专利名称：铁芯线圈式脉动电流传感器的制作方法
技术领域：
铁芯线圈式脉动电流传感器是对工业整流器中流过每个整流元件的脉动电流平均值进行检测的传感器件。
尽管在工业整流直流大电流检测技术领域里的电流传感器名目繁多，但大多数基于磁调制的作用原理。即先测量出直流电流载体周围的磁场强度，再将之转换成相应的直流电流。与其他传感器一样，在满足一定的功能条件下，测量精度和线性度高；可靠稳定，抗干扰性好；结构简单，体积小，重量轻等亦是设计、制造直流大电流脉动传感器的重要的技术指标。鉴此，本技术领域里的一些发明人曾提出了不少的类似的技术方案，如《多通道开口式直流大电流比较仪》(CN85100829A)；《霍尔检测式直流传感器》(CN85103142A)；《多通道耦合偏置式磁比较仪》(CN1045298A)等。按照上述技术路线所研制出的电流传感器用于仪表中时，性能指标得到一定程度的改善，但是存在以下的缺陷(1)仪表测量误差仍较大，这是由于传感元件周围磁场分布不均匀和元件、部件安装的位置偏移所致。(2)多通道中各元、部件的性能参数的一致性的要求给元件的制造、筛选和调试带来了很大的难度和提高了其生产成本。(3)通过每只整流元件的脉动电流包含的直流成分会导致铁芯磁路的饱和，使传感器工作在非线性状态，这正是影响仪器精度的主要原因。(4)使用寿命短、可靠性差，功能欠完善、运转费用高。
据发明人所知，就目前国内工业整流器电流测量传感器而言，尚无一种较理想的既能测元件电流又能测总电流的传感器。
鉴此，和其他发明的目的相似的是针对上述技术方案和市场上公开销售的传感器所存在的不足之处，设计出一种线性度和测量精度高；重复性和抗干扰性好；稳定可靠；结构简单、体积小重量轻和功能较完善的脉动电流传感器。它与相应的二次仪表配合，既可测每只整流元件电流、臂均流系数，又可测直流大电流，实现一机多用。
为了达到上述目的，针对影响该传感器性能指标的主要矛盾，本实用新型采取了以下技术措施(1)由两只扁矩形对扣式其间含有填充纸板或有机玻璃等材料的可调气隙的铁芯卡装在元件导电排上。(2)在两边的对扣式铁芯上分别绕有信号线圈和反馈线圈，它们的输出端分别与分流电阻、反馈二极管相并联。
本实用新型的具体的技术方案如下
图1是一种铁芯线圈式脉动电流传感器的结构示意图。其中1、2－“冂”形和“凵”形扁矩形铁芯；它由冷轧硅钢片构成。3－信号线圈；4－负反馈线圈；5、6－可调空气隙；7、8－纸板；9、10－螺栓、螺母；11、12－传感器输出端；13－导电排；14－零线接点；15－撑紧螺钉和螺孔；16－凸形支撑点；R－电阻。图2是在无导电排13的情况下A－A方向的顶视图，图中D－反馈二极管。铁芯线圈式脉动电流传感器由两只扁矩形对扣式铁芯构成，其上方为“冂”形；下方为“凵”形。分别绕有信号线圈和负反馈线圈，两线圈的输出端分别与分流电阻、反馈二极管相并联。两只扁矩形铁芯的左右两侧分别开有圆孔，将上方“冂”形和下方“凵”形的两块铁芯卡装在导电排上，并用螺栓和螺母穿过其左右两侧的圆孔，将两铁芯连接起来，且按照被测电流的大小和传感器的一致性来调整二者之间的气隙。在气隙中填充有纸板材料。在上方的“冂”形扁矩形铁芯上开有圆孔，并设有穿过该圆孔的撑紧螺钉。在下方的“凵”形扁矩形的铁芯上镶有凸形支撑点。由于撑紧螺钉和凸形支撑点的作用，使铁芯线圈式脉动电流传感器被紧固在导电排的周围。从而可见(1)由于采用这种扁矩形对扣式的具有可调的、填充有纸板或有机玻璃等材料的气隙的铁芯，从而增加了磁路的磁阻，减少了磁通密度，延缓磁饱和状态的产生，使传感器工作在磁化曲线的线性区之内。另外，通过对气隙填充材料的调整，使各传感器的特性参数比较接近一致，保证测量的精确度。(2)在铁芯的下方绕有负反馈线圈，它能产生与输入的脉动电流成反比的磁场，亦起到了延缓磁性饱和状态的产生，使传感器工作在磁化曲线的线性区之内。
通常，铁芯线圈式脉动电流传感器是与带有微处理机的二次仪表配套使用。图3给出了使用本实用新型的一种方式，它是传感器与测控仪相联接的方柜图，发明人将之命名为“ZL－96型整流柜电流测控仪”。其中1－1、1－2……1－96－铁芯线圈式脉动电流传感器；2－采样保持电路；3－选通装置；4－A／D变换器；5－中心处理器；6－指示器；7－I／V变换器；8－放大器；9－报警器；10－联锁继电器；11－报警继电器；12－跳闸继电器；13－电源。其工作过程如下流过每只整流元件的一次脉动电流，经1－1、1－2、……1－96(最多可装96个)铁芯线圈式脉动电流传感后，变换成二次脉冲信号，经扫描采样、整流、积分滤波平滑处理后得一直流信号，再将之经选通装置、A／D变换器和中心处理器，把处理结果送到指示器，它可对被测元件的电流数值、臂号、元件号以及整机的总电流等数值进行显示。此外还具有元件电流上下限越限报警，总电流过载报警及联锁、跳闸功能和输出总电流线性电压等多种功能。
铁芯线圈式脉动电流传感器与其他传感器相比，具有以下的效益(1)能克服直流分量引起的磁路饱和，在量程范围内传感器工作于线性区，精度高、重复性好。每只传感器的量程范围0～3KA，精度可达(2)输出信号能较准确地反映一次电流的平均值。信号较强，勿需再行中间放大，可直接与二次仪表相联接。
(3)信号回路及信号对地均为低阻抗，抗干扰性强，即使在可控元件的强磁场的情况下，亦能稳定可靠地工作。
(4)体积小，安装、调试方便。
权利要求1.一种铁芯线圈式脉动电流传感器，其特征是(1)由扁矩形对扣式铁芯构成，上方为“︻”形，下方为“︼”形；(2)在扁矩形对扣式铁芯之间设有可调的气隙，气隙中填有纸板或有机玻璃材料；(3)在扁形对扣式铁芯的上方和下方分别绕有信号线圈和负反馈线圈。
2.按照权利要求1所述的铁芯线圈式脉动电流传感器，其特征是扁形对扣式铁芯的上半边绕的信号线圈的输出端与分流电阻相并联；下半边绕的负反馈线圈的输出端与反馈二极管相并联。
3.按照权利要求1所述的铁芯线圈式脉动电流传感器，其特征是两只扁矩形(即“冂”形和“凵”形)铁芯的左右两侧分别开有圆孔。
4.按照权利要求1、2、3所述的铁芯线圈式脉动电流传感器，其特征是在方的“冂”形扁矩形的铁芯上开有圆孔，并设有穿过该圆孔的撑紧螺钉；在下方的“凵”形扁矩形的铁芯上镶有凸形支撑点。
5.按照权利要求1、2、3、4所述的铁芯线圈式脉动电流传感器，其特是“冂”形和“凵”形扁矩形铁芯被卡装在导电排的周围。
6.按照权利要求1、2、3、4、5所述的铁芯线圈式脉动电流传感器，其特征是在铁芯的左右两侧的圆孔中穿过带有螺母的螺栓。
7.按照权利要求1、2、3、4、5、6所述的铁芯线圈式脉动电流传感器，其特征是信号线圈的输出端直接与二次仪表的输入端相连接。
专利摘要铁芯线圈式脉动电流传感器是对工业整流器中的整流元件的脉动电源的平均值进行检测的传感器件。因采用了扁矩形对扣式、具有可调的、填充有纸板或有机玻璃等材料的气隙的铁芯，使磁阻增大。在铁芯上绕有负反馈线圈，能产生与输入脉动电源成反比的磁场，因而，能较好地解决电磁测量中的磁饱和问题。具有精度高、重复性和抗干扰性能好，稳定可靠，体积小，重量轻，安装调试方便等优点。它可作为新一代整流柜元件电流和直流大电流测控仪的配套器件。
文档编号G01R15/00GK2164052SQ93223069
公开日1994年5月4日 申请日期1993年8月30日 优先权日1993年8月30日
发明者谭明树, 刘烈, 阚成琳 申请人:武汉中科新技术产业公司