[发明专利]一种抗直流电流互感器磁芯及其形成的电流互感器制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电器元件技术领域，特别是一种抗直流电流互感器磁芯及其形成的电流互感器制备方法。

背景技术

电流互感器是电力生产和家用电表用电计量、保护的关键设备。由于大量整流、变频和开关电源设备的应用，电路中的直流分量已不可忽视。在额定情况下，电压互感器是运行在拐点附近，这样做的目的是保证电压互感器最大效率的应用，而这一部分的直流电流就会在电压互感器中产生一定量的直流磁场，这个直流磁场和原来电压互感器中的建立磁场的交流磁场叠加，就会使电压互感器的工作点上移，工作点上移超过了拐点，电压互感器就是工作在饱和状态，严重时电压互感器工作在严重饱和状态，从而引起一次侧励磁电流畸变、高次谐波成分增加、绝缘老化、振动严重、噪声夹具、铁心高度饱和、局部过热等情况，导致电压系统谐波增加，大量电容器退出运行，系统电压波动，失去大量负荷。因此，为了使互感器在含有较大直流分量的情况下仍能够正常工作，必须保证互感器铁芯在交直流叠加磁化时不饱和。

市场上现有的抗直流电流互感器主要是通过优化铁芯材料来提高铁芯的饱和磁感应强度。例如，美国专利申请US20030151483公开了用铁基非晶合金制造的互感器铁芯，其饱和磁感应强度可达到1.5T以上；中国专利ZL200510077418.3则公开了一种由高导磁合金的磁芯和抗饱和合金的磁芯复合而成的双磁芯，综合了高导磁合金和抗饱和合金的特点，同时达到高饱和磁感应强度及高磁导率、低铁损。

上述改进都是针对铁芯材料进行的，但从铁芯结构方面改进电流互感器性能的并不多见；而且上述改进方式对于闭合式互感器比较容易实现，不过由于工艺上的难度，对于开合式电流互感器则很难采样优化铁芯材料来获得较好的抗直流特性及测量精度。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种抗直流电流互感器磁芯及其形成的电流互感器制备方法，从结构上解决现有电流互感器抗直流特性及测量精度差的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

一种抗直流电流互感器磁芯，所述磁芯设置有一未贯穿整个磁芯截面的气隙。

进一步的，所述气隙沿磁芯截面的轴向长度                                                为0.01毫米至2.5毫米。

进一步的，所述磁芯为三角型或矩形或圆形的环状结构。

进一步的，所述磁芯的材料为坡莫合金、硅钢或铁氧体材料。

进一步的，所述磁芯为超微晶或非晶材料形成。

一种抗直流电流互感器磁芯形成的电流互感器制备方法，包括如下步骤：提供一电流互感器，获取所述电流互感器次级线圈感抗、次级线圈的阻抗、初级线圈的匝数、次级线圈的匝数，磁芯的等效磁路长度，磁芯的相对磁导率；确定常规条件下允许的比差和角差，根据公式：和，计算获得不开气隙部分的截面积，其中为阻抗角，为铁损角，的取值范围为：0.0001≤≤0.05，为次级电流，为初级电流，为真空磁导率；

确定在抗直流条件下允许的比差和角差，根据公式：和，计算获得开气隙部分的截面积；根据确定所述电流互感器整体磁芯的截面积；根据确定；在所述电流互感器的磁芯截面上切割出截面积、沿截面轴向长度为的气隙，形成抗直流电流互感器。

进一步的，所述为0.0005。

进一步的，所述为0.01毫米至2.5毫米。

进一步的，所述为0.01毫米。

进一步的，所述气隙为矩形结构。

与现有技术相比，本发明技术方案的优点在于：

通过在磁芯上设置有一未贯穿整个磁芯截面的气隙，使得磁芯可视为由带气隙的磁芯与不带气隙的磁芯叠加形成，利用不开气隙的部分满足常规条件下的精度要求，利用开有气隙的部分满足互感器在施加直流分量条件下的精度要求。进一步的，本发明还提供了所述抗直流电流互感器磁芯形成的电流互感器制备方法。本发明所述的抗直流电流互感器磁芯不仅抗饱和能力大大提高，也保持良好的磁导率，有效满足行业测量精度的要求，且所述抗直流电流互感器磁芯及相应的电流互感器制造简便、成本低，易于推广。

附图说明

图1为本发明具体实施例流程示意图。 

图2为带有气隙的电流互感器磁芯示意图。

图3为硅钢环型磁芯带气隙与不带气隙的B-H曲线图。

图4为本发明的制备方法形成的电流互感器示意图。

图5为本发明的制备方法形成的另一电流互感器示意图。

具体实施方式