专利名称：一种交流电流变换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力系统在控制、保护和测量时的交流电流变换技术。
现有技术采用电流互感器实现交流电流变换。现行的电流互感器由承载全部被测电流的一次绕组、铁芯和输出电流信号的二次绕组构成。被测电流流过一次绕组，经电磁感应将一次电流转换为二次电流。
现行电流互感器存在以下缺点1.被测电流全部穿过电流互感器的铁芯，使电流互感器体积大，笨重，耗费大量铜线、硅钢或铁镍合金。
2.二次电流全部被二次绕组和负载所消耗。功耗大、温升高，动稳定电流和热稳定电流低，承受过电流能力差；其电流变换精度受负载大小和负载性质的影响，负载一旦开路还会产生危及人生和二次仪表安全的高压。
3.在电力测量，电器控制和继电保护向数字化、自动化和智能化发展的今天，与之有关的数字仪表、控制保护装置和计算机的模拟输入接口都要求输入信号为直流电平信号，现行电流互感器不能直接满足这一要求。
本实用新型旨在提供一种足以克服上述缺点的交流电流变换器。
这种交流电流变换器的结构原理图如图1所示。它由电流变换元件1和封装在电流变换元件中部的补偿放大电路2、交直流变换电路3和供电电路4构成。
被测电流I0流过导体5时，在导体5上的a、b两点间产生压降Vab。变压器6的初级14跨接于a、b两点把Vab转换为二次电压V，由其次级绕组输出引线7、8将V送到电路2进行补偿放大后由交流电流变换器的交流输出端9输出与I0成比例的交流电压信号；该信号由电路4变换后由交流电流变换器的直流输出端10输出与I0成比例的直流电压信号。
这种变换方法中所采用的变压器6的环形铁芯线圈比现行电流互感器的铁芯线圈的体积小几个数量级(以下我们称其为微型变压器)。这使我们有可能采用图2(a)或者图2(b)中所示的结构制作体积小巧的电流变换元件，这是本实用新型的一个重要特征。
测量数百安以上的大电流时，采用图2(a)所示的结构。在条状铜导体5的中心有一个矩形孔11；矩形孔两侧有小槽12、13；微型变压器的铁芯线圈15嵌放在矩形孔11中；穿过铁芯线圈中心的圆铜导体14作为微型变压器的初级焊到小槽12、13中。
测量中、小电流时，采用图2(b)所示的结构。中心不开孔的条状导体5的中部焊有两个相互平行且和导体5垂直的铜导板16、17；铜导板上有小孔18、19；微型变压器的铁芯线圈15嵌放在铜导板16、17之间，其初级14焊到小孔18、19中。
条状导体5两端的孔20、21用以把交流电流变换器连接到被测电路中。微型变压器的次级引线7、8将电流变换元件的输出信号送入封装在其上的补偿放大电2中。
把补偿放大电路2、交直流变换电路3和供电电路4直接封装在电流变换元件1上构成体积小巧、结构紧凑且具有交直流两种输出方式的交流电流变换器是本实用新型的又一重要特征。
补偿放大电路2的结构如图3所示，它完成对电流变换元件1的输出电压V随温度变化的补偿并将V按要求的变换比放大到指定值。其特征在于运算放大器22的反相输入端到地之间接了一个由铜线绕制的补偿电阻24。调整金属膜电阻23和铜线电阻24的比值可得到最佳温度补偿。运算放大器26的反馈电阻25可作成一个便于更换的定标元件用螺钉固定在封装后的电路的外壳上。
交直流变换电路3和供电电路4的结构在实施例中给出。
本实用新型具有以下优点1.体积、重量、功耗远小于现行电流互感器。可节约大量的材料和电能。
2.具有交直流两种输出方式，功能比现行电流互感器强。
3.在额定值内，改变一个定标元件即可方便地获得任意变换比。动稳定电流和热稳定电流比现行电流互感器高。过电流能力强。使用方便安全。
图1，交流电流变换器原理图；图2，电流变换元件结构图；图3，补偿放大电路结构图；图4，交流电流变换器实施例电路总图。
本实用新型的一个实施例可以用图2(a)和图4作进一步说明。
本实施例的主要技术指标为额定电压0.5千伏额定电流比交流输出300安／5伏直流输出300安／5伏精度0.5级电流变换元件采用图2(a)所示的结构。
铜板冲制的条状导体5长116毫米、宽40毫米、厚3毫米；位于导体5中心的矩形孔11宽10毫米，长18毫米；小槽12、13长3毫米、宽4毫米；孔20、21的直径为12.5毫米，孔中心和导体5两端的距离各为18毫米。
用Q10冷轧硅钢片制成的环形铁芯的外径为14毫米、内径7毫米、厚6毫米；经绝缘后，在铁芯上用φ0.16毫米漆包线绕150匝作为微型变压器的二次绕组；穿过铁芯线圈15的中心并焊到小槽12、13中的初级导体14的直径为3.8毫米、长为15毫米。当交流电流变换器的额定工作电流不同时，只要改变条状导体5的结构和截面面积而不必改变环形铁芯的结构参数是本交流电流变换器的又一重要特征。
在矩形孔11中灌封环氧树酯、使微型变压器的铁芯线圈15与条状导体5、初级导体14间的绝缘水平满足0.5千伏级电力系统的规定标准。
实施例的电路结构及参数如图4所示。
图中的运算放大器22、26、27、28是一支型号为LM324的四运放。电阻24用φ0.1毫米的漆包线绕在绝缘后的条状导体5上构成。36伏交流电源加在供电电路4的输入端29、30上。±13～±15伏直流电源由供电电路4的输出端31、33加到LM324的正负电源引脚上。32是整个电路的地。全部电路安装在一块30毫米×50毫米的印制板上并封装在电流变换元件的中部。被封装在电路外壳上有作为交流电源进线的接线端子与29、30相连；有作为信号输出线的接线端子与31、32、33相连；还有两个用以固定定标元件25的螺孔。
权利要求1.一种交流电流变换器，其特征在于一个比现行电流互感器的铁芯线圈小几个数量级的环形铁芯线圈15与作为初级的导体14构成微型变压器，这个微型变压器固定在条状导体5的中部构成电流变换元件1，补偿放大电路2、交直流变换电路3和电源电路4封装在电流变换元件1的中部构成交流电流变换器。
2.如权利要求1所述的交流电流变换器，其特征在于所说的条状导体5的中部可以开有一个矩形孔11，孔两侧有小槽12、13；也可以在条状导体5的中部固定两个铜导板16、17，铜导板上有小孔18、19，条状导体5的两端有圆孔20、21。
3.如权利要求1或2所述的交流电流变换器，其特征在于由铁芯线圈15和初级导体14构成的微型变压器嵌放在条状导体5中部的矩形孔11中，初级导体14焊在小槽12、13中；也可以将微型变压器嵌放在条状导体5中部的铜导板16、17之间，初级导体14焊在小孔18、19中，微型变压器的次级引线7、8接到封装在电流变换元件中部的补偿放大电路中。
4.如权利要求1所述的交流电流变换器，其特征在于补偿放大电路中的补偿电阻24是用漆包线绕在绝缘后的条状导体5上构成的；用于标定交流电流变换器和改变其变换比的定标元件25，由螺钉固定在封装后的电路外壳上。
专利摘要一种交流电流变换器，用于电力系统中将交流电流信号变换为直流电压信号和交流电压信号，可取代现行电流互感器。其特征在于把微型变压器嵌放到条状导体的中部构成电流变换元件，把补偿放大及交直流变换电路封装在电流变换元件的中部构成交流电流变换器。与现行电流互感器相比，具有体积小、重量轻、功耗低、可节约大量的铜线、硅钢和电能；制作工艺简单，精度高，功能强，使用方便安全；是对现行电流互感器的重大变革。
文档编号H02M5/02GK2041464SQ8821877
公开日1989年7月19日 申请日期1988年6月22日 优先权日1988年6月22日
发明者王富元 申请人:王富元