電壓測量回路是相連接，無法分開的，那么就會造成電流測量回路也會帶有高壓。
[0003]然而，就目前的電子元器件來說，是無法直接承受1kV高壓，和輸出600A電流的，因此，目前的電流源都是通過一個高壓大電流互感器進行高壓隔離和電流升流。
[0004]然而，對于高壓電能表的計量要求，這個高壓大電流互感器需要至少0.lmA-600A的電流輸出范圍，至少400VA每表位的負載輸出能力，以及18kV以上的耐壓水平，并且還能保證較高的精度水平。為達到上述指標，目前的高壓大電流大多數都是一次電流線與二次電流線為多匝結構，電流檔位繁多，一次電流線與二次電流線，電路板部分與二次電流線的18KV耐壓需要多層隔離(例如:高壓接觸器通過中壓接觸器隔離，再通過低壓接觸器隔離，再通過中間繼電器隔離，在通過小型繼電器隔離到電路板上)。不僅對ISkV耐壓的隔離繁瑣，可靠性不高，穩定性不夠，精度水平也難以保證。
[0005]而且目前的大多數高壓大電流互感器輸出端采用接線端子式的連接，在600A電流經過時，容易發熱發燙，如果接線端子沒有良好接觸，還會燒毀接線端子，造成不必要的損失。
【發明內容】
[0006]為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種高精度、較大的電流輸出范圍和較大的負載范圍穿心式電流互感器。
[0007]為解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下:
[0008]一種穿心式電流互感器，包括:第一環形磁芯、第二環形磁芯、一次電流線、二次電流線和處理電路，所述一次電流線繞制于第一環形磁芯和第二環形磁芯上，二次電流線穿過第一環形磁芯和第二環形磁芯的中心；處理電路包括采樣信號轉換電路和放大電路，所述采樣信號轉換電路的輸入端與一采樣繞組連接，采樣繞組繞制于第一環形磁芯上，采樣信號轉換電路的輸出端與放大電路的輸入端連接，放大電路的輸出端與一輸出繞組連接，輸出繞組繞制于第二環形磁芯上；
[0009]所述采樣繞組，用于根據第一環形磁芯上的磁通量產生相應的感應電流，并輸出至采樣信號轉換電路；所述采樣信號轉換電路，用于將采樣繞組所輸出的信號轉換為電壓信號并輸出至放大電路；所述放大電路，用于對接收到的電壓信號進行放大輸出至輸出繞組；所述輸出繞組，用于通過第二環形磁芯將放大電路輸出的電壓信號向二次電流線提供補償電流。
[0010]優選的，所述放大電路包括:運算放大器U3、運算放大器U4、運算放大器U5和集成功率放大器U7，所述運算放大器U5的反相端通過電阻R22與采樣信號轉換電路的輸出端連接，運算放大器U5的同相端通過電阻R12與運算放大器U3的輸出端連接，運算放大器U5的輸出端通過電阻R17與集成功率放大器U7的反相端連接；集成功率放大器U7的同相端接地，集成功率放大器U7的輸出端通過電阻R23與輸出繞組的一端連接，電阻R23與輸出繞組的一端之間為放大電路的輸出端，輸出繞組的另一端通過電阻R18與集成功率放大器U7的反相端連接，輸出繞組的另一端還通過電阻R8與運算放大器U4的反相端連接，運算放大器U4的同相端接地，運算放大器U4的輸出端通過電阻R7與運算放大器U3的反相端連接，運算放大器U3的同相端接地。
[0011]優選的，所述處理電路還包括過載開路保護電路，過載開路保護電路用于檢測放大電路的輸出電壓，當放大電路的輸出電壓大于預設值時將輸出繞組短路，斷掉放大電路的輸出。
[0012]優選的，所述放大電路包括:運算放大器U3、運算放大器U4、運算放大器U5和集成功率放大器U7 ;所述過載開路保護電路包括:電阻R3、電壓比較器U1、電壓比較器U2、電阻R25、三極管Q1、繼電器Kl和二極管D3 ；
[0013]所述運算放大器U5的反相端通過電阻R22與采樣信號轉換電路的輸出端連接，運算放大器U5的同相端通過電阻R12與運算放大器U3的輸出端連接，運算放大器U5的輸出端通過電阻R17與集成功率放大器U7的反相端連接；集成功率放大器U7的同相端接地，集成功率放大器U7的輸出端通過電阻R23與輸出繞組的一端連接，電阻R23與輸出繞組的一端之間為放大電路的輸出端，輸出繞組的另一端與繼電器Kl的動觸點連接，繼電器Kl的常開觸點通過電阻R18與集成功率放大器U7的反相端連接，繼電器Kl的常開觸點還通過電阻R8與運算放大器U4的反相端連接，繼電器Kl的常閉觸點與放大電路的輸出端連接，運算放大器U4的同相端接地，運算放大器U4的輸出端通過電阻R7與運算放大器U3的反相端連接，運算放大器U3的同相端接地；
[0014]電阻R3的一端與集成功率放大器U7的輸出端連接，電阻R3的另一端分別與電壓比較器Ul的同相端和電壓比較器U2的反相端連接，電壓比較器Ul的反相端通過電阻R2接入直流負電壓端以及通過電阻Rl接地，電壓比較器U2的同相端通過電阻RlO接入直流正電壓端以及通過電阻R9接地，電壓比較器Ul和電壓比較器U2的輸出端分別與電阻R25連接，電阻R25的另一端與三極管Ql的基極連接，三極管Ql的發射極接地，三極管Ql的集電極分別與繼電器Kl的線圈一端和二極管D3的正極連接，三極管D3的負極與繼電器Kl的線圈另一端連接，繼電器Kl的線圈另一端接入直流電源端。
[0015]優選的，所述二次電流線套設于高壓絕緣管中并穿過第一環形磁芯和第二環形磁芯的中心。
[0016]優選的，所述高壓絕緣管的外壁包裹有銅箔，且該銅箔接地。
[0017]優選的，所述一次電流線利用高壓灌封膠進行灌封。
[0018]優選的，所述第一環形磁芯為單繞組的超微晶環形磁芯。
[0019]優選的，所述第二環形磁芯為單繞組的硅鋼片環形磁芯。
[0020]相比現有技術，本發明的有益效果在于:1、實現較大的電流輸出范圍和較大的負載范圍，只需要一個電流檔位，避免了繁雜的多電流檔位，而且高壓隔離部分的結構簡潔；
2、通過采樣繞組、處理電路和輸出繞組實現對二次電流線動態的補償，使二次電流線的安匝數與一次電流線的安匝數相等；3、一次電流線與二次電流線不存在容性泄露問題；4、本發明增加過載開路保護電路，實現二次電流線發生過載或者開路的情況時將輸出繞組短路，斷開處理電路的輸出，而且不會對一次電流線中的電流造成影響；5、二次電流線采用穿心式結構，容易實現高壓二次電流線與低壓一次電流線和處理電路的高壓隔離。6、本發明的穿心式電流互感器體積和重量都較小，線路結構簡單，便于安裝調試。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明優選實施例的穿心式電流互感器的結構圖。
[0022]圖2為本發明優選實施例的處理電路的電路結構圖。
【具體實施方式】
[0023]下面，結合附圖以及【具體實施方式】，對本發明做進一步描述:
[0024]參考圖1和圖2，一種穿心式電流互感器，包括:第一環形磁芯1、第二環形磁芯2、一次電流線3、二次電流線4和處理電路，一次電流線3繞制于第一環形磁芯I和第二環形磁芯2上，二次電流線3穿過第一環形磁芯I和第二環形磁芯2的中心；處理電路包括采樣信號轉換電路、放大電路和過載開路保護電路，采樣信號轉換電路的輸入端與一采樣繞組5連接，采樣繞組5繞制于第一環形磁芯I上，采樣信號轉換電路的輸出端與放大電路的輸入端連接，放大電路的輸出端與一輸出繞組6連接，輸出繞組6繞制于第二環形磁芯2上。
[0025]第一環形磁芯I優選為一個單繞組的超微晶環形磁芯，第二環形磁芯2優選為單繞組的硅鋼片環形磁芯。一次電流線3利用高壓灌封膠進行灌封，二次電流線4套設于高壓絕緣管中并穿過第一環形磁芯I和第二環形磁芯2的中心。采樣繞組5的匝數一般在500匝以上，產生的感應電流也很小，因此采樣繞組5幾乎不會對一次電流線3中的電流產生影響。
[0026]采樣信號轉換電路包括電阻R5、二極管Dl、二極管D2、電容C4、電阻R14和運算放大器U6，電阻R5的兩端分別與采樣繞組5的兩端連接，二極管D1、二極管D2、電容C4和電阻R14為并聯連接，且二極管Dl的正極與電阻R5連接，二極管D2的負極與電阻R5連接，電阻R14的一端與運算放大器U6的反相端連接，電阻R14的另一端與運算放大器U6的輸出端連接，運算放大器U6的同相端接地。該采樣信號轉換電路為一個經典的采用運算放大器將電流轉換為電壓的電路，這樣能進一步減少采樣繞組5對一次電流線3所產生的影響。
[0027]放大電路主要包括運算放大器U3、運算放大器U4、運算放大器U5和集成功率放大器U7，過載開路保護電路包括:電阻R3、電壓比較器Ul、電壓比較器U2、電阻R25、三極管Q1、繼電器Kl和二極管D3。具體的，運算放大器U5的反相端通過電阻R22與采樣信號轉換電路的輸出端連接，即與運算放大器U6的輸出端連接，運算放大器U5的輸出端通過電阻R17與集成功率放大器U7的反相端連接，集成功率放大器U7的同相端通過電阻R24接地，集成功率放大器U7的輸出端通過電阻R23與輸出繞組6的一端連接，輸出繞組6的另一端與繼電器Kl的動觸點(圖2中的觸點3)連接，繼電器Kl的常開觸點(圖2中的觸點5)通過電阻R8與集成功率放大器U7的反相端連接，常開觸點還通過電阻R8與運算放大器U4的反相端連接，常開觸點還通過電阻R15接地，繼電器Kl的常閉觸點(圖2中的觸點4)與放大電路的輸出端連接，放大電路的輸出端為電阻R23與輸出繞組6的一端之間。
[0028]運算放大器U4的同相端通過電阻R13接地，運算放大器U4的輸出端通過電阻R7與運算放大器U3的反相端連接，運算放大器U3的同相端通過相互并聯連接的電阻Rll和電容C3接地，運算放大器U3的輸出端通過電阻R12與運算放大器U5的同相端連接，運算放大器U5的同相端還通過相互并聯連接的電容C5和電阻R19接地。另外，運算放大器U5的反相端和輸出端之間還并聯有電阻R20和電容C7，運算放大器U4的反相端和輸出端之間還并聯有電阻R6和電容Cl，運算放大器U3的反相端和輸出端之間還并聯有電阻R4和電容C2，集成功率放大器U7的負電源端還與二極管D4的正極連接，二極管D4的負