專利名稱：一種交直流電流比較儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬電流測試裝置，特別適合于交直流混合使用場合。
“電子工程師學會學報，電子與動力”(ElectronicsandPowerTheJournaloftheInstitutionofElectricalEngineersVol.32No.1January1977.)載文“用互感器精確測量直流和交流電流”(AccurateMeasurementofd.c.anda.c.byTransformer)的裝置和電路。這種比較儀雖然很吸引人，但至少存在如下兩個缺點(一)該比較儀的測量頭是一種閉環(huán)式結構，被測線必須從閉環(huán)中心穿過，這對工業(yè)現(xiàn)場測試是非常不方便的。測量頭所使用的材料為高導磁率薄膜合金，價格昂貴。對電磁、機械沖擊的承受能力差。(二)電子放大器電路存在明顯的缺點是對于大的過電流，這種功率放大器不可能送出相應的補償電流，在這種情況下，由于鐵芯飽和，磁勢平衡受到破壞，否則，要求功率放大器做得很大，這是不經(jīng)濟的。
根據(jù)上述現(xiàn)有技術存在的缺點，本發(fā)明提供一種開口式的交/直流電流比較儀。
為完成上述目的，本發(fā)明采取以下技術措施，

圖1為開口式交/直流電流比較儀測量頭外形圖，圖2為測量頭哈夫面A剖視圖，圖3為本發(fā)明比較儀電路圖。這種交直流電流比較儀由測量頭和電子放大器兩部分構成，所述測量頭為環(huán)形開口狀，由上、下兩半環(huán)構成，在直徑方向設哈夫面A和B，測量頭中的交流主鐵芯T2由硅鋼片卷繞成環(huán)狀形鐵芯后，在外面繞上交流檢測繞組WD，再在該繞組外面繞上監(jiān)視繞級WK，在WK外面繞交流調(diào)零繞組Wa。兩個直流主鐵芯T3由硅鋼片卷成環(huán)狀形鐵芯后，分別在外面繞上激磁繞組Wa。然后，將上述交流、直流繞組鐵芯拼裝，在它們外面繞上靜電屏蔽E，并將它置于由硅鋼片卷繞而成的磁屏蔽鐵芯T1中，在T1外面繞上交直流二次繞組WS，最外面套上靜電屏蔽F。上述結構經(jīng)環(huán)氧樹脂澆鑄后，在直徑方向開哈夫面A和B。所述電子放大器中的二次交流電流Isa的互感直接耦合電路為，二次繞組WS中的絕大部分(99%左右)交流電流(Isa-IM)由互感直接耦合電路產(chǎn)生，該互感耦合電路由二次繞組WS，負載電阻B、電解電容C1，C2、二極管D1、D2構成，其中D1的陽極與D2的陰極相連，接到WS的非同名端和直流功率放大器A的輸出端，D1的陰極與C1的正極相聯(lián)，D2的陽極與C2的負極相連，C1的負極與C2的正極相連后與負載B和放大器的接地點連接，負載B的另一端接到WS的同名端。圖3給出了開口式交直流電流比較儀的電氣原理圖。當被測一次繞組WP中通過交流和直流電流Ipa+Ipd時，對交流分量Ipa，基于交流磁勢平衡原理，二次繞組WS中會感應出二次交流電流I′sa，由于這種二次電流I′sa中存在著一定數(shù)量的磁化電流誤差，即在主鐵芯C2中作用有一定數(shù)量的交流安匝差IpaWP-I′saWS，該安匝差將在交流檢測繞組WD中感應信號，WD取得的信號通過電子放大器放大、反饋，得到補償二次交流電流的磁化電流IM，使得在主鐵芯T2中的安匝差IpaWP-IsaWS接近于零，從而得到二次電流與一次電流之間的高精度匝比關系，Ipa=W3WPIsa]]>，外接負載B中充過準確度很高的二次交流電流Isa，通過Isa即可確定Ipa。為了保證該系統(tǒng)高精度、高可靠地工作，設置了交流調(diào)零繞組Wa和交流監(jiān)視繞組WK。Wa與秘電勢源e和電阻R、電容C的并聯(lián)支路相串聯(lián)，合理選擇R、C的值，可以得到最佳交流調(diào)零效果，從而有效抑制由于直流系統(tǒng)紋波對交流系統(tǒng)零點的影響。交流監(jiān)視繞組WK與監(jiān)視裝置K相連。一旦電子部分或其他部分發(fā)生故障，其二次電流的準確度就發(fā)生變化，主鐵芯T2中和交流磁勢就不可能趨近于零，此時監(jiān)視繞組則有一個比較大的信號輸出，從而構成這種開口式交流電流比較儀的自診斷功能。由圖3可知，對于一次繞組WP中的直流分量Ipd，采用磁調(diào)制原理進行測試。均勻繞制在一對直流主鐵芯T3上的一對激勵繞組Wa對接后接入交流工頻變壓器T4，經(jīng)過配對的一對T3將受到工頻交流磁場的作用。當一次繞組中存在被測直流分量Ipd時，在直流主鐵芯T3中將作用有對應的直流磁場，該直流磁場將受到交流磁場的調(diào)制。由激磁變壓器的中心抽頭M將輸出以二次諧波為主的交流信號，該信號的幅值與相位對應被測直流Ipd的大小和方向，經(jīng)過電子部件組成的濾波、解調(diào)、放大環(huán)節(jié)A，給二次繞組WS提供反饋直流電流Ids，由于系統(tǒng)開環(huán)增益很高，當閉環(huán)系統(tǒng)平衡時，使得直流一次與二次之間的安匝差趨近于零，即IpdWP-IsdWS＝0，得Ipd=W3WPIsd]]>，從而在負載B中亦可得到匝比準確度很高的二次直流電流Isd。
圖1開口式交流電流比較儀測量頭外形圖。
圖2測量頭哈夫面A剖視圖。
圖3開口式交直流電流比較儀電路圖。
本發(fā)明具有以下多方面優(yōu)點(一)測量頭鐵芯均用低成本的普通硅鋼片材料代替成本高過10倍以上的薄膜合金高導磁材料，不僅整機成本低，制造方便，并能承受強烈的機械、電磁沖擊，便于工業(yè)上推廣使用。(二)測量頭為上、下兩半環(huán)組成的開口式結構，現(xiàn)場測試裝拆極為方便，避免被測母線的停電、裝拆和被檢互感器的裝拆。(三)本發(fā)明突破了交流二次電流靠放大器提供，從而帶來要求功率放大器功率足夠大、可靠性差、成本高等一系列問題。(四)本裝置既可測量直流電流，也可測量交流電流，還可同時測量交直流電流。(五)該比較儀設置有運行狀態(tài)自診斷功能。
經(jīng)測試，開口式交/直流比較儀如交、直流額定電流為4000A，在交流、直流以不同組合的安匝數(shù)同時輸入一次繞組WP中，測其交流誤差在1%的額定電流(40A)到100%額定電流(4000A)寬范圍內(nèi)，其相對誤差(包括同相分量和正交分量)均不超過0.005%(即50PPm)，試驗數(shù)據(jù)如表1所示為交流誤差數(shù)據(jù)表，單位ppm
權利要求
1.一種交直流電流比較儀，由測量頭和電子放大器兩部分構成，其特征為所述測量頭為環(huán)形開口狀，由上、下兩半環(huán)構成，在直徑方向設哈夫面A和B，測量頭由以下幾部分構成a)交流主鐵芯T2由硅鋼片卷繞成環(huán)狀形鐵芯后，在外面繞上交流檢測繞組WD，再在該繞組外面繞監(jiān)視繞組WK，在監(jiān)視繞組WK外面繞交流調(diào)零繞組Wa；b)兩個直流主鐵芯T3由硅鋼片卷成環(huán)狀形鐵芯后，分別在外面繞上激磁繞組Wa；c)將a)、b)所述繞組拼裝，在它們外面繞上靜電屏蔽E，并將它置于由硅鋼片卷繞而成的磁屏蔽鐵芯T1中，在T1外面繞上交直流二次繞組WS，最外面套上靜電屏蔽F；d)上述結構經(jīng)環(huán)氧樹脂澆鑄后，在直徑方向開哈夫面A和B，所述電子放大器中的二次交流電流Isa的互感直接耦合電路由二次繞組WS，負載電阻B、電解電容C1、C2、二極管D1、D2構成，其中D1的陽極與D2的陰極相連，接到WS的非同名端和直流功率放大器A的輸出端，D1的陰極與C1的正極相連，D2的陽極與C2的負極相連，C1的負極與C2的正極相連后與負載B和放大器A的接地點連接，負載B的另一端接到WS的同名端。
全文摘要
本發(fā)明屬電流測試裝置，它是一種比較儀，由測量頭和電子放大器兩部分組成，測量頭為環(huán)形開口狀，由上下兩半環(huán)構成，在直徑方向設哈夫面A和B。電子放大器中的二次交流電流的互感直接耦合電路由二次繞組，負載電阻，電解電容和二極管構成。本裝置既可測直流電流和交流電流，也可同時測交直流電流，現(xiàn)場測試裝拆極為方便，避免被測母線的停電、裝拆和被檢互感器裝拆。
文檔編號G01R15/18GK1079053SQ92103969
公開日1993年12月1日 申請日期1992年5月21日 優(yōu)先權日1992年5月21日
發(fā)明者任士焱 申請人:華中理工大學