专利名称：一种测量工频大电流的空心线圈电流传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于传感器技术领域，特别涉及测量工频大电流的电流传感器结构设计。
背景技术：
在电力系统中经常需要测量母线或汇流排中的大电流，通常采用传统的电流互感器来测量这个大电流。传统的电流互感器是一种具有铁心16的电磁感应式设备，具有与变压器相类似的结构它的原边绕组11串联在具有大电流的母线12或汇流排中，它的副边绕组13与表计14或继电保护设备15串联，如图1所示。
在电流互感器的额定电流范围内(例如原边绕组额定电流600安培)，它可以很好地测量在额定范围内的大电流，即电流互感器原边绕组中的电流与副边绕组中的电流较为准确地成正比，例如600安培比5安培，将这个比例系数称为变比。
在电力系统发生事故时，母线或汇流排中的短路电流值可达额定值得数十倍。在上例中，额定电流为600安培，若短路电流倍数为20，则短路电流值可达12，000安培。由于普通的电流互感器带有铁心15，在这样大的电流下要发生饱和，测出的数值将不再准确，即副边绕组输出的电流值要小于按上述比例计算出的电流值。如果将电流互感器测得的副边电流值乘上变比所得到的原边电流值就会比实际的原边电流值小得多。因此，用电流互感器就不可能准确地测出在短路情况下的原边大电流值。结果会造成继电保护装置误动作、造成其它监控装置计测不准确。
发明内容
本实用新型的目的是为克服已有技术的不足之处，设计出一种测量工频大电流的高线性度开口型电流传感器，其特点是采用没有铁磁材料的空心线圈作为电流传感器，具有很高的线性度，可保证其它监控装置计测的准确性。
本实用新型设计的一种测量工频大电流的空心线圈电流传感器，其特征在于，主要由绕在非磁性材料开口骨架上的空心线圈构成。
上述的传感器还可包括在该线圈的外面包有绝缘材料制作的绝缘子，在绝缘子的内部有一根金属管，在金属管的端部设有螺纹。
本实用新型的技术效果本实用新型由于空心线圈中没有铁磁材料，它不会因为被测电流大而饱和，因而它具有很高的线性度。在这种空心线圈电流传感器中，它的输出电压数值将与母线或汇流排中的原边电流值成正比。可用于测量工频大电流的场合，将该装置放置在待测的母线一侧即可，空心线圈输出的电压信号可提高下级的继电保护设备或其它的监控计测设备利用的准确性。
图1为传统的电磁式电流互感器的结构示意图。
图2为本实用新型的空心线圈电流传感器的示意图。
图3为本实用新型传感器输出信号与已有的电磁式电流互感器输出信号线性度比较。
图4为测量工频大电流的空心线圈电流传感器及其安装示意图。
图5本实用新型传感器的实施例结构示意图。
具体实施方式
本实用新型设计的测量工频大电流的空心线圈电流传感器结合附图及实施例详细说明如下本实用新型的空心线圈电流传感器的结构如图2所示。它是一种绕在非磁性材料骨架(图中未示出)上的线圈，即采用空心线圈21作为电流传感器，这个线圈相当于传统的电流互感器的副边绕组，它不用原边绕组。它的连接方法与传统的电流互感器连接方法是类似的但它不用原边绕组，具有大电流的母线或汇流排22相当于它的匝数为1的原边绕组；这种空心线圈电流传感器放置在母线或汇流排的附近，空心线圈开路或与一个数值较大的电阻并联。根据电磁感应原理，在这种空心线圈电流传感器中，它的输出电压数值V将与母线或汇流排中的原边电流I值成正比。
由于空心线圈中没有铁磁材料，它不会因为被测电流大而饱和，因而它具有很高的线性度。空心线圈输出的电压信号将被下级的继电保护设备或其它的监控计测设备利用。
图3是本实用新型的空心线圈输出信号与电磁式电流互感器输出信号线性度比较。图中的横坐标轴为原边电流I，纵坐标为输出电流或电压信号G；从图上可见，在原边电流I小于其额定电流值I0时，电磁式电流互感器输出信号的线性度好；但在原边电流比其额定电流I0大许多倍时，由于铁磁材料的饱和，输出信号也出现饱和，此时的线性度很差，如图中的曲线S2所示。而对于空心线圈，不论原边电流多大，它的输出信号均保持良好的线性度，如图中的曲线S1所示。
本实用新型的传感器的实施例结构如图4所示。图中，线圈43绕制在非磁性材料的骨架42上；线圈的输出电压由引线46导出；在线圈的外面包有绝缘材料制作的绝缘子41，以保护线圈不受外部高电压的损坏；在绝缘子的内部有一根金属管44，用来增加绝缘子的机械强度和起屏蔽杂散电磁场的作用；在金属管44的端部有螺纹45，供安装传感器之用。
本实用新型的电流传感器用于测量三相母线中大电流的实际应用方案如图5所示。在本方案中，采用三个空心线圈的传感器51A、51B、51C，每个传感器放置在相应的三相母线52A、52B、52C附近。传感器的输出电压信号被接到下级电子设备中进行处理，供继电保护、计量、以及其它监控之用。
权利要求1.一种测量工频大电流的空心线圈电流传感器，其特征在于，主要由绕在非磁性材料开口骨架上的空心线圈构成。
2.如权利要求1所述的测量工频大电流的空心线圈电流传感器，其特征在于，所述的传感器还包括设在该线圈外面的绝缘材料制作的绝缘子，设在绝缘子的内部的一根金属管，该金属管的端部设有螺纹。
专利摘要本实用新型涉及一种测量工频大电流的空心线圈电流传感器，属于传感器技术领域，该传感器主要由绕在非磁性材料开口骨架上的空心线圈构成。本实用新型由于空心线圈中没有铁磁材料，它不会因为被测电流大而饱和，因而它具有很高的线性度。在这种空心线圈电流传感器中，它的输出电压数值将与母线或汇流排中的原边电流值成正比。可用于测量工频大电流的场合，将该装置放置在待测的母线一侧即可，空心线圈输出的电压信号可提高下级的继电保护设备或其它的监控计测设备利用的准确性。
文档编号G01R19/00GK2779411SQ20052001700
公开日2006年5月10日 申请日期2005年4月22日 优先权日2005年4月22日
发明者张贵新, 王圈, 赵来红, 罗承沐 申请人:张贵新, 王圈, 赵来红, 罗承沐