一種帶氣隙鐵芯電流互感器測量結構的制作方法
【專利摘要】一種帶氣隙鐵芯電流互感器測量結構屬于電流互感器測量技術領域，尤其涉及一種帶氣隙鐵芯電流互感器測量結構。本發明提供一種體積小、測量范圍寬的帶氣隙鐵芯電流互感器測量結構。本發明包括電磁線圈和鐵芯，鐵芯由兩個半框鐵芯扣合組成；兩個半框鐵芯扣合端一端置于電磁線圈內側，另一端套有護套；一被測回路導電排在鐵芯內圈護套端繞過，內側與護套相接；其結構要點置于電磁線圈內側的兩個半框鐵芯扣合端之間設置有絕緣氣隙墊；電磁線圈的輸出端與電流信號整定單元的輸入端相連，電流信號整定單元的輸出端與微處理器單元的信號輸入端相連，微處理器單元的控制信號輸出端口與被測回路的電流保護設備的控制信號輸入端口相連。
【專利說明】
一種帶氣隙鐵芯電流互感器測量結構
技術領域
[0001]本發明屬于電流互感器測量技術領域，尤其涉及一種帶氣隙鐵芯電流互感器測量結構。
【背景技術】
[0002]現有的電流互感器鐵芯一般不帶有氣隙，測量范圍窄一般只用于測量回路中的額定電流。如需要測量回路中短路電流體積較大很難內置于較小體積的電流保護設備中。以至于測量額定電流選用體積小測量范圍小的互感器，短路電流保護選用體積較大的保護用的電流互感器，兩者不能結合在一起。因此增加電流互感器的測量范圍、降低電流互感器尺寸、提高線性度、降低電流互感器材料成本很有必要。
【發明內容】
[0003]本發明就是針對上述問題，提供一種體積小、測量范圍寬的帶氣隙鐵芯電流互感器測量結構。
[0004]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案，本發明包括電磁線圈和鐵芯，鐵芯由兩個半框鐵芯扣合組成;兩個半框鐵芯扣合端一端置于電磁線圈內側，另一端套有護套;一被測回路導電排在鐵芯內圈護套端繞過，內側與護套相接;其結構要點置于電磁線圈內側的兩個半框鐵芯扣合端之間設置有絕緣氣隙墊；
電磁線圈的輸出端與電流信號整定單元的輸入端相連，電流信號整定單元的輸出端與微處理器單元的信號輸入端相連，微處理器單元的控制信號輸出端口與被測回路的電流保護設備的控制信號輸入端口相連。
[0005]作為另一種優選方案，本發明所述絕緣氣隙墊為聚苯硫醚緣氣隙墊，鐵芯為硅鋼片鐵芯，電磁線圈的骨架和護套均為PA66體。
[0006]作為另一種優選方案，本發明所述絕緣氣隙墊設置在電磁線圈的骨架的中部橫向通孔內，通孔靠近護套一側的骨架的兩側壁上相應于半框鐵芯扣合內壁設置有凹槽。
[0007]作為另一種優選方案，本發明所述骨架的下端設置有定位柱和與電磁線圈連接的PCB板焊接引腳。
[0008]作為另一種優選方案，本發明所述微處理器采用18F4620芯片，電流信號整定單元包括LM224芯片U4，U4的10腳分別與電阻R37—端、穩壓管DWl陰極相連，DWl陽極與穩壓管DW2陽極相連，DW2陰極接地;R37另一端分別與電阻RA2—端、電磁線圈的輸出端、電位器RAl一端相連，RA2另一端、RAl另一端接地。
[0009]U4的9腳分別與U4的12腳、U4的8腳、電阻R38—端相連，R38另一端、電阻R39—端、二極管Dll陽極、U4的6腳相連，R39另一端、U4的13腳、二極管陽極D12陰極、U4的3腳、二極管DlO陰極、二極管D13陰極、電阻R47—端相連，R47另一端與18F4620芯片的2腳相連。
[0010]DlO陽極、Dll陰極、U4的7腳相連，U4的5腳接地;D13陽極、D14陽極、U4的I腳相連，U4的2腳為保護特性門限電壓DOOR輸入端，D14陰極、二極管D19陰極相連，D19陽極與18F4620芯片的29腳相連。
[0011]其次，本發明所述微處理器通過對輸入信號的數據進行計算，將非線性區間數據與事先測試得到的線性數據對比，根據兩者差值進行補償修正;并將修正后的數據存儲在微處理器的寄存器中，微處理器讀取寄存器中的數據并作出相應的控制。
[0012]另外，本發明所述相應的控制包括將與數據對應的電流值顯示在顯示器上；達到短路電流數據，微處理器輸出信號控制電流保護設備使測量的主回路電路切斷。
[0013]本發明有益效果。
[0014]本發明電流互感器鐵芯帶有一定大小的氣隙，該氣隙由一個絕緣墊將電流互感器鐵芯隔離開不形成閉合的鐵芯。根據被測電流回路的額定電流大小以及被測電流回路的預期短路電流大小，來增加或減小電流互感器鐵芯氣隙的大小。帶氣隙電流鐵芯電流互感器線性度不佳，存在非線性區間。通過微處理器單元修正再輸出一個線性的曲線供測試與保護采樣作出判斷，使電流保護設備動作切斷回路，達到保護電路的目的;實現小的鐵芯截面積、小的體積即可以測量回路中的額定電流又可測量回路中的短路電流;滿足電流保護設備體積小測量范圍寬且成本低的要求。另外，通過修正后輸出曲線的線性度好且精度高。
【附圖說明】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步說明。本發明保護范圍不僅局限于以下內容的表述。
[0016]圖1為帶氣隙鐵芯電流互感器組裝方式示意圖。
[0017]圖2為帶氣隙鐵芯電流互感器整體示意圖。
[0018]圖3為帶氣隙鐵芯電流互感器工作方式示意圖。
[0019]圖4為電流信號整定單元電路原理圖。
[0020]圖5為微處理器單元電路原理圖。
[0021]圖6中a為帶氣隙鐵芯電流互感器輸出曲線，b為修正后曲線。
[0022]圖7為本發明電路原理框圖。圖7中標記:A微處理器單元，B電流信號整定單元，C電流互感器。
[0023]圖1?3中，I為護套、2為電磁線圈、3為骨架、4為絕緣氣隙墊、5為鐵芯、6為焊接引腳、7為導電排、8為定位柱、9為凹槽。
【具體實施方式】
[0024]如圖所示，本發明包括電磁線圈和鐵芯，鐵芯由兩個半框鐵芯扣合組成;兩個半框鐵芯扣合端一端置于電磁線圈內側，另一端套有護套;一被測回路導電排在鐵芯內圈護套端繞過，內側與護套相接;置于電磁線圈內側的兩個半框鐵芯扣合端之間設置有絕緣氣隙墊。
[0025]電磁線圈的輸出端與電流信號整定單元的輸入端相連，電流信號整定單元的輸出端與微處理器單元的信號輸入端相連，微處理器單元的控制信號輸出端口與電流保護設備的控制信號輸入端口相連。
[0026]所述絕緣氣隙墊為聚苯硫醚緣氣隙墊，鐵芯為硅鋼片鐵芯，電磁線圈的骨架和護套均為PA66體。
[0027]所述絕緣氣隙墊設置在電磁線圈的骨架的中部橫向通孔內，通孔靠近護套一側的骨架的兩側壁上相應于半框鐵芯扣合內壁設置有凹槽。鐵芯安裝方向朝向凹槽處安裝，凹槽起到固定鐵芯并根據測量電流大小調整鐵芯合并寬度，適應不同電流等級測量需要。
[0028]所述骨架的下端設置有定位柱和與電磁線圈連接的PCB板焊接引腳。圖3所示電流互感器工作方式，導電排穿過電流互感器，電流通過導電排流經互感器鐵芯內側，電磁線圈通過電磁感應出電流信號。電磁線圈引腳焊接于PCB板上，通過電磁線圈骨架上的定位柱精確定位。
[0029]所述微處理器采用18F4620芯片，電流信號整定單元包括LM224芯片U4，U4的10腳分別與電阻R37—端、穩壓管DWl陰極相連，DWl陽極與穩壓管DW2陽極相連，DW2陰極接地；R37另一端分別與電阻RA2—端、電磁線圈的輸出端、電位器RAl —端相連，RA2另一端、RAl另一端接地。
[0030]U4的9腳分別與U4的12腳、U4的8腳、電阻R38—端相連，R38另一端、電阻R39—端、二極管Dll陽極、U4的6腳相連，R39另一端、U4的13腳、二極管陽極D12陰極、U4的3腳、二極管DlO陰極、二極管D13陰極、電阻R47—端相連，R47另一端與18F4620芯片的2腳相連。
[0031]DlO陽極、Dll陰極、U4的7腳相連，U4的5腳接地;D13陽極、D14陽極、U4的I腳相連，U4的2腳為保護特性門限電壓DOOR輸入端，D14陰極、二極管D19陰極相連，D19陽極與18F4620芯片的29腳相連。
[0032]圖4所示為電流信號整定單元，將電流互感器傳送來的電流信號通過運放(型號LM224)整定并輸出給微處理器單元。圖中CT為電流互感器輸入信號端，信號通過并聯電阻RA2、電位器RAl后經DWl、DW2穩壓，輸入運放U4C正向輸入端，構成跟隨并分別傳輸給U4B、U4D進行整定。其中U4D整定后輸出到MCU2端口，MCU2端口傳輸到微處理器單元。U4B整定后傳出給U4A正向輸入端，與DOOR端口進行比較，DOOR輸入端為保護特性門限電壓。經U4A比較后輸出至DLBH端口。
[0033]圖5所示為微處理器單元，微處理器型號為18F4620，MCU2端口輸入整定過后的電流?目號O
[0034]所述微處理器通過對輸入信號的數據進行計算，將非線性區間數據與事先測試得到的線性數據對比，根據兩者差值進行補償修正;并將修正后的數據存儲在微處理器的寄存器中，微處理器讀取寄存器中的數據并作出相應的控制。
[0035]所述相應的控制包括將與數據對應的電流值顯示在顯示器上；達到短路電流數據，微處理器輸出信號控制電流保護設備使測量的主回路電路切斷。
[0036]圖6所示，其中a為帶氣隙鐵芯電流互感器輸出的電流信號曲線，b為經過修正后存儲于微處理器寄存器中的數據曲線。
[0037]圖7所示為帶氣隙鐵芯電流互感器應用框圖，其中A為微處理器單元、B為電流信號整定單元，C為帶氣隙鐵芯電流互感器。帶氣隙鐵芯電流互感器C感應回路中的電流并傳輸給電流信號整定單元B整定，電流信號整定單元B將整定后的信號傳輸給微處理器單元A進行處理。
[0038]可以理解的是，以上關于本發明的具體描述，僅用于說明本發明而并非受限于本發明實施例所描述的技術方案，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發明進行修改或等同替換，以達到相同的技術效果；只要滿足使用需要，都在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種帶氣隙鐵芯電流互感器測量結構，包括電磁線圈和鐵芯，鐵芯由兩個半框鐵芯扣合組成;兩個半框鐵芯扣合端一端置于電磁線圈內側，另一端套有護套;一被測回路導電排在鐵芯內圈護套端繞過，內側與護套相接;其特征在于置于電磁線圈內側的兩個半框鐵芯扣合端之間設置有絕緣氣隙墊； 電磁線圈的輸出端與電流信號整定單元的輸入端相連，電流信號整定單元的輸出端與微處理器單元的信號輸入端相連，微處理器單元的控制信號輸出端口與被測回路的電流保護設備的控制信號輸入端口相連。2.根據權利要求1所述一種帶氣隙鐵芯電流互感器測量結構，其特征在于所述絕緣氣隙墊為聚苯硫醚緣氣隙墊，鐵芯為硅鋼片鐵芯，電磁線圈的骨架和護套均為PA66體。3.根據權利要求1所述一種帶氣隙鐵芯電流互感器測量結構，其特征在于所述絕緣氣隙墊設置在電磁線圈的骨架的中部橫向通孔內，通孔靠近護套一側的骨架的兩側壁上相應于半框鐵芯扣合內壁設置有凹槽。4.根據權利要求2所述一種帶氣隙鐵芯電流互感器測量結構，其特征在于所述骨架的下端設置有定位柱和與電磁線圈連接的PCB板焊接引腳。5.根據權利要求1所述一種帶氣隙鐵芯電流互感器測量結構，其特征在于所述微處理器采用18F4620芯片，電流信號整定單元包括LM224芯片U4，U4的10腳分別與電阻R37—端、穩壓管DWl陰極相連，DWl陽極與穩壓管DW2陽極相連，DW2陰極接地;R37另一端分別與電阻RA2—端、電磁線圈的輸出端、電位器RAl —端相連，RA2另一端、RAl另一端接地； U4的9腳分別與U4的12腳、U4的8腳、電阻R38—端相連，R38另一端、電阻R39—端、二極管D11陽極、U4的6腳相連，R39另一端、U4的13腳、二極管陽極D12陰極、U4的3腳、二極管D1陰極、二極管D13陰極、電阻R47—端相連，R47另一端與18F4620芯片的2腳相連； DlO陽極、Dll陰極、U4的7腳相連，U4的5腳接地;D13陽極、D14陽極、U4的I腳相連，U4的2腳為保護特性門限電壓DOOR輸入端，D14陰極、二極管D19陰極相連，D19陽極與18F4620芯片的29腳相連。6.根據權利要求1所述一種帶氣隙鐵芯電流互感器測量結構，其特征在于所述微處理器通過對輸入信號的數據進行計算，將非線性區間數據與事先測試得到的線性數據對比，根據兩者差值進行補償修正；并將修正后的數據存儲在微處理器的寄存器中，微處理器讀取寄存器中的數據并作出相應的控制。7.根據權利要求6所述一種帶氣隙鐵芯電流互感器測量結構，其特征在于所述相應的控制包括將與數據對應的電流值顯示在顯示器上;達到短路電流數據，微處理器輸出信號控制電流保護設備使測量的主回路電路切斷。
【文檔編號】G01R35/02GK106093826SQ201610651575
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月10日 公開號201610651575.9, CN 106093826 A, CN 106093826A, CN 201610651575, CN-A-106093826, CN106093826 A, CN106093826A, CN201610651575, CN201610651575.9
【發明人】張洪松, 陳閱文, 喬軍
【申請人】李蕊名