一种电子式电流互感器的制作方法

1.本实用新型涉及电流互感器领域，尤其涉及一种电子式电流互感器。


背景技术：

2.电流互感器是一种将电力系统一次侧的电流信息以一定比例传递到二次侧的传感器，实现电力测量。传统的电流传感器是电磁感应式的，随着电网电压等级的不断提高，电力系统用户越来越多，负荷越来越大，传统的电磁感应式电流互感器的铁芯易发生磁饱和现象，影响测量精度，且易出现铁磁谐振，从而产生的过电压会对电气设备进行损害。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是为了提供一种电子式电流互感器，无磁饱和及铁磁谐振现象问题，精度高。
4.为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为：一种电子式电流互感器，包括：外壳、空芯线圈和电路板；
5.所述外壳包括第一空腔和第二空腔，第一空腔为环状结构，第二空腔与第一空腔连通，空芯线圈设于第一空腔内，电路板设于第二空腔内；
6.所述空芯线圈包括环形骨架和均匀绕制在环形骨架上的漆包线；
7.所述电路板上设置信号调理电路、ad转换电路和控制器；信号调理电路的输入端连接于漆包线，信号调理电路的输出端连接于ad转换电路输入端，ad转换电路输出端连接于控制器。
8.优选地，信号调理电路包括放大电路和滤波电路；
9.所述放大电路的输入端连接于漆包线，放大电路输出端连接于滤波电路输入端，滤波电路输出端连接于ad转换电路输入端；
10.放大电路包括运算放大器和连接于运算放大器增益端的增益电阻；
11.滤波电路采用的是压控电压源二阶有源低通滤波器。
12.优选地，放大电路中的运算放大器采用的是ad620芯片。
13.优选地，ad转换电路采用的是ad7606模数转换器。
14.优选地，控制器采用的是单片机stm32f103c8t6。
15.优选地，电路板上还包括连接于控制器输出端的通信电路，通信电路采用的是 lan8720a以太网收发器。
16.进一步的，环形骨架为非磁性材料，优先采用的是陶瓷。
17.本实用新型具有如下有益效果：
18.本实用新型采用的是空芯线圈，环形骨架为非磁性材料，无磁饱和及铁磁谐振现象问题，保证了互感器的稳定运行；本实用新型通过空芯线圈测量被测电流后，通过信号调理电路进行放大和滤波，然后通过ad转换模块进行模数转换后通过控制器输出信号，本实用新型测量精度高。
附图说明
19.图1为本实用新型的结构示意框图；
20.图2为本实施例中放大电路的电路原理图；
21.图3为本实施例中滤波电路的电路原理图；
22.图4为本实施例中ad转换电路的电路原理图；
23.图5为其他实施例中通信电路的电路原理图；
24.图6为本实施例中外壳外部结构示意图；
25.图7为本实施例中外壳内部结构示意图；
26.附图标记：1、外壳；101、第一空腔；102、第二空腔；103、穿芯孔；104、出线孔；2、空芯线圈；201、环形骨架；202、漆包线；3、电路板；301、信号调理电路；302、ad转换电路；303、控制器。
具体实施方式
27.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
28.请参考图1至图7，本实用新型为一种电子式电流互感器，其包括：包括外壳1、空芯线圈2和电路板3。
29.结合图1、图6和图7，外壳1包括第一空腔101和第二空腔102，第一空腔101为环状结构，环状结构构成外壳1的穿芯孔103，穿芯孔103用于被测电流线穿过，第二空腔102与第一空腔101连通，空芯线圈2设于第一空腔101内，电路板3设于第二空腔102内，外壳1侧部设有出线孔104，出线孔104连通与第二空腔102。
30.空芯线圈2包括环形骨架201和均匀绕制在环形骨架201上的漆包线202；环形骨架201为非磁性材料，会使电流互感器传感部分输出线性变好，不存在磁路饱和现象，具有良好的可靠性和暂态响应，本实施例中采用的是陶瓷。由于空芯线圈2本身没有和被测电流回路产生直接的电气连接，只是环绕在被测电流的载流导体的周围，随被测电流的变化所产生的磁场变化而感应出相应的电势，因此与被测回路存在良好的电气绝缘。
31.结合图1至图5，电路板3上设置信号调理电路301、ad转换电路302和控制器303；信号调理电路301的输入端连接于漆包线202，信号调理电路301的输出端连接于ad转换电路302输入端，ad转换电路302输出端连接于控制器303。
32.信号调理电路301包括放大电路和滤波电路；放大电路的输入端连接于漆包线202，放大电路输出端连接于滤波电路输入端，滤波电路输出端连接于ad转换电路302输入端；
33.参阅图3，由于空芯线圈2的输出电压信号较弱，若是直接对此电压信号进行处理，会造成很大的误差，同时电子电路中容易受到较大干扰，甚至会把此信号淹没，因此需添加一个放大环节使输出满足后续的需要，放大电路包括运算放大器和连接于运算放大器增益端的增益电阻；运算放大器的同向输入端和反向输入端连接漆包线202，本实施例中，运算放大器采用的是ad620芯片，低成本、低失调电压且精度高，在ad620芯片的第一和第八引脚串接一个电阻来设置增益实现放大。
34.参阅图4，由于空芯线圈2所测的信号存在高频噪声信号的干扰，为防止高频信号
的干扰，得到最佳的输出信号，滤波电路采用的是压控电压源二阶有源低通滤波器，以滤除干扰信号。
35.参阅图5，在电子式互感器中，一次侧传感部分为被测电流的模拟量，如果将模拟信号通过电缆传输到二次侧进行处理，在输送过程中会受到外界环境电磁场的影响，进而会影响电子式互感器的准确度，所以为保证远距离输送过程中的精确性，将模拟信号进行二次转换，以数字量输出。本实施例中，ad转换电路302采用的是ad7606模数转换器，对模拟量直接进行模数转换，转成数字量，转换精度较高。
36.本实施例中，控制器303采用的是单片机stm32f103c8t6，该芯片拥有丰富的外设资源，不仅可使系统外部硬件连接得到极大简化，同时可使系统功耗得到降低。
37.在一些其他实施例中，电路板3上还包括连接于控制器303输出端的通信电路，通信电路采用的是 lan8720a以太网收发器。lan8720a芯片是超低功耗设计的以太网收发器芯片，支持10mbps/100mbps以太网传输，控制器303利用lan8720a芯片通过rj45网络接口实现通信，向pc端中的上位机传输测量数据。
38.结合图6和图7，外壳1中的第一空腔101放置空芯线圈2，第二空腔102放置电路板3，第一空腔101和第二空腔102之间连通，用于将空芯线圈2的接线端与电路板3连接；外壳1的侧壁与第二空腔102的对应位置开设有穿线孔，用于电路板3的信号线穿出从而实现电路板3与外部上位机的连接。
39.本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或采用现有技术加以实现。
40.以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。