[实用新型]用硅钢片铁芯制成的钳形交流小电流传感器

说明书

本实用新型涉及交流电流测量控制领域，特别是一种用于测量交流小电流的传感器。

目前，交流电流钳形表多用于20A,200A、600A、1000A等大电流的测量。少数可测0.2～2A范围小电流，并在此范围内保证误差在2％以内。在低于0.2A的小电流情况下，这种以硅钢片叠合方式形成的钳形铁芯电流表线性变坏，误差很大，甚至根本测不出来。在需要测量交流小电流的情况下，一种办法是用小量程电流表串联接入回路，或采用玻莫合金闭合圆环，这都需要先断开回路，而后将表串入方能测量，在许多需要进行在线测量或实时采样控制的场合这种办法是不允许的。另有一种办法是用玻莫合金钳形表头交流小电流表来测量。该合金材料的特殊物理性能可保证小电测量的线性，误差较小，但是玻莫合金价格昂贵，处理工艺复杂(其中有一工序需加氢热处理退火)，并且在所测电流超过设定极值后，会造成合金物理性能的永久损坏。基于此，玻莫合金电流表一直未能广泛采用。目前国内许多大专院校和科研机构已经开展了利用玻莫合金做成钳形铁芯的工艺问题和其它应用问题的研究，以求更好地解决生产实践中用钳形电流表测量交流小电流的课题。

本实用新型的目的是提供一种具有良好线性和允许工程误差范围的用硅钢铁芯制成的钳形交流小电流传感器。

所述交流小电流传感器由用硅钢片为材料制成的铁芯，绕在铁芯上的线圈，取样电阻以及放大器组成，其特征是：在以硅钢片为材料制成的钳形铁芯(1)上绕制有线径为0.1～0.27mm的线圈(2)1000～4000匝，在该线圈的输出抽头上并联有一电阻值为10Ω～100Ω的取样电阻(3)，线圈输出抽头与取样电阻(3)的并联节点上接有或通过电阻分压后接有一放大倍数为70～200倍的放大器(4)。按照前述线路联接结构，线圈(1)分成两组共2300匝且线径为0.21mm、取样电阻(3)取阻值27Ω、放大器(4)放大倍数为100倍左右时，效果较佳。

本实用新型突破了用硅钢片材料制成的钳形铁芯交流电流表只能测量大电流的传统禁区，通过简明实用的电路形式和经过反复探索及理论分析研究而取得的具有突破性进展的合理参数配置，产生了用硅钢片铁芯也能准确测量交流小电的良好使用效果，在测量2mA～200mA交流小电流时线性良好，误差小。成本低廉，性能稳定，非常适于在交流小电流的在线测量和实时采样控制等场合应用。

图1为本实用新型电路原理图。

图2为采用本实用新型制成的交流小电流表原理方框图。

图中1-用硅钢片为材料制成的钳形铁芯，2-线圈，3-取样电阻，4-放大器，5-手柄，6-转轴，7-整流单元，8-A/D变换单元，9-显示控制单元。

待测交流小电流2mA～200mA1匝。从钳形铁中央穿过，铁芯上绕有线圈，二次电流在取样电阻(3)上产生交流电压，将此交流信号放大100倍，然后整流为直流信号，经A/D转换为数字信号然后到显示部分显示，或送反馈控制电路完成对被测电路的测控。

在交流50HZ200mA量程样机上测试结果如下：

输入电流         读数

2mA              1.9mA

4                3.9

6                5.9

8                7.9

10                    10.0

12                    12.0

14                    13.9

16                    15.9

18                    17.9

20                    19.7

40                    39.6

60                    59.6

80                    79.7

100                   99.8

120                  119.6

140                  139.6

160                  159.8

180                  179.9

190                  190.1

195                  195.2