[实用新型]一种可同时检测雷电流和工频交流电流的宽带有源柔性线圈

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种检测电流的装置，具体是一种可同时检测雷电流和工频交流电流的宽带有源柔性线圈。 

背景技术

雷电流是一种典型的脉冲瞬变电流，雷电天气是灾害性天气，雷电的发生会造成人员伤亡，电力中断，酿成火灾，导致电子设备和通信设施的损坏。为了精确记录和分析雷电流参数，根据被测雷电流的幅值、频率不同，测量脉冲电流的常用方法有两种，一种是分流器法，测量原理是将一个理想的纯电阻放在被测电流的放电回路中，只要测量电阻上的电压波形就可以求解回路中的电流波形。分流器法一般适应于测量小于100kA的脉冲电流，分流器串联接入放电回路中，在有些高压电路测试中存在一定的危险。另一种方法是采用罗氏线圈，测量脉冲瞬变电流常用罗氏线圈，罗氏线圈不接触被测量回路，对测量回路的影响更小。罗氏线圈分为空心罗氏线圈和磁芯罗氏线圈，空心罗氏线圈是在非磁性材料上绕制成的，磁芯罗氏线圈是在磁性材料上绕制成的。 

罗氏线圈的输出电压与输入电流保持线性关系，对于空心罗氏线圈，它的线性度不受被测信号的频率计幅值的影响，但空心罗氏线圈的输出电压增益很低，在测量小电流时受到一定限制。磁芯的罗氏线圈输出电压增益更大，适用于测量小电流，但同时测量大电流时会出现磁饱和现象，造成输出信号失真，因此测量线性度较差。目前采用罗氏线圈原理的产品中，美国Pearson电流线圈在市场上比较受欢迎，但也很难满足高带宽的测量。因此设计一种能满足同时测量雷电流和工频电流的宽带有源柔性罗氏线圈具有很高的实用价值，要求其带宽范围宽、有能检测较小的工频电流，可广泛应用于电涌保护器的在线监测，主要用于检测电涌保护器的工作状态。 

发明内容

本发明的目的是提供一种检测雷电流工频交流电流的宽带有源柔性线圈，直接接入采集示波器进行波形采集可用于检测雷电流的幅值以及波形，与有源放大器配合使用可用于检测微弱的工频泄漏电流，接入采集系统可用于工频电流测试。 

本实用新型通过采用以下技术方案达到上述目的：一种检测雷电流工频电流的宽带有源 柔性线圈，包括柔性罗氏线圈、积分电阻、高输入阻抗有源放大器、第一采集示波器以及第二采集示波器，具体连接方式为：柔性罗氏线圈、积分电阻与高输入阻抗有源放大器并联，高输入阻抗有源放大器的输入端与第一采集示波器并联，高输入阻抗有源放大器的输出端与第二采集示波器连接，柔性罗氏线圈的积分电阻上的电压信号连接到高输入阻抗有源放大器，当雷电电流作用时或工频电流作用时直接由第一采集示波器采集；当微小信号作用时，经过高输入阻抗有源放大器将信号放大并由第二采集示波器进行采集；当有雷电流或较大的电流信号，高输入阻抗有源放大器出现饱和现象没有输出信号输出。 

所述柔性罗氏线圈积分电阻与高输入阻抗有源放大器并联，高输入阻抗有源放大器的电路连接方式为：R₁、R₃、LM358构成第一反相比例放大器，R₂、R₄、LM358构成第二反相比例放大器，两反相放大器输入端通过瞬态抑制二极管相连，R₅、R₆与第一级输出端相连，R₅、R₆、R₇、R₈与LM358构成差分放大电路，OUT为二级输出端。 

本实用新型的突出优点在于： 

(1)具有测量范围大，最小可测量1μA的工频电流，最大可测量200KA的雷电流，具有线性度好的特点。 

(2)具有频率范围大频率范围从50Hz～15kHz，满足工频电流和雷电流的频率范围。 

(3)线圈的绕制采用线圈为高温导线,骨架材料为硅橡胶，具有工作性能稳定，适应各种气候环境下使用，使用范围广的特点。 

(4)柔性罗氏线圈测量小电流信号时采用有源差动放大器，具有抗干扰能力强、消除噪声，测量精度高的特点。 

(5)柔性罗氏线圈安装方便，直接环绕在被测电流回路中，不受安装位置条件的限制。 

(6)柔性罗氏线圈结构设计简单，使用操作方便，与被测电路电源隔离，使用安全。 

附图说明

图1是本实用新型所述的检测雷电流工频电流的宽带有源柔性线圈的结构示意图。 

图2是本实用新型所述的检测雷电流工频电流的宽带有源柔性线圈的等效电路图。 

图3是本实用新型所述的检测雷电流工频电流的宽带有源柔性线圈与有源放大器电路连接方式。