一種基於複合磁芯的抗直流電流互感器及其製造方法
2023-09-11 04:26:30 4
專利名稱：一種基於複合磁芯的抗直流電流互感器及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種基於鐵基非晶/超微晶複合磁芯的抗直流低壓電流互感器及其製造方法，屬電力計量電流互感器製造技術領域。
背景技術：
低壓電流互感器用於低壓電力用戶電能計量裝置的電流比例變換，由鐵芯、線圈及絕緣材料構成，僅能準確測量50Hz、失真度 60A時就只有靠電流互感器將負荷電流按比例變換成5A或IA小電流輸送至三相電能表才能進行電能計量。如何使電流互感器即滿足正弦波電流工況又滿足半波直流負荷工況下準確計量成為電能計量工作者的一道棘手難題。依據計量器具誤差理論研究一種抗直流電流互感器對改變上述局面，具有重要意義。
發明內容
本發明的目的是，為了解決電流互感器受到半波電流的直流分量影響鐵芯接近飽和區等效磁導率下降導致計量不準確的問題，本發明提供了一種基於鐵基非晶/超微晶複合磁芯的抗直流低壓電流互感器製造方法。本發明的技術方案是，採用鐵基非晶磁芯與超微晶磁芯按一定比例組成複合磁芯，二次線圈的繞組方法不變。本發明複合磁芯的抗直流電流互感器由複合磁芯與二次線圈所組成，所述複合磁芯由內、外直徑相近的鐵基非晶磁芯和超微晶磁芯並列組合構成或由大小兩個不同內外徑的圓環嵌套構成。超微晶材料具有很高的導磁率，大量應用於電流互感器的磁芯，但由於飽和磁感係數小，當被測電流含直流分量時容易出現飽和現象。鐵基非晶材料的導磁率較超微晶磁芯稍差，但具有低鐵損，大量應用於變壓器的磁芯，還具有飽和磁感係數大的特點，當被測電流含直流分量時不易出現飽和現象。本發明將鐵基非晶和超微晶組成的複合磁芯在交/ 直流二種運行狀況下形成互補作用，該電流互感器在全面滿足相關規程技術要求的同時， 還能夠滿足對含有直流分量電流的準確計量。本發明基於複合磁芯的抗直流低壓電流互感器製造方法如下 (1)複合磁芯幾何外形的選擇複合磁芯為封閉的圓環形，由內、外直徑相近的鐵基非晶磁芯和超微晶磁芯並列組合構成或由大小兩個不同內外徑的圓環嵌套構成。設計圓環形鐵基非晶磁芯和超微晶磁芯各自的截面積來調節複合磁芯的配置比例。複合磁芯中，並列式複合磁芯的結構尺寸為鐵基非晶磁芯的外徑為70±5mm ；內徑為42±5mm ；厚度為20±5mm ；超微晶磁芯的外徑為 70士5 mm ；內徑為42士5 mm ;厚度為25士5 mm ;嵌套式複合磁芯的結構尺寸為鐵基非晶磁芯的外徑為56士5 mm ；內徑為42士5 mm ；厚度為40士5 mm ；超微晶磁芯的外徑為 74士5 mm ；內徑為56士5 mm ;厚度為40士5 mm，鐵基非晶磁芯嵌入超微晶磁芯的內徑。(2)複合磁芯的製備方法
複合磁芯可分為並列式複合磁芯和嵌套式複合磁芯。並列式複合磁芯將鐵基非晶和超微晶磁芯兩種材料的圓環並列貼緊，使兩圓環同心，然後在複合磁芯上裹覆塑料絕緣外殼，構成並列式複合磁芯；
嵌套式複合磁芯將超微晶磁芯製成大形圓環，將鐵基非晶磁芯製成小形圓環，兩種圓環形磁芯的厚度相等，鐵基非晶小形圓環磁芯嵌入到超微晶大形圓環磁芯內；或在嵌套式複合磁芯的外形幾何尺寸、兩種圓環形磁芯各自截面積不變的前提下將鐵基非晶磁芯製成大形圓環，將超微晶磁芯製成小形圓環，兩種圓環形磁芯的厚度相等，超微晶小形圓環磁芯嵌入到鐵基非晶大形圓環磁芯內，構成嵌套式複合磁芯，然後在複合磁芯上裹覆塑料絕緣外殼。(3)複合磁芯的配置比例
由於鐵基非晶磁芯的價格昂貴，設計複合磁芯的配置比例時，應依據電流互感器在各量程全波交流和半波直流二種狀態下誤差測試數據來確定，通常電流量程越大，鐵基非晶磁芯所佔的比例就越高。本發明與現有技術比較的有益效果是，採用基於鐵基非晶/超微晶複合磁芯技術製造的抗直流低壓電流互感器，可實現在半波直流負荷狀態下的電能量準確計量且誤差 < 1%，同時滿足相關規程的技術要求。彌補了低壓電流互感器在半波直流負荷狀態下不能正確計量的重大技術缺陷。該技術可操作性強，將原有電流互感器超微晶磁芯與鐵基非晶磁芯按比例疊加構成複合磁芯即可。具有不改變原有電流互感器繞制技術、澆注技術、安裝方式、更換方便等優點。本發明適用於抗直流電流互感器的設計、製造。
圖1為並列式複合磁芯結構示意圖； 圖2為嵌套式複合磁芯結構示意圖中圖號1是超微晶磁芯；2是鐵基非晶磁芯；3是絕緣塑料護套。
具體實施例方式實施例1
本實施例以150A/5A量程的互感器為例，該互感器的複合磁芯結構設計為並列式複合磁芯，如圖1所示
組成本實施例並列式複合磁芯的鐵基非晶磁芯2和超微晶磁芯1均為圓環形狀，其尺寸為
超微晶磁芯1的外徑為70 mm,內徑為42 mm,厚度為25 mm ； 鐵基非晶磁芯2的外徑為70 mm,內徑為42 mm ；厚度為20 mm。兩種磁芯並列組合後，在磁芯外熱壓耐高壓絕緣塑料3，組成了並列式複合磁芯。實施例2:
本實施例為嵌套式複合磁芯，如圖2所示。組成本實施例複合磁芯的超微晶磁芯和鐵基非晶磁芯均為圓環狀；超微晶磁芯1 的外徑為74 mm,內徑為56 mm,厚度為40 mm ；鐵基非晶磁芯2的外徑為56 mm,內徑為42 mm, 厚度為40 mm ；鐵基非晶磁芯2嵌套在超微晶磁芯內。兩種磁芯嵌套組合後，在磁芯外熱壓耐高壓絕緣塑料3，組成了嵌套式複合磁芯。
權利要求
1.一種基於複合磁芯的抗直流電流互感器，由複合磁芯與二次線圈所組成，其特徵在於，所述複合磁芯由內、外直徑相近的鐵基非晶磁芯和超微晶磁芯並列組合構成或由大小兩個不同內外徑的圓環嵌套構成。
2.一種基於複合磁芯的抗直流電流互感器的製造方法，其特徵在於，所述方法的步驟為(1)複合磁芯幾何外形的選擇複合磁芯為封閉的圓環形，由內、外直徑相近的鐵基非晶磁芯和超微晶磁芯並列組合構成或由大小兩個不同內外徑的圓環嵌套構成；設計圓環形鐵基非晶磁芯和超微晶磁芯各自的截面積來調節複合磁芯的配置比例；複合磁芯中，並列式複合磁芯的結構尺寸為鐵基非晶磁芯的外徑為70士5 mm ;內徑為42士5 mm ；厚度為20士5 mm ；超微晶磁芯的外徑為70±5mm ；內徑為42±5mm ；厚度為25士5 mm ；嵌套式複合磁芯的結構尺寸為鐵基非晶磁芯的外徑為56 士 5 mm ；內徑為42 士 5mm ；厚度為40 士 5mm ；超微晶磁芯的外徑為74 士 5mm ；內徑為56 士 5 mm ;厚度為40 士 5 mm，鐵基非晶磁芯嵌入超微晶磁芯的內徑；(2)複合磁芯的製備方法複合磁芯可分為並列式複合磁芯和嵌套式複合磁芯；並列式複合磁芯將鐵基非晶和超微晶磁芯兩種材料的圓環並列貼緊，使兩圓環同心， 然後在複合磁芯上裹覆塑料絕緣外殼，構成並列式複合磁芯；嵌套式複合磁芯將超微晶磁芯製成大形圓環，將鐵基非晶磁芯製成小形圓環，兩種圓環形磁芯的厚度相等，鐵基非晶小形圓環磁芯嵌入到超微晶大形圓環磁芯內；或在嵌套式複合磁芯的外形幾何尺寸、兩種圓環形磁芯各自截面積不變的前提下將鐵基非晶磁芯製成大形圓環，將超微晶磁芯製成小形圓環，兩種圓環形磁芯的厚度相等，超微晶小形圓環磁芯嵌入到鐵基非晶大形圓環磁芯內，然後在複合磁芯上裹覆塑料絕緣外殼，構成嵌套式複合磁芯；(3)複合磁芯的配置比例設計複合磁芯的配置比例時，應依據電流互感器在各量程全波交流和半波直流二種狀態下誤差測試數據來確定，通常電流量程越大，鐵基非晶磁芯所佔的比例就越高。
全文摘要
一種基於鐵基非晶/超微晶複合磁芯的抗直流低壓電流互感器及其製造方法，所述方法依據互感器誤差理論，鐵基非晶材料的導磁率較超微晶磁芯稍差具有飽和磁感係數大的特點，當被測電流含直流分量時不易出現飽和的原理，將原有電流互感器超微晶磁芯(1)與鐵基非晶磁芯(2)按比例疊加構成複合磁芯，可實現在半波直流負荷狀態下的電能量準確計量且誤差＜1%，同時滿足相關規程的技術要求。本發明可操作性強，將原有電流互感器超微晶磁芯與鐵基非晶磁芯按比例疊加構成複合磁芯即可。具有不改變原有電流互感器繞制技術、澆注技術、安裝方式、更換方便等優點。本發明適用抗直流電流互感器的設計、製造。
文檔編號H01F41/02GK102426909SQ20111042708
公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月20日 優先權日2011年12月20日
發明者劉見, 寧濤, 張春強, 張翠琴, 李東江, 李水仙, 熊敏南, 趙震宇, 靳紹平 申請人:江西省電力科學研究院