一种可拆式高精度快响应无感分流器的制作方法

文档序号:15610624发布日期:2018-10-09 20:25阅读:479来源:国知局

本实用新型属于电流测量领域,涉及一种可拆式高精度快响应无感分流器。



背景技术:

随着电气学科的不断发展,越来越多的电气技术得以在现实生产中得到运用。电参数的测量技术越来越受到重视,尤其在大电流测量领域。断路器开断的故障电流,脉冲功率中的电流等具有电流持续时间短、峰值大及频率变化快等特点。传统的测量装置,如罗氏线圈、同轴分流器、电流钳等测量设备在现场测量中的不足逐渐显现出来。

同轴分流器反应速度可达纳秒级,但由于发热和集肤效应问题应用受到限制。罗氏线圈,采用非接触式测量,其测量精度受短路电流的直流分量影响。商用电流钳测量范围受制造商规格等级限制,且价格昂贵,适用对象单一。

在理想情况下,分流器可看做一个mΩ级小电阻,但实际测量中,由于有杂散电感和电容,pF级的电容值容抗很大,与并联电阻电感支路后的电抗值相比,电容支路可以忽略,分流器两端的电压为:

另外,由于杂散电感的存在,分流器与其他载流回路之间有互感,尽管这些互感值可能在μH级,但在di(t)/dt较大的情况下,互感可能在分流器上引起几十伏甚至几百伏的电压。因此,在进行分流器设计时应尽量减小分流器电感值,通常采用屏蔽的方法减小有载回路对分流器的影响。传统的同轴分流器,外部有屏蔽套筒可有效降低外界的干扰,但会产生明显的力效应和热效应,只能测量较小的电流,且频率越大同轴分流器的集肤效应越明显。盘式分流器电流从圆盘中心径向流动,使互感值降低,可有效降低外界有载回路的影响。结合两者的优点,对分流器结构进行改进,可使其量程达到kA级别。



技术实现要素:

本实用新型提出的可拆式高精度快响应无感分流器,采用全对称式结构,无感化设计,反应速度快,并采用空心金属导管,集肤效应和散热问题得到有效解决。

本实用新型的技术方案:

一种可拆式高精度快响应无感分流器,包括金属导电盘A、金属导电盘B、金属导电盘C、金属导电盘D、同轴连接器1、金属导管3、尾端连接器4、绝缘底座5和绝缘护套7。

所述的金属导电盘A中心设置圆孔;以金属导电盘A中心为原点,在半径为R1、R2的位置设置圆孔,其中,R2>R1,圆孔间距相同且每圈圆孔数目为偶数个;所述的金属导电盘B、金属导电盘C、金属导电盘D、金属导电盘A四个导电盘的形状相同,相互之间可以进行互换。

金属导电盘A和金属导电盘B之间采用同轴连接器1连接,金属导电盘A 与同轴连接器1的外层连接,金属导电盘B与同轴连接器1的内层连接,实现了金属导电盘A和金属导电盘B电气绝缘。

金属导电盘C和金属导电盘D之间通过尾端连接器4穿过两者的中心圆孔电气连接;所述的金属导电盘A、金属导电盘B、金属导电盘C和金属导电盘D 依次固定在绝缘底座5上。

金属导电盘A的圆孔和金属导电盘C对应圆孔通过金属导管3连接,金属导管3穿过金属导电盘B时,通过绝缘护套7与金属导电盘B对应圆孔进行绝缘;金属导电盘A每间隔一个圆孔连接一根金属导管3。

所述的金属导电盘B的剩余圆孔和金属导电盘D对应圆孔通过金属导管3 连接,金属导管3穿过金属导电盘C时,通过绝缘护套7与金属导电盘C对应圆孔进行绝缘。

所述的金属导管3是空心结构,实现了电流分布均匀,减轻了集肤效应;空心结构增加了导体的相对散热面积;金属导管3两端采用反向螺纹结构,其两端与金属导电盘通过螺纹连接时,能实现与其连接的金属导电盘同时安装或拆卸。

所述的同轴连接器1为三层结构,外层和内芯为导电材料,中间层采用绝缘材料;尾端连接器4为导电材料制成。

电流通过同轴连接器1的外层流经金属导电盘A的中心,再由中心径向流入与金属导电盘A连接的金属导管3,电流由金属导管3径向流入金属导电盘C 中心;电流经尾端连接器4由金属导电盘C到达金属导电盘D;电流由金属导电盘D中心径向流向其边沿,经金属导管3流到金属导电盘B,由金属导电盘 B边沿径向留到其中心;电流经同轴连接器1的内层流程出。

分流器在设计时需要考虑以下因素:金属导管3的阻值R0、方波响应时间T,金属导管3的阻值R0可由以下公式计算:

其中,ρ为材料的电阻率,l为小电阻圆筒长度,a为小电阻圆筒内径,h 为圆筒厚度;

方波响应时间T:

T=μh2/6ρ (3)

其中,μ是小电阻材料的磁导率,近似于真空磁导率,μ=μ0=4π× 10-7H.m-1

进一步的,金属导电盘A、金属导电盘B、金属导电盘C和金属导电盘D 采用铝合金材料。

进一步的,金属导管3采用铝合金或黄铜。

本实用新型的有益效果:本实用新型具有拆装方便,反应速度快,测量精度高,可应用于测量高频大电流,此外,该装置易于装卸,结构灵活可变,阻值可调,测量范围较传统测量装置也有很大拓展。

附图说明

图1是可拆式无感分流器安装及布置图。

图2a是金属导电盘A示意图。

图2b是金属导电盘B示意图。

图3a是多排安装孔导电金属盘A示意图。

图3b是多排安装孔导电金属盘B示意图。

图4是金属导管示意图。

图中,1同轴连接器;2金属导电盘;3金属导管;4尾端连接器;5绝缘底座;6锁紧螺母;7绝缘护套。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图,具体说明本专实用新型的实施过程。

如图1~图4,金属导电盘A、金属导电盘B、金属导电盘C、金属导电盘D 均为铝合金材料,直径25cm,厚度4cm。金属导电盘中心开孔,直径4cm。距中心8cm位置均匀开3个螺纹孔,直径1.2cm;距中心8cm位置均匀开3个通孔,直径1.3cm,相邻螺纹孔与通孔夹角为60度。距中心10cm再加工一组孔, 6个螺纹孔,6个通孔,直径1.2cm,相邻螺纹孔与通孔夹角为30度。加工时两组孔在开第一个螺纹孔时,两个螺纹孔中心与金属导电盘中心在一条直线上。

金属导管3采用铝合金与黄铜两种材料,金属导管3长度为50cm,外径 1.2cm,管壁厚度1cm,两端攻反向螺纹,螺纹长度为0.7cm。

金属导管3和金属导电盘采用螺纹的连接方式。金属导电盘A和金属导电盘C为一组,金属导电盘B和金属导电盘D为一组。连接金属导电盘A和金属导电盘C的金属导管3穿过金属导电盘B时采用绝缘护套7绝缘。连接金属导电盘B和金属导电盘D的金属导管3穿过金属导电盘C时采用相同的方法。

金属导电盘A和金属导电盘B之间采用同轴连接器1进行连接,但在电路上金属导电盘A和金属导电盘B是绝缘的;金属导电盘C和金属导电盘D之间采用尾端连接器4进行连接。

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