[发明专利]一种精密电流传感器

权利要求书

1.一种精密电流传感器，包括闭环铁芯以及分别绕制在所述闭环铁芯

两侧的绕组，其中一侧绕组与采样电阻相连；其特征在于：所述闭环铁芯包括同轴设置的主铁芯和辅助铁芯；

所述绕组包括一次绕组、二次绕组和补偿绕组；所述主铁芯与所述辅助铁芯相叠合，所述一次绕组和二次绕组分别均匀绕制在叠合后的所述主铁芯与所述辅助铁芯的圆周两侧，所述补偿绕组均匀绕制在所述二次绕组侧的辅助铁芯的圆周上；

所述精密电阻为高精度无感电阻；

采样电阻包括精密电阻和辅助电阻；所述二次绕组两端分别连接所述精密电阻，所述补偿绕组两端分别连接所述辅助电阻；

所述精密电阻的一端与所述辅助电阻的一端连接，其另一端以及所述辅助电阻的另一端作为所述传感器的电压输出端口；

所述主铁芯和所述辅助铁芯为圆环铁芯；

精密电阻(6)与二次绕组(4)两端连接，标称阻值Rn＝10Ω，误差为ε_r1，即有：Z₁＝R_n(1+ε_r1)，其中Z₁为精密电阻(6)的阻抗；辅助电阻(7)与补偿绕组(5)两端连接，标称阻值Rn＝10Ω，误差为ε_r2，即有：Z₂＝R_n(1+ε_r2)，其中Z₂为辅助电阻(7)的阻抗；精密电阻(6)和辅助电阻(7)串联后的电压降即为传感器的输出电压U_out，其与输入电流I_in之比即为电流电压实际转换比，记为K_iu，误差为ε_iu；

设双级电磁单元结构电流传感器的额定变比为K_ni，其中第一级误差为ε_i1，第二级误差为ε_i2，整体误差为ε_i，根据双级电磁单元结构电流传感器误差原理，ε_i＝-ε_i1·ε_i2；

其中，

双级电磁单元结构电流传感器的第一级误差很容易达到或优于1×10^-3，且通过合理选择电阻，可使|ε_r1-ε_r2|≤1×10^-4，因此式(1)可以简化为：

其中，ε_r1＝(25+2.2j)×10^-6，ε_i＝(2.8-1.5j)×10^-6，并将Rn＝10

Ω，K_ni＝100一并带入式(2)得：

K_iu＝[1+(28.3+0.7j)·10^-6]·0.1Ω (3)

由式(2)得，ε_iu＝(28.3+0.7j)·10^-6；

通过所述式(1)、式(2)和式(3)，将100mA以上电流精密转换成所需电压，得到0.002级准确度；频率适用范围为：10Hz～500Hz。

2.如权利要求1所述的一种精密电流传感器，其特征在于：

主铁芯、一次绕组、所述二次绕组和所述精密电阻组成所述传感器的第一级；辅助铁芯、一次绕组、所述二次绕组、所述补偿绕组和所述辅助电阻纽成所述传感器的第二级。

3.如权利要求2所述的一种精密电流传感器，其特征在于：

所述一次绕组两端输入被测电流，所述被测电流经过所述传感器的第一级和第二级后分别在所述精密电阻和所述辅助电阻上产生电压降，所述精密电阻上的电压降同所述辅助电阻上电压降的矢量和为所述传感器的输出信号。

4.如权利要求1所述的一种精密电流传感器，其特征在于：

所述补偿绕组和所述二次绕组均包括100匝漆包线绕组；所述一次绕组包括1匝漆包线绕组；所述精密电阻和所述辅助电阻的阻值均为10Ω。