[发明专利]交流电流互感器

说明书

技术领域

本发明涉及互感器技术领域，特别是涉及一种交流电流互感器。

背景技术

交流电流互感器是电测量仪表中的关键部件之一，其精度直接影响仪表整体的技术指标，因此要求交流电流互感器具有稳定性高、误差小等特点。传统的电子补偿式零磁通电流互感器，其原理框图如图1所示。电子补偿式零磁通电流互感器包括多绕组互感器1、高增益电子电路放大单元2以及负载电阻3。多绕组互感器1包括初级绕组N1、第一次级绕组N3以及第二次级绕组N2。其中，L_S为初级绕组N1的等效励磁电感。高增益电子电路放大单元2的放大倍数为A，负载电阻3用于对二次电流进行采样，其电阻值为R_L。I为被测初级电流，I_S为励磁电流，I₀为采样电流。

图2为图1中的电子补偿式零磁通电流互感器的磁感应强度B、互感器磁芯磁导率μ与磁场强度H的关系曲线图。传统的电子补偿式零磁通电流互感器工作在图2的1区域(零磁通)，其转换误差ε与负载电阻R_L、放大倍数A及初级励磁电感L_S等因素相关，可用式(1)、(2)表示：

ϵ∝RLA·1LS---(1)]]>

LS∝μ·AeLe---(2)]]>

式(2)中，A_e为互感器磁芯截面积，L_e为互感器磁芯磁路长度。

由公式(1)可知，电子补偿式零磁通电流互感器的转换误差ε与负载电阻R_L成正比，与放大倍数A、励磁电感L_S成反比。为提高电流互感器的采样精度，传统电子补偿方式均是通过减小负载电阻R_L以及提高放大倍数A来让互感器接近零磁通工作，即互感器工作区域由图2中的1向2转变。当互感器磁芯接近零磁通工作时，根据图2中磁导率μ与磁场强度H的关系曲线图可知，磁导率μ也随之降低。根据公式(2)可知，磁导率μ降低，励磁电感L_S减小，转换误差增大，精度降低，这与减小负载电阻R_L、提高增益放大倍数A采取措施形成矛盾关系。并且，出于对电子电路的稳定性以及取样信号信噪比的考虑，增益放大倍数A的提高及负载电阻R_L的减小非常有限，故传统的基于电子补偿式的零磁通电流互感器仍存在较大转换误差，精度较低，使得采用这种方式的电流互感器在更高精度电测量领域应用受限。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种高精度的交流电流互感器。

一种交流电流互感器，包括磁芯、初级绕组、第一次级绕组、第二次级绕组、增益放大单元、负载元件以及辅助直流激励电路；所述初级绕组、所述第一次级绕组以及所述第二次级绕组分别设置于所述磁芯上；所述初级绕组用于与被测电路连接；所述第一次级绕组串联所述增益放大单元后与所述第二次级绕组串联；所述第二次级绕组还与所述负载元件串联；所述辅助直流激励电路用于提供直流激励电流；所述直流激励电流用于产生磁场使得所述磁芯的工作磁感应强度在所述磁芯的饱和磁感应强度的五分之一至五分之四之间。