一种额定二次电流低于1A的电流互感器的制作方法

一种额定二次电流低于1a的电流互感器
技术领域
1.本发明涉及电流互感器，特别涉及一种额定二次电流低于1a的电流互感器。


背景技术：

2.在供电设备中，电流互感器是重要器件之一，应用于高压电动机和低压电动机中，电流互感器的作用很多，例如，可进行电流信号的无源采集，实时反应并测量一次侧电流大小，进行继电保护，将大电流转换成小电流，在此过程中，将一次大电流转换成为1a或5a的额定二次小电流，要想转换成低于1a以下的小电流，需要将1a或5a的额定二次小电流进行二次转换，才可以得到低于1a以下的小电流。
3.额定二次电流标准值为1a和5a，这是比较强的电流信号，根据电流互感器的物理原理，想要得到较高精度的电流互感器产品，可以通过提高产品铁心的截面积、提高产品铁心的导磁率、增加电流互感器的二次匝数、增加次级绕组的导线截面积，或者增加初级绕组的匝数等手段实现。但上述方法，都会导致设计制造较高精度的电流互感器时，要求的变比越小精度越高，制造难度越大、产品体积越大、产品的精度越难达标，因此，通过对额定二次电流、导磁材料进行创新，设计出更加节能、额定二次电流一次转换成低于 1a的电流互感器，是我们需要探究的方向。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种额定二次电流低于1a的电流互感器，用以解决电流互感器需要经过两次转换才能将大电流转换成低于1a的额定二次电流、电流互感器精度低的问题。
5.作为本发明的一种实施例：一种额定二次电流低于1a的电流互感器，包括：
6.绝缘外壳(20)、线圈、输出端(19)；其中，
7.所述线圈设置于所述绝缘外壳(20)内部，所述输出端(19)与所述线圈电连接，并贯穿所述绝缘外壳(20)与外部电源电连接；
8.所述线圈上由线圈固定凹槽、铁心、初级绕组和次级绕组构成；其中，
9.所述铁心、初级绕组和次级绕组固定在所述线圈固定凹槽上；
10.所述初级绕组和次级绕组缠绕在所述铁心上，所述次级绕组将初级绕组的大电流转换成低于1a的额定二次电流，所述次级绕组的末端与所述输出端(19)电连接；
11.所述线圈包括：第一线圈(21)、第二线圈(22)和第三线圈(23)；
12.第一线圈(21)和第二线圈(22)通过第一绝缘连接筒(13)连接；
13.所述第二线圈(22)和第三线圈(23)通过第二绝缘连接筒(14) 连接。
14.作为本发明的一种实施例：所述第一线圈(21)包括：第一线圈固定凹槽(10)、第一铁心(1)、第一初级绕组(4)、第一次级绕组(5)；其中，
15.所述第一线圈固定凹槽(10)中放置第一铁心(1)，所述第一铁心(1)的上方缠绕着第一初级绕组(4)、下方缠绕着第一次级绕组(5)，所述第一次级绕组(5)的末端与第一连接线(15)连接。
16.作为本发明的一种实施例：所述第二线圈(22)包括：第二线圈固定凹槽(11)、第二铁心(2)，第二初级绕组(6)、第二次级绕组(7)；其中，
17.所述第二线圈固定凹槽(11)中放置第二铁心(2)，所述第二铁心(2)的上方缠绕着第二初级绕组(6)、下方缠绕着第二次级绕组(7)，所述第二次级绕组(7)的末端与第二连接线(16)连接。
18.作为本发明的一种实施例：所述第三线圈(23)包括：第三线圈固定凹槽(12)、第三铁心(3)、第三初级绕组(8)第三次级绕组 (9)；其中，
19.第三线圈固定凹槽(12)中放置第三铁心(3)，所述第三铁心 (3)的上方缠绕着第三初级绕组(8)、下方缠绕着第三次级绕组(9)，所述第三次级绕组(9)的末端与第三连接线(17)连接。
20.作为本发明的一种实施例：所述第一线圈固定凹槽(10)、第二线圈固定凹槽(11)，第三线圈固定凹槽(12)中的初级绕组的引出线放置在绝缘连接筒中；
21.所述第一绝缘连接筒(13)和第二绝缘连接筒(14)中设置引出线卡钳；所述卡钳为合成橡胶材质。
22.作为本发明的一种实施例：所述铁心为非晶体材料铁心和硅钢片铁心，在所述非晶体材料铁心和硅钢片铁心的表面喷涂环氧树脂作为绝缘层，所述绝缘层将铁心与次级绕组和初级绕组进行物理隔离。
23.作为本发明的一种实施例：在所述非晶体材料铁心和硅钢片铁心上设置非磁性间隙，通过所述非磁性间隙降低剩磁；其中，所述非磁性间隙包括：第一非磁性间隙、第二非磁性间隙。
24.作为本发明的一种实施例：所述第一线圈固定凹槽(10)、第二线圈固定凹槽(11)，第三线圈固定凹槽(12)通过卡扣与绝缘壳体 (20)进行连接固定。
25.作为本发明的一种实施例：所述绝缘壳体(20)上设置有连接线输出凹槽(18)，所述第一连接线(15)、第二连接线(16)和第三连接线(17)通过所述连接线输出凹槽(18)将连接线与外部电源电连接。
26.作为本发明的一种实施例：所述次级绕组的励磁匝数进行调节，将额定二次电流等级降至1a以下；
27.所述次级绕组中调节二次多匝数，提高所述电流互感器的精度等级。
28.本发明的有益效果为：在传统的电流互感器工作时，将一次侧的大电流转换成为1a或5a的额定二次小电流，要想转换成低于1a以下的小电流，需要将1a或5a的额定二次小电流进行二次转换，才可以得到低于1a以下的小电流，本发明中直接将初级绕组的一次侧大电流转换成次级绕组的1a以下的小电流，一次将大电流转换成1a 以下的小电流，响应国家的低碳政策，降低整个电力二次回路的功耗，降低产品的铜材、铁材消耗量的同时，可让电流互感器，实现更好的测量，计量，保护效果。
29.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
30.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
31.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
32.图1为本发明实施例中一种额定二次电流低于1a的电流互感器的结构示意图。
33.图2为本发明实施例中一种额定二次电流低于1a的电流互感器的铁心示意图。
34.图3为本发明实施例中一种额定二次电流低于1a的电流互感器的线圈示意图。
35.图4为本发明实施例中一种额定二次电流低于1a的电流互感器的产品示意图。
36.图中：1-第一铁心，2-第二铁心，3-第三铁心，4-第一初级绕组， 5-第一次级绕组，6-第二初级绕组，7-第二次级绕组，8-第三初级绕组，9-第三次级绕组，10-第一线圈固定凹槽，11-第二线圈固定凹槽， 12-第三线圈固定凹槽，13-第一绝缘连接筒，14-第二绝缘连接筒，15
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第一连接线，16-第二连接线，17-第三连接线，18-连接线输出凹槽， 19-输出端，20-绝缘壳体，21-第一线圈，22-第二线圈，23-第三线圈。
具体实施方式
37.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
38.需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
39.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
40.此外，需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
41.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
42.实施例1：
43.如图1所示，本发明实施例提供了一种额定二次电流低于1a的电流互感器，包括：绝缘外壳20、线圈、输出端19；其中，
44.所述线圈设置于所述绝缘外壳20内部，所述输出端19与所述线圈电连接，并贯穿所述绝缘外壳20与外部电源电连接；
45.所述线圈上由线圈固定凹槽、铁心、初级绕组和次级绕组构成；其中，
46.所述铁心、初级绕组和次级绕组固定在所述线圈固定凹槽上；
47.所述初级绕组和次级绕组缠绕在所述铁心上，所述次级绕组将初级绕组的大电流转换成低于1a的额定二次电流，所述次级绕组的末端与所述输出端19电连接；
48.所述线圈包括：第一线圈21、第二线圈22和第三线圈23；
49.第一线圈21和第二线圈22通过第一绝缘连接筒13连接；
50.所述第二线圈22和第三线圈23通过第二绝缘连接筒14连接。
51.上述技术方案的工作原理和有益效果：我国采用的电流互感器标准为《gb 20840.1-2010互感器第1部分：通用技术要求》、《gb 20840.2-2014电流互感器的补充技术要求》其中规定电流互感器的额定二次电流为1a或5a，对于暂态特性保护用的电流互感器，额定二次电流标准值为1a，但是，额定二次电流标准值为1a和5a，这还是比较强的电流信号，通过电流互感器将额定二次电流标准值降到 1a以下，可以提高电流互感器精度，本发明中，通过三个线圈上的初级绕组和次级绕组将大电流转换成低于1a的额定二次电流，次级绕组中导线的末端与连接线相连，并在输出点将连接线进行汇总，从接线输出凹槽进行与电源相连接，铁心采用了非晶体材料铁心和硅钢片铁心本发明的三个线圈放置在绝缘壳体的内部，输出端与三个线圈电连接的，并通过接线输出凹槽与外部电源进行电连接。
52.上述技术方案的有益效果为：本发明中，铁心采用了非晶体材料铁心和硅钢片铁心，具有减少工作损耗，能够缩小铁心体积，并将连接线进行统一汇总，不需要对每个线圈分别通电，减少了电流互感器的工作步骤。
53.实施例2：
54.在一个具体的实施例中，想要将电流互感器的额定二次电流达到低于1a以下，例如1ma，需要根据电流互感器的额定二次负荷，根据额定二次负荷改变二次允许负荷，对二次允许负荷进行相应改变，使电流互感器的二次额定电流达到1a以下，并且通过精准计算，使二次额定电流的值达到1a以下的任意具体电流值，具体步骤如下：
55.步骤一：计算电流互感器的二次允许负荷：
[0056][0057]
其中，ze为二次允许负荷，zd表示额定二次负荷，ρ为次级绕组的导线电阻系数，r为导线电阻，r0为接触电阻，m1为导线接线系数， m2为仪表接线系数；
[0058]
步骤二：计算电流互感器的二次额定电流:
[0059][0060]
其中，zd表示额定二次负荷，s表示二次额定容量，i表示额定二次电流；
[0061]
上述技术方案的有益效果：通过改变二次允许负荷，调节额定二次负荷，改变电流互感器的额定二次电流值，将额定二次电流直接从大电流转换到额定二次电流低于1a的任意值，降低整个电力二次回路的功耗，降低产品的铜材、铁材消耗量的同时，可让电流互感器，实现更好的测量，计量，保护效果。
[0062]
实施例3：
[0063]
如图3所示，在一个实施例中，所述第一线圈21包括：第一线圈固定凹槽10、第一铁
心1、第一初级绕组4、第一次级绕组5；其中，
[0064]
所述第一线圈固定凹槽10中放置第一铁心1，所述第一铁心1 的上方缠绕着第一初级绕组4、下方缠绕着第一次级绕组5，所述第一次级绕组5的末端与第一连接线15连接。
[0065]
在一个实施例中，所述第二线圈22包括：第二线圈固定凹槽11、第二铁心2，第二初级绕组6、第二次级绕组7；其中，
[0066]
所述第二线圈固定凹槽11中放置第二铁心2，所述第二铁心2 的上方缠绕着第二初级绕组6、下方缠绕着第二次级绕组7，所述第二次级绕组7的末端与第二连接线16连接。
[0067]
在一个实施例中，所述第三线圈23包括：第三线圈固定凹槽12、第三铁心3、第三初级绕组8第三次级绕组9；其中，
[0068]
第三线圈固定凹槽12中放置第三铁心3，所述第三铁心3的上方缠绕着第三初级绕组8、下方缠绕着第三次级绕组9，所述第三次级绕组9的末端与第三连接线17连接。
[0069]
上述技术方案的工作原理为：本发明的现有技术中，如图3所示，电流互感器通常由铁心缠绕线圈形成一组初级绕组和次级绕组组成，但是一组初级绕组和次级绕组组成的电流互感器的容量较小，因此，本发明中，通过设置三组线圈，在第每个线圈中设置了线圈固定凹槽，在所述线圈固定凹槽中放置铁心，铁心的上方缠绕着初级绕组、下方缠绕着第级绕组，次级绕组的末端与第一连接线连接，并通过第一连接线与外部电源电连接。
[0070]
上述技术方案的有益效果为：本发明中在每个线圈中的铁心上设置一组初级绕组和次级绕组，可以起到对电流互感器进行增容的作用，通过设置三组绕组，可以扩大电流互感器的容量，并且可以将一组绕组用来做电流转换，另外两组用来进行继电保护。
[0071]
实施例4：
[0072]
在一个实施例中，所述第一线圈固定凹槽10、第二线圈固定凹槽11，第三线圈固定凹槽12中的初级绕组的引出线放置在绝缘连接筒中；
[0073]
所述第一绝缘连接筒13和第二绝缘连接筒14中设置引出线卡钳；所述卡钳为合成橡胶材质。
[0074]
上述技术方案的工作原理为：本发明的现有技术中，初级绕组中的引出线一般不会过多进行处理，导致后续引出线难以找到或引出线混乱缠绕在一起，本发明中，将初级绕组中的引出线放置在第一绝缘连接筒的引出线卡钳中，卡钳的材质为合成橡胶，可以束缚住引出线。
[0075]
上述技术方案的有益效果为：本发明中，对通过在绝缘连接筒中设置引出线卡钳，并将引出线卡钳的材质用合成橡胶构成，便于引出线的取放。
[0076]
实施例5：
[0077]
如图2所示，在一个实施例中，所述铁心为非晶体材料铁心和硅钢片铁心，在所述非晶体材料铁心和硅钢片铁心的表面喷涂环氧树脂作为绝缘层，所述绝缘层将铁心与次级绕组和初级绕组进行物理隔离。
[0078]
上述技术方案的工作原理为：本发明的现有技术中，将线圈缠绕在环形塑料或者陶瓷架上，环形塑料或者陶瓷架的导磁率和空气的相对导磁率相同，但是环形塑料或者陶瓷架等非铁磁材料的环形骨架的在工作中，因为本身材料特性，导致电流互感器工作中时，损耗较大，本发明中，铁心所使用的材料为非晶体材料和硅钢片铁心，并且，在非晶体材料铁心和硅钢片铁心的表面喷涂环氧树脂作为绝缘层，进行物理保护。
[0079]
上述技术方案的有益效果为：本发明中，铁心的材质采用非晶材料和硅钢片，在铁心上喷涂环氧树脂，彻底固化，可以使铁心从生产加工，到用户使用过程，全称保持物理特性恒定不变，同时采用非晶材料和硅钢片铁心，可以减轻电流互感器的重量，缩小电流互感器的体积，提高了电流互感器的工作效率。
[0080]
实施例6：
[0081]
如图4所示，在一个实施例中，在所述非晶体材料铁心和硅钢片铁心上设置非磁性间隙，通过所述非磁性间隙降低剩磁；其中，所述非磁性间隙包括：第一非磁性间隙、第二非磁性间隙。
[0082]
上述技术方案的工作原理为：本发明的现有技术中，铁心中可以不设非磁性间隙，当铁心上没有非磁性间隙时，只适合单工作循环，工作范围比较窄，本发明中，在铁心中设置非磁性间隙，并且设置两个非磁性间隙，为第一非磁性间隙和第二非磁性间隙，通过设置第一非磁性间隙和第二非磁性间隙，增大电流互感器的工作范围，并且延长了铁心磁路的长度，防止饱和。
[0083]
上述技术方案的有益效果为：本发明中，通过在铁心上设置第一非磁性间隙、第二非磁性间隙，降低铁心的装配电感，并提高了工作饱和度，也更适合双循环的工作。
[0084]
实施例7：
[0085]
在一个实施例中，所述第一线圈固定凹槽10、第二线圈固定凹槽11，第三线圈固定凹槽12通过卡扣与绝缘壳体20进行连接固定。
[0086]
上述技术方案的工作原理为：本发明的现有技术中，线圈固定槽与绝缘壳体为一体，但是一体不能对线圈固定凹槽进行拆卸，在后续的电流互感器检查和修复过程中，也不能快速对电流互感器进行检查和修复，本发明中，通过在绝缘壳体内测的左侧、右侧和中间设置卡扣，并同时在左线圈固定凹槽的外表面左侧、右线圈固定凹槽外表面右侧和中间线圈固定凹槽的下部分别设置卡扣，和绝缘壳体的卡扣进行对应，可将线圈固定凹槽与绝缘壳体进行固定和拆分。
[0087]
上述技术方案的有益效果为：本发明中，三个线圈固定凹槽通过卡扣和绝缘壳体进行连接，通过免工具拆卸，实现线圈固定凹槽和绝缘壳体的无缝组装，可轻松实现线圈固定凹槽和绝缘壳体的连接。
[0088]
实施例8：
[0089]
在一个实施例中，所述绝缘壳体20上设置有连接线输出凹槽18，所述第一连接线15、第二连接线16和第三连接线17通过所述连接线输出凹槽18将连接线与外部电源电连接。
[0090]
上述技术方案的工作原理为：本发明的现有技术中，通过将线圈固定在线圈固定凹槽中，将导线的末端通过连接线连接，本发明中，因为有三个线圈，所以每个线圈的次级绕组的末端都需要与连接线相连接，将三个连接线通过总连接线套筒进行线路汇总，形成总连接线，并通过在绝缘壳体切割出一个矩形的凹槽切口，即连接线输出凹槽，将总连接线进行输出。
[0091]
上述技术方案的有益效果为：本发明中考虑到有三个线圈，并不需要对是哪个线圈进行分别供电，因此将三组线圈分别连接到三个连接线上，并将三个连接线通过总连接线套筒进行汇总，通过这种方式可同时对三组线圈进行同时供电，节省连接装置。
[0092]
实施例9：
[0093]
在一个实施例中，所述次级绕组的励磁匝数进行调节，将额定二次电流等级降至1a以下；
[0094]
所述次级绕组中调节二次多匝数，提高所述电流互感器的精度等级。
[0095]
上述技术方案的工作原理为：本发明的现有技术中，规定额定二次电流标准值为1a和5a，但是，在低压或高压环境下，需要将额定二次电流标准值降到1a以下，本发明中，通过改变次级绕组的励磁匝数，可将额定二次电流标准值降到1a以下，并通过提高二次多匝数提高电流互感器的精度等级。
[0096]
上述技术方案的有益效果为：本发明中，通过改变次级绕组的励磁匝数，可将额定二次电流标准值降到1a以下，并通过提高二次多匝数提高电流互感器的精度等级，减少正常负荷的传递误差，提高计量准确度。
[0097]
实施例10：
[0098]
在一个具体的实施例中，电流互感器的工作状态需要通过电流测量信号进行积分计算和微分计算，并根据两种不同的计算判断电流互感器需要测量何种电流；
[0099]
步骤一：在积分工作中，计算线圈的电流公式：
[0100][0101]
其中，i(t)表示在积分过程中的线圈电流值，n表示线圈匝数，ω表示积分系数，r表示线圈电阻，r0表示采样电阻，i表示采样电流值， l表示线圈直径；
[0102]
步骤二：在微分工作中，计算线圈的电压公式：
[0103][0104]
其中，u1(t)表示在微分过程中的线圈电压值，q表示为微分器的频率特性；
[0105]
步骤三：判断电流互感器需要测量何种电流：
[0106][0107]
其中，u(t)表示为输出电压，当i(t)和u(t)相等时，此时，电流互感器测量高频电流，二式中，当i(t)与u1(t)有微分关系时，电流互感器测量低频电流。
[0108]
上述技术方案的有益效果：本发明通过在线圈的积分工作环境和微分工作环境下，计算出线圈电流值和线圈的电压值，并与输出电压的相位和电流值进行关系分析，判断电流互感器适用于测量那种频率的电流，并进行对应测量。
[0109]
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定，本发明的技术效果适用于任意线圈，不局限于三线圈，任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改，等同替换和改进等，均包含在该技术方案的保护范围之内
[0110]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实
施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0111]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0112]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0113]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0114]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。