專利名稱：磁敏電子式互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
磁敏電子式互感器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及ー種磁敏電子式互感器，特別是涉及ー種能將高電壓、大電流進(jìn)行電能計(jì)量、繼電保護(hù)及電能監(jiān)測(cè)的磁敏電子式互感器。
背景技術(shù)：
電子式互感器其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓或標(biāo)準(zhǔn)小電流，以便實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量、繼電保護(hù)及電能監(jiān)測(cè)并也可實(shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)x表、保護(hù)設(shè)備及自動(dòng)控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型化。同時(shí)電子式互感器還可用來隔開高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備的安全。按比例需求變換電壓或電流。傳統(tǒng)的電子式互感器按原理分主要有光學(xué)式、空心線圈式、低功率鐵芯線圈式。光電式互感器在應(yīng)用上存在的主要問題是需要對(duì)傳感器進(jìn)行供能，長(zhǎng)期大功率的激光供能會(huì)影響光器件的使用壽命并且光學(xué)器件成本昂貴易損壞，同時(shí)溫度的變化會(huì)引起光路系統(tǒng)的變化引起晶體除具有電光效應(yīng)外的彈光效應(yīng)、熱光效應(yīng)等干擾效應(yīng)，導(dǎo)致傳感器內(nèi)光學(xué)電壓傳感器的工作穩(wěn)定性減弱?？招木€圈式互感器在應(yīng)用上存在的主要問題是線圈輸出信號(hào)與其結(jié)構(gòu)有很強(qiáng)的相關(guān)性，溫度變化會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變化，影響測(cè)量準(zhǔn)確度。低功率鐵芯線圈式互感器在應(yīng)用上存在的主要問題是體積大、磁飽和、鐵磁諧振、動(dòng)態(tài)范圍小，使用頻帶窄(一般使用在35KV以下)等弱點(diǎn)。現(xiàn)有技術(shù)也有涉及到相關(guān)專利，例如申請(qǐng)?zhí)枮?9217242. 8的名為磁敏式交、直流互感器的實(shí)用新型專利，涉及由磁敏元件電流電壓信號(hào)變換器及接線板二部分組成的ー種磁敏式交直流互感器。其特征在于，在絕緣硬塑料底殼和上殼中置有磁環(huán)，磁環(huán)有ー缺ロ，嵌入磁敏元件，本實(shí)用新型可代替現(xiàn)有的控制檢測(cè)裝置中采用的各種交、直流互感器而應(yīng)用于交、直流電流信號(hào)并存電路的檢測(cè)，變頻調(diào)速系統(tǒng)負(fù)載電流的檢測(cè)與跟蹤，交、直流調(diào)速系統(tǒng)中電流反饋信號(hào)的檢測(cè)和交、直流測(cè)量?jī)x器儀表的電流檢測(cè)部件等。然而該專利存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大等缺陷，不利于推廣應(yīng)用。有鑒于此，有必要提供ー種新型磁敏電子式互感器，以克服上述缺陷。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)的電子式互感器具有的上述缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的是提供ー種磁敏電子式互感器，其性能具有結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等環(huán)境溫度的變化，測(cè)量準(zhǔn)確度高。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是ー種磁敏電子式互感器，由磁阻傳感器、結(jié)緣套管及合并單元電路組成，其特征在于，所述磁阻傳感器、結(jié)緣套管及合并單元電路按照從上到下的位置關(guān)系排布，磁阻傳感器通過信號(hào)傳輸線連接至合并單元電路；通過磁阻傳感器可以將一次導(dǎo)線上的高電壓或大電流轉(zhuǎn)換成低電壓或小電流，并接于合并單元電路便得到ー個(gè)能隨系統(tǒng)一次電壓電流變化而變化的電壓信號(hào)或電流信號(hào)。[0010]如上所述的磁敏電子式互感器，其特征在于，所述磁敏電子式互感器設(shè)計(jì)成IOKV 1000KV適合不同電壓等級(jí)的磁阻電子式電壓互感器。如上所述的磁敏電子式互感器，其特征在于，所述磁敏電子式互感器設(shè)計(jì)成磁阻電子式電流互感器，改變一次導(dǎo)體的截面積的大小就可以適用于各種大電流的電路中。如上所述的磁敏電子式互感器，其特征在于，所述磁敏電子式互感器設(shè)計(jì)成磁阻電子式組合互感器，同時(shí)可以測(cè)量電壓和電流。如上所述的磁敏電子式互感器，其特征在于，所述磁敏電子式互感器輸出的信號(hào)為模擬信號(hào)，可以在合并單元電路輸出的模擬信號(hào)后面加裝ー個(gè)數(shù)字電路，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型的磁敏電子式互感器，利用磁阻效應(yīng)的原理，設(shè)計(jì)成磁阻元件的傳感器，磁阻隨系統(tǒng)電磁場(chǎng)的變化而阻值發(fā)生變化，將變化的阻值轉(zhuǎn)變成電壓，故此傳感器輸出的電壓信號(hào)能隨系統(tǒng)一次電壓或電流變化而變化，真實(shí)的反應(yīng)系統(tǒng)情況；可以設(shè)計(jì)成磁阻電子式電壓互感器、磁阻電子式電流互感器及磁阻組合互感器(可以測(cè)量電壓，也可以測(cè)量電流，把它們組合在一起)。

圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例的磁阻電子式互感器基本原理圖。圖2是磁阻電子式互感器中磁阻傳感器內(nèi)部原理圖。圖3是磁阻電子式互感器電路工作原理圖。圖4是磁阻電子式互感器電路工作原理圖中電壓電路的具體實(shí)施電路。圖5是磁阻電子式互感器設(shè)計(jì)的外觀圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)ー步的詳細(xì)說明，但該實(shí)施例不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的ー種磁敏電子式互感器，由磁阻傳感器、結(jié)緣套管及合并單元電路組成，所述磁阻傳感器、結(jié)緣套管及合并單元電路按照從上到下的位置關(guān)系排布，磁阻傳感器通過信號(hào)傳輸線連接至合并單元電路；通過磁阻傳感器可以將一次導(dǎo)線上的高電壓或大電流轉(zhuǎn)換成低電壓或小電流，并接于合并單元電路便得到ー個(gè)能隨系統(tǒng)一次電壓電流變化而變化的電壓信號(hào)或電流信號(hào)。圖I中通電導(dǎo)線周圍存在電磁場(chǎng)，其大小與導(dǎo)線中的電流成正比，若把磁阻元件置于電場(chǎng)中，磁阻將發(fā)生阻值變化R，同時(shí)在該元件中有流過的恒定電流I，元件上同時(shí)產(chǎn)生的磁阻電位差U=RI。U電壓在后面的電壓電路中按照需求進(jìn)行處理得到不同功能的電壓。圖2所示，當(dāng)半導(dǎo)體處于磁場(chǎng)中時(shí)，導(dǎo)體或半導(dǎo)體的載流子將受洛侖茲カ的作用，發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在兩端產(chǎn)生積聚電荷并產(chǎn)生霍耳電場(chǎng)。如果霍耳電場(chǎng)作用和某一速度載流子的洛侖茲力作用剛好抵消，那么小于或大于該速度的載流子將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因而沿外加電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的載流子數(shù)量將減少，電阻増大，表現(xiàn)出橫向磁阻效應(yīng)。若將圖中a端和b端短路， 則磁阻效應(yīng)更明顯。通常以電阻率的相對(duì)改變量來表示磁阻的大小，即用A p/p (0)表示。其中P (O)為零磁場(chǎng)時(shí)的電阻率，設(shè)磁電阻在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中電阻率為P(B)，則A p=p (B)-P (O)。由于磁阻傳感器電阻的相對(duì)變化率AR/R (0)正比于Ap/P (0)，這里AR=R (B)-R (0)，因此也可以用磁阻傳感器電阻的相對(duì)改變量AR/R (0)來表示磁阻效應(yīng)的大小。當(dāng)金屬或半導(dǎo)體處于較弱磁場(chǎng)中時(shí)，一般磁阻傳感器電阻相對(duì)變化率AR/R (0)正比于磁感應(yīng)強(qiáng)度B的平方，而在強(qiáng)磁場(chǎng)中AR/R (0)與磁感應(yīng)強(qiáng)度B呈線性關(guān)系。處于磁場(chǎng)中的磁阻器件和ー個(gè)外接電阻串聯(lián)，接在恒流源的分壓電路中，通過對(duì)R的調(diào)節(jié)可以調(diào)節(jié)磁阻器件中電流的大小，電壓表聯(lián)接I或2可以分別監(jiān)測(cè)外接電阻的電壓和磁阻器件的電壓。圖3是磁阻電子式互感器的電路原理圖，磁阻傳感器在通電導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)作用下阻值發(fā)生變化同時(shí)磁阻中有ー個(gè)恒定的電流流過由此產(chǎn)生ー個(gè)隨通電導(dǎo)線電壓高低或電流大小變化而變化的電壓Ui0為保證磁阻傳感器在將磁能轉(zhuǎn)成電能時(shí)的損耗，需進(jìn)一歩放大；同時(shí)為保證輸出的電壓精確度能夠隨著外界系統(tǒng)電壓高低或電流大小變化而變化及相 位的差異，需在下一部進(jìn)行設(shè)計(jì)射級(jí)跟隨放大電路及負(fù)反饋電路，使輸出的電壓能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的電壓高低或電流大小及相位變化而變化并輸出Uo。Uo電壓可以是反應(yīng)系統(tǒng)高電壓的信號(hào)電壓，也可以是反應(yīng)系統(tǒng)電流大小的信號(hào)電壓。所以本原理磁阻電子式互感器，可以設(shè)計(jì)成磁阻電子式電流互感器、磁阻電子式電壓互感器及磁阻電子式組合互感器。同時(shí)可以根據(jù)客服功能要求設(shè)計(jì)成電流測(cè)量、電流保護(hù)、電流監(jiān)測(cè)及電壓測(cè)量、電壓保護(hù)、電壓監(jiān)測(cè)等其他功能。圖4是磁阻電子式互感器的電路原理圖實(shí)施電路，首先由TL082組成ー個(gè)恒流電流發(fā)生電路產(chǎn)生一個(gè)恒流源，磁阻傳感器Rx在通電導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)作用下阻值發(fā)生變化同時(shí)恒定的電流流過磁阻由此產(chǎn)生ー個(gè)隨通電導(dǎo)線電壓高低或電流大小變化而變化引起磁阻阻值變化在Rx±產(chǎn)生電壓仏。Ui電壓經(jīng)過兩級(jí)運(yùn)算放大器進(jìn)行放大并移相后，在經(jīng)過后面兩級(jí)放大及反饋電路使輸出的Uo電壓能夠隨Ui變化而變化；此基本電路也可以根據(jù)要求設(shè)計(jì)成電流測(cè)量、電流保護(hù)、電流監(jiān)測(cè)及電壓測(cè)量、電壓保護(hù)、電壓監(jiān)測(cè)或其他功能的電路；只需在外圍電路中的電阻電容配置上稍作改動(dòng)就可以了。圖5中改變結(jié)緣套管的外結(jié)緣距離就可以設(shè)計(jì)成IOKV 1000KV適合不同電壓等級(jí)的磁阻電子式互感器可以是磁阻電子式電壓互感器也可以是磁阻電子式電流互感器；同時(shí)改變一次導(dǎo)體的截面積的大小就可以適用于各種大電流的電路中而設(shè)計(jì)成磁阻電子式電流互感器。該產(chǎn)品的合并單元電路可以與產(chǎn)品集成裝在一起，也可獨(dú)立裝在単獨(dú)的箱體中；同時(shí)該產(chǎn)品輸出信號(hào)為模擬信號(hào)，為適合現(xiàn)在的數(shù)字化變電站應(yīng)用要求，也可以在合并単元電路輸出的模擬信號(hào)后面加裝ー個(gè)數(shù)字電路，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)即可。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技木。
權(quán)利要求1.一種磁敏電子式互感器，由磁阻傳感器、結(jié)緣套管及合并單元電路組成，其特征在于，所述磁阻傳感器、結(jié)緣套管及合并單元電路按照從上到下的位置關(guān)系排布，磁阻傳感器通過信號(hào)傳輸線連接至合并單元電路；通過磁阻傳感器可以將一次導(dǎo)線上的高電壓或大電流轉(zhuǎn)換成低電壓或小電流，并接于合并單元電路便得到一個(gè)能隨系統(tǒng)一次電壓電流變化而變化的電壓信號(hào)或電流信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁敏電子式互感器，其特征在于，所述磁敏電子式互感器設(shè)計(jì)成IOKV IOOOKV適合不同電壓等級(jí)的磁阻電子式電壓互感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁敏電子式互感器，其特征在于，所述磁敏電子式互感器設(shè)計(jì)成磁阻電子式電流互感器，改變一次導(dǎo)體的截面積的大小就可以適用于各種大電流的電路中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的磁敏電子式互感器，其特征在于，所述磁敏電子式互感器 設(shè)計(jì)成磁阻電子式組合互感器，同時(shí)可以測(cè)量電壓和電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁敏電子式互感器，其特征在于，所述磁敏電子式互感器輸出的信號(hào)為模擬信號(hào)，可以在合并單元電路輸出的模擬信號(hào)后面加裝一個(gè)數(shù)字電路，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種磁敏電子式互感器，由磁阻傳感器、結(jié)緣套管及合并單元電路組成，所述磁阻傳感器、結(jié)緣套管及合并單元電路按照從上到下的位置關(guān)系排布，磁阻傳感器通過信號(hào)傳輸線連接至合并單元電路；通過磁阻傳感器可以將一次導(dǎo)線上的高電壓或大電流轉(zhuǎn)換成低電壓或小電流，并接于合并單元電路便得到一個(gè)能隨系統(tǒng)一次電壓電流變化而變化的電壓信號(hào)或電流信號(hào)。本實(shí)用新型的磁敏電子式互感器，利用磁阻效應(yīng)的原理，設(shè)計(jì)成磁阻元件的傳感器，磁阻隨系統(tǒng)電磁場(chǎng)的變化而阻值發(fā)生變化，將變化的阻值轉(zhuǎn)變成電壓，故此傳感器輸出的電壓信號(hào)能隨系統(tǒng)一次電壓或電流變化而變化，真實(shí)的反應(yīng)系統(tǒng)情況。
文檔編號(hào)G01R15/18GK202404138SQ201120480628
公開日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者萬德鋒, 劉西超, 王焱 申請(qǐng)人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院