[发明专利]电流互感器和电流检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电流互感器以及应用该电流互感器的电流检测装置，尤其涉及一种包括一磁芯和围绕所述磁芯的至少一个激磁绕组的电流互感器以及应用该电流互感器的电流检测装置。

背景技术

基于磁调制技术的电流检测技术与传统的交流电流互感器检测方式相比，具有波型适应性强的优点，因而被广泛运用于许多不同的领域。由于该技术需要维持激励，电流的检测范围受到功耗、检测频率等要求的限制。

目前的电流检测产品主要通过改良互感器磁芯的磁性能以降低检测单位剩余电流所需要的能量。

如图1所示，专利申请ZA200203953A涉及一种用于检测对地漏电的互感器，该互感器82由以铁为主的，晶粒尺寸小于100nm的磁性材料构成，其具有明显的矩形B-H曲线，以及小于3A/m的矫顽力等磁特性。通过对电流互感器铁芯的磁特性进行改进，如该申请所言，可以使磁激过程中的铁损得到有效降低，从而降低系统功耗。

虽然通过改进铁芯的磁特性可以有效降低铁损，但是铁损并非系统中唯一的主要能量损耗。由于在处理电路84中通过低通滤波器812来滤除磁激的频率，磁激频率必须明显高于被检测电流的频率。激磁电路89输出的电压越高，激磁频率就越高，激磁信号也就越容易被滤除，因此激磁电路89的输出电压必须高于某个值以保证足够的激磁频率。另外为了保证激磁电路的输出能够有足够的动态范围用来响应不同的电流值，激磁电路89的输入电压必须大于某个值，该值与磁调制系统的最大峰值电流检测能力成线性关系。

综上所述，激磁电路89的输入电压必须足够高，以满足检测电流大小和频率的范围。由于激磁电路89中包含线性驱动器件，升高电压将导致功耗变大。当被检测的电流值较大时，消耗在驱动器件上的能量远大于铁损。改良互感器82的磁特性只能改善被检测电流为零或相对较小时系统的损耗，对于检测大电流时的系统功耗并无太大改善，其检测电流大小和频率范围仍然由于功耗而受到很大的限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以扩大电流或者频率的检测范围的电流互感器。

本发明的另外一个目的是提供一种可以扩大电流或者频率的检测范围的电流检测装置。

本发明提供了一种电流互感器，包括一磁芯和围绕所述磁芯的至少一个激磁绕组，所述磁芯的横截面积的平方根与所述磁芯磁路长度的比值不大于0.02。

将磁芯的横截面积Ac降低到一定程度，如果维持激励频率f不变，可以通过增加线圈轧数N或降低激励电压Vext实现降低系统功耗；如果维持线圈轧数N不变，可以提高激励频率f，从而扩大系统的频率检测范围，所以可以扩大电流的检测范围，或是频率检测范围。

在本发明的一个实施例中，所述磁芯由一合金制成，所述合金至少包含镍和铁，其中镍的含量占所述磁芯总重量的30％以上。通过选取这样的磁芯材料可以减小饱和磁感应强度Bm，从而进一步地扩大电流的检测范围，或是频率检测范围。而且，由于上述合金材料柔韧性较好，也有利于制成横截面积比现有常用磁芯更小的磁芯。

在本发明的一个实施例中，所述互感器还包括一支架，所述支架位于所述磁芯和所述激磁绕组之间，且所述支架具有一容纳空间，所述磁芯位于所述容纳空间内。支架可以用来支撑激磁绕组，同时还可以固定磁芯。

在本发明的一个实施例中，所述磁芯和所述支架之间还填充有一填充材料，比如树脂、橡胶等材料，防止磁芯在互感器内晃动。

在本发明的一个实施例中，在所述激磁绕组外还覆盖有一壳体，用以屏蔽外部对互感器的干扰。

在本发明的一个实施例中，还包括一测试绕组，用于为所述互感器传送一测试信号，从而检测互感器是否可以正常工作。

在本发明的一个实施例中，所述互感器具有一圆环形结构或者方环形结构，这样结构的互感器较为常见。

本发明还提供了一种电流检测装置，包括如上任意一项所述的电流互感器，至少一个可承载电流的导体从所述互感器的中间穿过，所述检测装置还包括一激磁与检测电路，所述激磁与检测电路一端与所述激磁绕组连接，另一端则输出所述导体上承载的电流的检测信号。由于采取了上文所述的电流互感器，借助于激磁与检测电路便可以扩大电流的检测范围，或是频率检测范围。

在本发明的一个实施例中，所述电流互感器还包括一测试绕组，用于提供测试信号，所述检测装置还包括一测试电路，所述测试电路与所述测试绕组相连接，用于测试所述互感器是否正常工作。

在本发明的一个实施例中，还包括一电源模块，用于为所述激磁与检测电路进行供电，或者为所述测试电路进行供电。

附图说明