鐵芯線圈式脈動電流傳感器的製作方法
2023-07-20 14:38:31 5
專利名稱：鐵芯線圈式脈動電流傳感器的製作方法
技術領域：
鐵芯線圈式脈動電流傳感器是對工業整流器中流過每個整流元件的脈動電流平均值進行檢測的傳感器件。
儘管在工業整流直流大電流檢測技術領域裡的電流傳感器名目繁多，但大多數基於磁調製的作用原理。即先測量出直流電流載體周圍的磁場強度，再將之轉換成相應的直流電流。與其他傳感器一樣，在滿足一定的功能條件下，測量精度和線性度高；可靠穩定，抗幹擾性好；結構簡單，體積小，重量輕等亦是設計、製造直流大電流脈動傳感器的重要的技術指標。鑑此，本技術領域裡的一些發明人曾提出了不少的類似的技術方案，如《多通道開口式直流大電流比較儀》(CN85100829A)；《霍爾檢測式直流傳感器》(CN85103142A)；《多通道耦合偏置式磁比較儀》(CN1045298A)等。按照上述技術路線所研製出的電流傳感器用於儀表中時，性能指標得到一定程度的改善，但是存在以下的缺陷(1)儀表測量誤差仍較大，這是由於傳感元件周圍磁場分布不均勻和元件、部件安裝的位置偏移所致。(2)多通道中各元、部件的性能參數的一致性的要求給元件的製造、篩選和調試帶來了很大的難度和提高了其生產成本。(3)通過每隻整流元件的脈動電流包含的直流成分會導致鐵芯磁路的飽和，使傳感器工作在非線性狀態，這正是影響儀器精度的主要原因。(4)使用壽命短、可靠性差，功能欠完善、運轉費用高。
據發明人所知，就目前國內工業整流器電流測量傳感器而言，尚無一種較理想的既能測元件電流又能測總電流的傳感器。
鑑此，和其他發明的目的相似的是針對上述技術方案和市場上公開銷售的傳感器所存在的不足之處，設計出一種線性度和測量精度高；重複性和抗幹擾性好；穩定可靠；結構簡單、體積小重量輕和功能較完善的脈動電流傳感器。它與相應的二次儀表配合，既可測每隻整流元件電流、臂均流係數，又可測直流大電流，實現一機多用。
為了達到上述目的，針對影響該傳感器性能指標的主要矛盾，本實用新型採取了以下技術措施(1)由兩隻扁矩形對扣式其間含有填充紙板或有機玻璃等材料的可調氣隙的鐵芯卡裝在元件導電排上。(2)在兩邊的對扣式鐵芯上分別繞有信號線圈和反饋線圈，它們的輸出端分別與分流電阻、反饋二極體相併聯。
本實用新型的具體的技術方案如下
圖1是一種鐵芯線圈式脈動電流傳感器的結構示意圖。其中1、2－「冂」形和「凵」形扁矩形鐵芯；它由冷軋矽鋼片構成。3－信號線圈；4－負反饋線圈；5、6－可調空氣隙；7、8－紙板；9、10－螺栓、螺母；11、12－傳感器輸出端；13－導電排；14－零線接點；15－撐緊螺釘和螺孔；16－凸形支撐點；R－電阻。圖2是在無導電排13的情況下A－A方向的頂視圖，圖中D－反饋二極體。鐵芯線圈式脈動電流傳感器由兩隻扁矩形對扣式鐵芯構成，其上方為「冂」形；下方為「凵」形。分別繞有信號線圈和負反饋線圈，兩線圈的輸出端分別與分流電阻、反饋二極體相併聯。兩隻扁矩形鐵芯的左右兩側分別開有圓孔，將上方「冂」形和下方「凵」形的兩塊鐵芯卡裝在導電排上，並用螺栓和螺母穿過其左右兩側的圓孔，將兩鐵芯連接起來，且按照被測電流的大小和傳感器的一致性來調整二者之間的氣隙。在氣隙中填充有紙板材料。在上方的「冂」形扁矩形鐵芯上開有圓孔，並設有穿過該圓孔的撐緊螺釘。在下方的「凵」形扁矩形的鐵芯上鑲有凸形支撐點。由於撐緊螺釘和凸形支撐點的作用，使鐵芯線圈式脈動電流傳感器被緊固在導電排的周圍。從而可見(1)由於採用這種扁矩形對扣式的具有可調的、填充有紙板或有機玻璃等材料的氣隙的鐵芯，從而增加了磁路的磁阻，減少了磁通密度，延緩磁飽和狀態的產生，使傳感器工作在磁化曲線的線性區之內。另外，通過對氣隙填充材料的調整，使各傳感器的特性參數比較接近一致，保證測量的精確度。(2)在鐵芯的下方繞有負反饋線圈，它能產生與輸入的脈動電流成反比的磁場，亦起到了延緩磁性飽和狀態的產生，使傳感器工作在磁化曲線的線性區之內。
通常，鐵芯線圈式脈動電流傳感器是與帶有微處理機的二次儀表配套使用。圖3給出了使用本實用新型的一種方式，它是傳感器與測控儀相聯接的方櫃圖，發明人將之命名為「ZL－96型整流櫃電流測控儀」。其中1－1、1－2……1－96－鐵芯線圈式脈動電流傳感器；2－採樣保持電路；3－選通裝置；4－A／D變換器；5－中心處理器；6－指示器；7－I／V變換器；8－放大器；9－報警器；10－聯鎖繼電器；11－報警繼電器；12－跳閘繼電器；13－電源。其工作過程如下流過每隻整流元件的一次脈動電流，經1－1、1－2、……1－96(最多可裝96個)鐵芯線圈式脈動電流傳感後，變換成二次脈衝信號，經掃描採樣、整流、積分濾波平滑處理後得一直流信號，再將之經選通裝置、A／D變換器和中心處理器，把處理結果送到指示器，它可對被測元件的電流數值、臂號、元件號以及整機的總電流等數值進行顯示。此外還具有元件電流上下限越限報警，總電流過載報警及聯鎖、跳閘功能和輸出總電流線性電壓等多種功能。
鐵芯線圈式脈動電流傳感器與其他傳感器相比，具有以下的效益(1)能克服直流分量引起的磁路飽和，在量程範圍內傳感器工作於線性區，精度高、重複性好。每隻傳感器的量程範圍0～3KA，精度可達(2)輸出信號能較準確地反映一次電流的平均值。信號較強，勿需再行中間放大，可直接與二次儀表相聯接。
(3)信號迴路及信號對地均為低阻抗，抗幹擾性強，即使在可控元件的強磁場的情況下，亦能穩定可靠地工作。
(4)體積小，安裝、調試方便。
權利要求1.一種鐵芯線圈式脈動電流傳感器，其特徵是(1)由扁矩形對扣式鐵芯構成，上方為「︻」形，下方為「︼」形；(2)在扁矩形對扣式鐵芯之間設有可調的氣隙，氣隙中填有紙板或有機玻璃材料；(3)在扁形對扣式鐵芯的上方和下方分別繞有信號線圈和負反饋線圈。
2.按照權利要求1所述的鐵芯線圈式脈動電流傳感器，其特徵是扁形對扣式鐵芯的上半邊繞的信號線圈的輸出端與分流電阻相併聯；下半邊繞的負反饋線圈的輸出端與反饋二極體相併聯。
3.按照權利要求1所述的鐵芯線圈式脈動電流傳感器，其特徵是兩隻扁矩形(即「冂」形和「凵」形)鐵芯的左右兩側分別開有圓孔。
4.按照權利要求1、2、3所述的鐵芯線圈式脈動電流傳感器，其特徵是在方的「冂」形扁矩形的鐵芯上開有圓孔，並設有穿過該圓孔的撐緊螺釘；在下方的「凵」形扁矩形的鐵芯上鑲有凸形支撐點。
5.按照權利要求1、2、3、4所述的鐵芯線圈式脈動電流傳感器，其特是「冂」形和「凵」形扁矩形鐵芯被卡裝在導電排的周圍。
6.按照權利要求1、2、3、4、5所述的鐵芯線圈式脈動電流傳感器，其特徵是在鐵芯的左右兩側的圓孔中穿過帶有螺母的螺栓。
7.按照權利要求1、2、3、4、5、6所述的鐵芯線圈式脈動電流傳感器，其特徵是信號線圈的輸出端直接與二次儀表的輸入端相連接。
專利摘要鐵芯線圈式脈動電流傳感器是對工業整流器中的整流元件的脈動電源的平均值進行檢測的傳感器件。因採用了扁矩形對扣式、具有可調的、填充有紙板或有機玻璃等材料的氣隙的鐵芯，使磁阻增大。在鐵芯上繞有負反饋線圈，能產生與輸入脈動電源成反比的磁場，因而，能較好地解決電磁測量中的磁飽和問題。具有精度高、重複性和抗幹擾性能好，穩定可靠，體積小，重量輕，安裝調試方便等優點。它可作為新一代整流櫃元件電流和直流大電流測控儀的配套器件。
文檔編號G01R15/00GK2164052SQ93223069
公開日1994年5月4日 申請日期1993年8月30日 優先權日1993年8月30日
發明者譚明樹, 劉烈, 闞成琳 申請人:武漢中科新技術產業公司