基于空心線圈的電流互感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電流互感器的設(shè)計(jì)，尤其涉及一種用于三相電能計(jì)量的基于空心線圈的電流互感器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著用電負(fù)荷越來(lái)越大，負(fù)荷類型越來(lái)越復(fù)雜，諧波成分越來(lái)越豐富，電能表對(duì)諧波計(jì)量的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的帶磁芯的電流傳感器因?yàn)榇判緯?huì)飽和，難以適應(yīng)電流大、諧波多的場(chǎng)合。環(huán)形空心線圈是一個(gè)線性電感，它具有抗飽和、抗強(qiáng)磁場(chǎng)、動(dòng)態(tài)范圍寬、良好的電氣隔離等一系列優(yōu)點(diǎn)，多方面性能比普通電流傳感器更優(yōu)越，非常適合在諧波測(cè)量、抗強(qiáng)磁場(chǎng)等場(chǎng)合應(yīng)用，已越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。
[0003]但由于環(huán)形空心線圈通常是將線繞在一圓環(huán)上，穿環(huán)加工效率低，且因?yàn)閮?nèi)外徑差別明顯，使得均勻分布繞線較困難，因而會(huì)造成環(huán)形空心線圈的對(duì)稱感應(yīng)能力減弱，從而降低其信噪比。而采用平板空心線圈時(shí)，由于平板空心線圈厚度小，導(dǎo)致線圈截面積太小，單線圈輸出電壓非常小，在應(yīng)用上也受到限制。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種寬動(dòng)態(tài)范圍、高精度的基于空心線圈的電流互感器。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取如下的技術(shù)解決方案:
[0006]—種基于空心線圈的電流互感器，包括:外殼;設(shè)置于所述外殼內(nèi)的N個(gè)線圈骨架，所述線圈骨架依次相連呈多邊環(huán)形，N為偶數(shù)且N2 4;所述每一線圈骨架上從里向外依次纏繞有內(nèi)層屏蔽繞線、M層信號(hào)繞線及外層屏蔽繞線，M為偶數(shù)且2;其中，所述內(nèi)層屏蔽繞線從第一線圈骨架的第一接線端子處開(kāi)始，連續(xù)依次纏繞于所述第一至第N線圈骨架上，所述內(nèi)層屏蔽繞線的末端留置于第N線圈骨架出線處，所述內(nèi)層屏蔽繞線的起始端保持電氣懸空、末端與第三接線端子相連;所述M層信號(hào)繞線包括數(shù)量相等且間隔設(shè)置的正繞感應(yīng)線圈和回繞感應(yīng)線圈，所述正繞感應(yīng)線圈從第一線圈骨架開(kāi)始，連續(xù)依次纏繞于所述第一至第N線圈骨架上，所述回繞感應(yīng)線圈從第N線圈骨架開(kāi)始，連續(xù)依次纏繞于所述第N至第一線圈骨架上，所述正繞感應(yīng)線圈和所述回繞感應(yīng)線圈首尾相連;所述信號(hào)繞線的起始端與第一接線端子相連、末端與第二接線端子相連;所述外層屏蔽繞線從第一線圈骨架的第一接線端子處開(kāi)始，連續(xù)依次纏繞于所述第一至第N線圈骨架上，所述外層屏蔽繞線的起始端保持電氣懸空、末端與內(nèi)層屏蔽繞線末端一起相接于第三接線端子上。
[0007]進(jìn)一步的，所述外殼內(nèi)設(shè)置有四個(gè)線圈骨架，每一線圈骨架上從里向外依次纏繞有內(nèi)層屏蔽繞線、四層信號(hào)繞線及外層屏蔽繞線；
[0008]其中，信號(hào)線連續(xù)依次纏繞在第一至第四線圈骨架上形成第一層信號(hào)繞線，再往回連續(xù)依次纏繞在第四至第一線圈骨架上形成第二層信號(hào)繞線，再正向連續(xù)依次纏繞在第一至第四線圈骨架上形成第三層信號(hào)繞線，再往回連續(xù)依次纏繞在第四至第一線圈骨架上形成第四層信號(hào)繞線。
[0009]進(jìn)一步的，所述信號(hào)線從最后一個(gè)線圈骨架的中心開(kāi)始，倒著依次穿過(guò)其余每一個(gè)線圈骨架的中心，形成骨架穿心回繞線，再連接于第二接線端子上。
[0010]進(jìn)一步的，信號(hào)線和屏蔽線從第一接線端子、第二接線端子、第三接線端子處接出后緊密雙絞，形成雙絞線。
[0011]由以上技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型用多骨架線圈結(jié)構(gòu)，在骨架線圈上纏繞內(nèi)外兩層屏蔽層，屏蔽層間纏繞多層間隔布置的正繞和回繞的信號(hào)感應(yīng)層，不僅能夠在任意方向抵消均勻干擾磁場(chǎng)的影響，而且對(duì)于有用信號(hào)的磁場(chǎng)，通過(guò)統(tǒng)一繞線的方式將多個(gè)感應(yīng)線圈串聯(lián)，串聯(lián)后的感應(yīng)線圈能夠獲得較大的線圈匝數(shù)，使得電流傳感器輸出較大的電壓信號(hào)，且敏感度高，可靠性高，動(dòng)態(tài)范圍寬，避免了現(xiàn)有環(huán)形空心線圈繞線不均勻的情況，同時(shí)也保證了足夠的信號(hào)強(qiáng)度，可較好地滿足三相電能表計(jì)量對(duì)CT的寬動(dòng)態(tài)范圍、高精度和高可靠性要求。
[0012]與現(xiàn)有電流傳感器相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0013]1、同一底座上通過(guò)正繞與回繞，用線圈串聯(lián)多個(gè)骨架線圈實(shí)現(xiàn)了線圈骨架的對(duì)稱空間分布，讓外部干擾磁場(chǎng)的影響可以相互抵消；
[0014]2、每一個(gè)線圈骨架采用信號(hào)線循環(huán)纏繞多匝，在有限的面積上獲得較大的線圈匝數(shù)，顯著的增加了輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，提高了信噪比，增強(qiáng)了抗干擾能力；
[0015]3、每一個(gè)骨架線圈結(jié)構(gòu)相同，便于批量制作，且將環(huán)形空心線圈的穿環(huán)繞線改為骨架平行繞線，大大簡(jiǎn)化了繞線工藝，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低廉；
[0016]4、采用骨架線圈平行正繞與回繞相結(jié)合的繞線方式制作的傳感器，其對(duì)寬動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的原邊電流，測(cè)到的感應(yīng)輸出信號(hào)線性度非常好。
【附圖說(shuō)明】
[0017]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做簡(jiǎn)單介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例線圈骨架與底座的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為內(nèi)層屏蔽線圈或外層屏蔽線圈的繞線示意圖。
[0021 ]圖4為第一層和第三層信號(hào)線圈的繞線示意圖。
[0022]圖5為第二層和第四層信號(hào)線圈的繞線示意圖。
[0023]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本實(shí)用新型提供一種繞線均勻、信號(hào)強(qiáng)、線性度好、動(dòng)態(tài)范圍寬、抗干擾能力強(qiáng)、精度和可靠性高的四骨架型空心線圈電流互感器。如圖1和圖2所示，本實(shí)施例的電流互感器包括外殼1、第一線圈骨架2、第二線圈骨架3、第三線圈骨架4以及第四線圈骨架5，第一、第二、第三、第四線圈骨架上均纏繞有屏蔽線和信號(hào)線，前述四個(gè)線圈骨架上的繞線結(jié)構(gòu)相同。繞線時(shí)，四個(gè)骨架可以展開(kāi)在一條軸線上進(jìn)行平行繞線，繞線完后再整形為環(huán)形，從而能嚴(yán)格地控制四個(gè)骨架的繞線匝數(shù)、繞線緊密程度的一致性，因此便能有效控制傳感器內(nèi)部感應(yīng)線圈的對(duì)稱性，提高抗干擾能力。
[0025]第一線圈骨架2、第二線圈骨架3、第三線圈骨架4及第四線圈骨架5設(shè)置于外殼I內(nèi)，第一線圈骨架2、第二線圈骨架3、第三線圈骨架4及第四線圈骨架5依次相連，形成一多邊環(huán)形結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的線圈骨架的中心線垂直于線圈骨架相連所形成的環(huán)形的中心線。本實(shí)施例的每個(gè)線圈骨架上均繞制有6層繞線，從里向外依次是內(nèi)層屏蔽繞線、第一層信號(hào)繞線、第二層信號(hào)繞線、第三層信號(hào)繞線、第四層信號(hào)繞線及外層屏蔽繞線，其中，相鄰層的信號(hào)繞線的起止點(diǎn)連續(xù)，纏繞方向一致，分為正線與回線，即第一層信號(hào)繞線正繞至第四線圈骨架終止點(diǎn)后，與第二層信號(hào)繞線的回繞連續(xù)，第二層信號(hào)繞線回繞至第一線圈骨架起始點(diǎn)后，與第三層信號(hào)繞線的正繞連續(xù)，以此類推，形成數(shù)量相等且間隔設(shè)置的正繞感應(yīng)線圈和回繞感應(yīng)線圈。信號(hào)線的接線端子和屏蔽線的接線端子可置于第一線圈骨架的一端或者第四線圈骨架的一端。
[0026]下面結(jié)合圖3至圖5，對(duì)本實(shí)用新型互感器的繞線結(jié)構(gòu)及制造方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0027]提供4個(gè)依次相連成多邊環(huán)形的線圈骨架:第一線圈骨架、第二線圈骨架、第三線圈骨架及第四線圈骨架，本實(shí)施例中，每個(gè)線圈骨架之間通過(guò)卡位式結(jié)構(gòu)連接在一起，使得線圈骨架繞線相連后除連接處可配合繞線和裝配在一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)外，其他方向均不移位，不松動(dòng)；
[0028]屏蔽線從第一線圈骨架2的第一接線端子8處開(kāi)始，緊密不留間隙地纏繞在第一線圈骨架2上，繞完第一線圈骨架2后，屏蔽線從第一線圈骨架2和第二線圈骨架3的連接處12出線，同樣緊密不留間隙地纏繞在第二線圈骨架3上，繞完第二線圈骨架3后，屏蔽線繼續(xù)從第二線圈骨架3和第三線圈骨架4的連接處出線，以相同方式纏繞在