[发明专利]超小型电流互感器

说明书

本发明涉及一种包含频率补偿装置、高耐压的超小型电流互感器。

如果把从电源线中得到的电信号传给模拟IC（集成电路），那么就要用到电流互感器充当传递媒介。因为这种电流互感器通常与IC共同使用-二者都装在电路板上，所以将其制作得尽可能地小型化是最好不过的。

根据JIS（日本工业标准）或ANSI（美国国家标准学会）规定，电流互感器的原边耐压应为交流电压3000伏特（1分钟），脉冲电压4500伏特（1×40微秒），等等。通常如图1所示，电流互感器的原边线圈N₁和附边线圈N₂叠绕在一个线圈架B上。为了达到规定的高耐压标准，原边线圈和附边线圈之间有一屏蔽绝缘层。然而，在这种电流互感器中是靠绝缘层来保证耐压特性的，不可能在原边线圈和附边线圈之间留有充分的距离，这样，电流互感器做得越小，以便与IC输入配合，则使它符合耐压标准就变得越困难。因此，目前电流互感器的尺寸不得不做得很大。

如果电流互感器做得很小，则不仅是耐压值变低，而且频率特性也变差。这是因为随着电流互感器小型化程度的提高，铁芯损耗增加了，于是导致在高于工频的频率范围内特性曲线有一拐角。

本发明主要是为了解决上述问题。

本发明的目的是提供一种超小型电流互感器，它能承受标准中所规定的高电压，并且以IC（集成电路）作为直接负载。

本发明的另一目的是提供一种超小型电流互感器，由于降低了自损耗，使其精度提高。

本发明的第三个目的是提供一种超小型电流互感器，它装有一种能够在很宽的频率范围内、对相对误差及相位角误差进行补偿的装置。

具体来说，本发明也就是为了提供一种超小型电流互感器，它把从电源线中得到的电信号直接传给模拟IC，以便进行精确的测量。

图1是普通的电流互感器的结构图。

图2是本发明的电流互感器的一个实施例的结构图。

图3是图2所示电流互感器的电路图。

图4（A）是图3所示的电流互感器的相对误差的特性曲线。

图4（B）表示超小型电流互感器的特性曲线，该电流互感器具有图3所示的电流互感器的相位角误差。

图5是先有技术中带有频率补偿电路的电流互感器的一个实例的电路图。

图6是图5所示电流互感器的频率特性曲线。

图7是本发明的带有频率补偿电路的电流互感器的一个实施例的电路图。

图8是图7电路的等效电路图。

图9是图7所示电流互感器的频率特性曲线。

图2表示根据本发明的电流互感器T的一个实施例。符号IR代表铁芯。铁芯IR是由L形铁芯片叠在一起构成的，形状为矩形。符号B1和B2代表两个形状各异的线圈架，原边线圈N₁绕在线圈架B₁上，而附边线圈N₂绕在线圈架B₂上。绕有原边线圈N₁的线圈架B₁套在铁芯IR的一条腿L₁上，绕有附边线圈N₂的线圈架B₂套在铁芯IR的另一条腿L₂上。这几部分构成了一个铁芯型电流互感器。为了承受高电压，原边线圈架B₁与附边线圈架B₂之间的距离（图中以E表示）选得足够大。如果原边电流很大，则原边线圈N₁用粗导线以满足载流能力，并且在不用线圈架的情况下，使一根铜线穿过铁芯或直接绕在铁芯IR的腿L₁上。假如原边电流是5安培，将线圈这样设计，以便达到5AT（安培-匝），则原边线圈N₁为1匝。如果是10AT，腿L₁上就要绕2匝。

对于电流互感器的特性来说，它的原边损耗的绝对值是无关紧要的。如果线圈N₁能够承受可允许的电流，原边就足够了。基于上述观点，图2所示电流互感器T中的原边线圈N₁（如果线圈绕在线圈架上，那么还包括线圈架B₁所占区域）所占区域是一空间，其以AT（安培-匝）表示的允许电流限度是非常小的。因此，本发明的电流互感器的原边部分做得非常小。