[实用新型]基于空心线圈的电流互感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电流互感器的设计，尤其涉及一种用于三相电能计量的基 于空心线圈的电流互感器。

背景技术

随着用电负荷越来越大，负荷类型越来越复杂，谐波成分越来越丰富，电 能表对谐波计量的要求也越来越高。传统的带磁芯的电流传感器因为磁芯会饱 和，难以适应电流大、谐波多的场合。环形空心线圈是一个线性电感，它具有 抗饱和、抗强磁场、动态范围宽、良好的电气隔离等一系列优点，多方面性能 比普通电流传感器更优越，非常适合在谐波测量、抗强磁场等场合应用，已越 来越广泛地应用。

但由于环形空心线圈通常是将线绕在一圆环上，穿环加工效率低，且因为 内外径差别明显，使得均匀分布绕线较困难，因而会造成环形空心线圈的对称 感应能力减弱，从而降低其信噪比。而采用平板空心线圈时，由于平板空心线 圈厚度小，导致线圈截面积太小，单线圈输出电压非常小，在应用上也受到限 制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种宽动态范围、高精度的基于空心线圈的电 流互感器。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案：

一种基于空心线圈的电流互感器，包括：外壳；设置于所述外壳内的N个 线圈骨架，所述线圈骨架依次相连呈多边环形，N为偶数且N≥4；所述每一线 圈骨架上从里向外依次缠绕有内层屏蔽绕线、M层信号绕线及外层屏蔽绕线，M 为偶数且M≥2；其中，所述内层屏蔽绕线从第一线圈骨架的第一接线端子处开 始，连续依次缠绕于所述第一至第N线圈骨架上，所述内层屏蔽绕线的末端留 置于第N线圈骨架出线处，所述内层屏蔽绕线的起始端保持电气悬空、末端与 第三接线端子相连；所述M层信号绕线包括数量相等且间隔设置的正绕感应线 圈和回绕感应线圈，所述正绕感应线圈从第一线圈骨架开始，连续依次缠绕于 所述第一至第N线圈骨架上，所述回绕感应线圈从第N线圈骨架开始，连续依 次缠绕于所述第N至第一线圈骨架上，所述正绕感应线圈和所述回绕感应线圈 首尾相连；所述信号绕线的起始端与第一接线端子相连、末端与第二接线端子 相连；所述外层屏蔽绕线从第一线圈骨架的第一接线端子处开始，连续依次缠 绕于所述第一至第N线圈骨架上，所述外层屏蔽绕线的起始端保持电气悬空、 末端与内层屏蔽绕线末端一起相接于第三接线端子上。

进一步的，所述外壳内设置有四个线圈骨架，每一线圈骨架上从里向外依 次缠绕有内层屏蔽绕线、四层信号绕线及外层屏蔽绕线；

其中，信号线连续依次缠绕在第一至第四线圈骨架上形成第一层信号绕 线，再往回连续依次缠绕在第四至第一线圈骨架上形成第二层信号绕线，再正 向连续依次缠绕在第一至第四线圈骨架上形成第三层信号绕线，再往回连续依 次缠绕在第四至第一线圈骨架上形成第四层信号绕线。

进一步的，所述信号线从最后一个线圈骨架的中心开始，倒着依次穿过其 余每一个线圈骨架的中心，形成骨架穿心回绕线，再连接于第二接线端子上。

进一步的，信号线和屏蔽线从第一接线端子、第二接线端子、第三接线端 子处接出后紧密双绞，形成双绞线。

由以上技术方案可知，本实用新型用多骨架线圈结构，在骨架线圈上缠绕 内外两层屏蔽层，屏蔽层间缠绕多层间隔布置的正绕和回绕的信号感应层，不 仅能够在任意方向抵消均匀干扰磁场的影响，而且对于有用信号的磁场，通过 统一绕线的方式将多个感应线圈串联，串联后的感应线圈能够获得较大的线圈 匝数，使得电流传感器输出较大的电压信号，且敏感度高，可靠性高，动态范 围宽，避免了现有环形空心线圈绕线不均匀的情况，同时也保证了足够的信号 强度，可较好地满足三相电能表计量对CT的宽动态范围、高精度和高可靠性 要求。

与现有电流传感器相比，本实用新型的优点如下：

1、同一底座上通过正绕与回绕，用线圈串联多个骨架线圈实现了线圈骨 架的对称空间分布，让外部干扰磁场的影响可以相互抵消；

2、每一个线圈骨架采用信号线循环缠绕多匝，在有限的面积上获得较大 的线圈匝数，显著的增加了输出感应电动势，提高了信噪比，增强了抗干扰能 力；

3、每一个骨架线圈结构相同，便于批量制作，且将环形空心线圈的穿环 绕线改为骨架平行绕线，大大简化了绕线工艺，容易实现工业化生产，生产成 本低廉；

4、采用骨架线圈平行正绕与回绕相结合的绕线方式制作的传感器，其对 宽动态范围内的原边电流，测到的感应输出信号线性度非常好。