一种带气隙铁芯电流互感器测量结构的制作方法

本实用新型属于电流互感器测量技术领域，尤其涉及一种带气隙铁芯电流互感器测量结构。

背景技术：

现有的电流互感器铁芯一般不带有气隙，测量范围窄一般只用于测量回路中的额定电流。如需要测量回路中短路电流体积较大很难内置于较小体积的电流保护设备中。以至于测量额定电流选用体积小测量范围小的互感器，短路电流保护选用体积较大的保护用的电流互感器，两者不能结合在一起。因此增加电流互感器的测量范围、降低电流互感器尺寸、提高线性度、降低电流互感器材料成本很有必要。

技术实现要素：

本实用新型就是针对上述问题，提供一种体积小、测量范围宽的带气隙铁芯电流互感器测量结构。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括电磁线圈和铁芯，铁芯由两个半框铁芯扣合组成；两个半框铁芯扣合端一端置于电磁线圈内侧，另一端套有护套；一被测回路导电排在铁芯内圈护套端绕过，内侧与护套相接；其结构要点置于电磁线圈内侧的两个半框铁芯扣合端之间设置有绝缘气隙垫；

电磁线圈的输出端与电流信号整定单元的输入端相连，电流信号整定单元的输出端与微处理器单元的信号输入端相连，微处理器单元的控制信号输出端口与被测回路的电流保护设备的控制信号输入端口相连。

作为另一种优选方案，本实用新型所述绝缘气隙垫为聚苯硫醚缘气隙垫，铁芯为硅钢片铁芯，电磁线圈的骨架和护套均为PA66体。

作为另一种优选方案，本实用新型所述绝缘气隙垫设置在电磁线圈的骨架的中部横向通孔内，通孔靠近护套一侧的骨架的两侧壁上相应于半框铁芯扣合内壁设置有凹槽。

作为另一种优选方案，本实用新型所述骨架的下端设置有定位柱和与电磁线圈连接的PCB板焊接引脚。

作为另一种优选方案，本实用新型所述微处理器采用18F4620芯片，电流信号整定单元包括LM224芯片U4，U4的10脚分别与电阻R37一端、稳压管DW1阴极相连，DW1阳极与稳压管DW2阳极相连，DW2阴极接地；R37另一端分别与电阻RA2一端、电磁线圈的输出端、电位器RA1一端相连，RA2另一端、RA1另一端接地。

U4的9脚分别与U4的12脚、U4的8脚、电阻R38一端相连，R38另一端、电阻R39一端、二极管D11阳极、U4的6脚相连，R39另一端、U4的13脚、二极管阳极D12阴极、U4的3脚、二极管D10阴极、二极管D13阴极、电阻R47一端相连，R47另一端与18F4620芯片的2脚相连。

D10阳极、D11阴极、U4的7脚相连，U4的5脚接地；D13阳极、D14阳极、U4的1脚相连，U4的2脚为保护特性门限电压DOOR输入端，D14阴极、二极管D19阴极相连，D19阳极与18F4620芯片的29脚相连。

其次，本实用新型所述微处理器通过对输入信号的数据进行计算，将非线性区间数据与事先测试得到的线性数据对比，根据两者差值进行补偿修正；并将修正后的数据存储在微处理器的寄存器中，微处理器读取寄存器中的数据并作出相应的控制。

另外，本实用新型所述相应的控制包括将与数据对应的电流值显示在显示器上；达到短路电流数据，微处理器输出信号控制电流保护设备使测量的主回路电路切断。

本实用新型有益效果。

本实用新型电流互感器铁芯带有一定大小的气隙，该气隙由一个绝缘垫将电流互感器铁芯隔离开不形成闭合的铁芯。根据被测电流回路的额定电流大小以及被测电流回路的预期短路电流大小，来增加或减小电流互感器铁芯气隙的大小。带气隙电流铁芯电流互感器线性度不佳，存在非线性区间。通过微处理器单元修正再输出一个线性的曲线供测试与保护采样作出判断，使电流保护设备动作切断回路，达到保护电路的目的；实现小的铁芯截面积、小的体积即可以测量回路中的额定电流又可测量回路中的短路电流；满足电流保护设备体积小测量范围宽且成本低的要求。另外，通过修正后输出曲线的线性度好且精度高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1为带气隙铁芯电流互感器组装方式示意图。

图2为带气隙铁芯电流互感器整体示意图。

图3为带气隙铁芯电流互感器工作方式示意图。

图4为电流信号整定单元电路原理图。

图5为微处理器单元电路原理图。

图6中a为带气隙铁芯电流互感器输出曲线,b为修正后曲线。

图7为本实用新型电路原理框图。图7中标记：A微处理器单元，B电流信号整定单元，C电流互感器。

图1～3中，1为护套、2为电磁线圈、3为骨架、4为绝缘气隙垫、5为铁芯、6为焊接引脚、7为导电排、8为定位柱、9为凹槽。

具体实施方式

如图所示，本实用新型包括电磁线圈和铁芯，铁芯由两个半框铁芯扣合组成；两个半框铁芯扣合端一端置于电磁线圈内侧，另一端套有护套；一被测回路导电排在铁芯内圈护套端绕过，内侧与护套相接；置于电磁线圈内侧的两个半框铁芯扣合端之间设置有绝缘气隙垫。

电磁线圈的输出端与电流信号整定单元的输入端相连，电流信号整定单元的输出端与微处理器单元的信号输入端相连，微处理器单元的控制信号输出端口与电流保护设备的控制信号输入端口相连。

所述绝缘气隙垫为聚苯硫醚缘气隙垫，铁芯为硅钢片铁芯，电磁线圈的骨架和护套均为PA66体。

所述绝缘气隙垫设置在电磁线圈的骨架的中部横向通孔内，通孔靠近护套一侧的骨架的两侧壁上相应于半框铁芯扣合内壁设置有凹槽。铁芯安装方向朝向凹槽处安装，凹槽起到固定铁芯并根据测量电流大小调整铁芯合并宽度，适应不同电流等级测量需要。

所述骨架的下端设置有定位柱和与电磁线圈连接的PCB板焊接引脚。图3所示电流互感器工作方式，导电排穿过电流互感器，电流通过导电排流经互感器铁芯内侧，电磁线圈通过电磁感应出电流信号。电磁线圈引脚焊接于PCB板上，通过电磁线圈骨架上的定位柱精确定位。

所述微处理器采用18F4620芯片，电流信号整定单元包括LM224芯片U4，U4的10脚分别与电阻R37一端、稳压管DW1阴极相连，DW1阳极与稳压管DW2阳极相连，DW2阴极接地；R37另一端分别与电阻RA2一端、电磁线圈的输出端、电位器RA1一端相连，RA2另一端、RA1另一端接地。

U4的9脚分别与U4的12脚、U4的8脚、电阻R38一端相连，R38另一端、电阻R39一端、二极管D11阳极、U4的6脚相连，R39另一端、U4的13脚、二极管阳极D12阴极、U4的3脚、二极管D10阴极、二极管D13阴极、电阻R47一端相连，R47另一端与18F4620芯片的2脚相连。

D10阳极、D11阴极、U4的7脚相连，U4的5脚接地；D13阳极、D14阳极、U4的1脚相连，U4的2脚为保护特性门限电压DOOR输入端，D14阴极、二极管D19阴极相连，D19阳极与18F4620芯片的29脚相连。

图4所示为电流信号整定单元，将电流互感器传送来的电流信号通过运放（型号LM224）整定并输出给微处理器单元。图中CT为电流互感器输入信号端，信号通过并联电阻RA2、电位器RA1后经DW1、DW2稳压，输入运放U4C正向输入端，构成跟随并分别传输给U4B、U4D进行整定。其中U4D整定后输出到MCU2端口，MCU2端口传输到微处理器单元。U4B整定后传出给U4A正向输入端，与DOOR端口进行比较，DOOR输入端为保护特性门限电压。经U4A比较后输出至DLBH端口。

图5所示为微处理器单元，微处理器型号为18F4620，MCU2端口输入整定过后的电流信号。

所述微处理器通过对输入信号的数据进行计算，将非线性区间数据与事先测试得到的线性数据对比，根据两者差值进行补偿修正；并将修正后的数据存储在微处理器的寄存器中，微处理器读取寄存器中的数据并作出相应的控制。

所述相应的控制包括将与数据对应的电流值显示在显示器上；达到短路电流数据，微处理器输出信号控制电流保护设备使测量的主回路电路切断。

图6所示，其中a为带气隙铁芯电流互感器输出的电流信号曲线，b为经过修正后存储于微处理器寄存器中的数据曲线。

图7所示为带气隙铁芯电流互感器应用框图，其中A为微处理器单元、B为电流信号整定单元，C为带气隙铁芯电流互感器。带气隙铁芯电流互感器C感应回路中的电流并传输给电流信号整定单元B整定，电流信号整定单元B将整定后的信号传输给微处理器单元A进行处理。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。