[发明专利]一种大功率中高频电源用电流互感器及绕制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大功率中高频电源用电流互感器及绕制方法。

背景技术

因电流互感器的电流取样具有功率损耗小，频率范围宽，信号还原性好，取样回路与控制回路电气上隔离，价格低等优点，被广泛应用于在中高频电源的取样、检测、控制上。现代中高频感应加热技术已广泛应用在热处理、热锻造等行业，是一项既节能又环保的先进技术。感应加热电源作为感应加热设备最重要的核心部件，其工作稳定性、可靠性对整个设备能否正常工作至关重要，作为感应加热设备中检测电源工作状态，并参于对电源控制及提供保护功能的电流互感器，其稳定性好、可靠性高，是感应加热设备工作稳定性、可靠性和精度的基本保证。

以往的电流互感器存在以下两大缺陷，一是以往的电流互感器的磁芯普遍采用硅钢合金材料，这种硅钢合金材料，具有价格便宜，机械应力影响小，饱和磁感应强度大等优点，广泛在变压器、电流互感器等元件上作为磁芯使用，但这种材料在中高频下损耗急剧增加，发热严重，通常使用频率不超过400Hz，如不得已用在中频设备上，要在内部加上水冷，这样体积往往做得很大，很难适应现在感应加热设备体积小、精度高的技术要求。二是传统电流互感器的磁芯普遍采用一个磁环，仅通过一次变比来改变初级电流，这样当初级电流很大，次级电流很小时，电流互感器的绕制匝数就非常多，再考虑到初级绕组的穿心，磁芯体积选的就更大了，导致电流互感器的体积大，而且由于绕制圈数多,绕组阻抗大，内阻大，大大降低了电流互感感器的精度，难以满足精度要求高的设备的要求。

比如额定功率为300kW，工作频率为30kHz电源上使用最多的1500/1的电流互感器，其初级电流1500A，次级电流是1A，工作频率为30kHz，如果按传统技术，即使是采用最先进的取向硅钢片，仍要加水冷，制造工艺复杂，即便是采用铁基非晶合金作磁芯，但如采用一个磁环的模式，磁环的体积也很大，实际绕制圈数多，如匝比是1500/1的电流互感器，初级绕组是1匝，次级绕组就要在磁环上绕1500匝，这样绕制的结果是绕制的次级绕组阻抗大，内阻大，为弥补误差不得不增加负载电阻的内阻，或是增加绕制初级绕组和次级绕组的漆包线的截面积，这样就限制了互感器的使用范围。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种大功率中高频电源用电流互感器，其实际绕制匝数远小于匝比数，且绕制绕组所用的导线少，绕组的内阻低，测量精度高，可用于阻值更小的负载电阻，采样信号可直接送到控制板上，参与电源的控制。本发明还提供了一种大功率中高频电源用电流互感器的绕制方法，也能实现上述技术目的。

实现上述目的的一种技术方案是：一种大功率中高频电源用电流互感器，包括初级磁环，所述初级磁环的环形磁体上绕制有初级磁环二次绕组，

该大功率中高频电源用电流互感器还包括次级磁环，所述次级磁环的环形磁体上绕制有次级磁环二次绕组，绕制所述次级磁环二次绕组的导线的两端形成该大功率中高频电源用电流互感器的负载侧引出线；

绕制所述初级磁环二次绕组的导线按规定匝数绕制到所述次级磁环的环形磁体上，形成次级磁环一次绕组，且所述次级磁环一次绕组的匝数小于所述初级磁环二次绕组的匝数，以及所述次级磁环二次绕组的匝数。

进一步的，所述初级磁环的环形磁体和所述次级磁环的环形磁体均采用铁基非晶合金材料制成。

进一步的，该大功率中高频电源用电流互感器的负载侧引出线通过锡焊与该大功率中高频电源用电流互感器的负载侧引出端头连接。

进一步的，所述次级磁环的环形磁体的内径小于所述初级磁环的环形磁体的内径。

本发明提供的另外一种技术方案是：一种大功率中高频电源用电流互感器的绕制方法，包括下列步骤：

磁芯选用步骤：选用截面面积与二次侧的最大输出电压、电流的波形系数、工作电源频率、以及二次绕组的匝数匹配的环形磁芯作为初级磁环的环形磁体和次级磁环的环形磁体；

导线选用步骤，选择线径与允许最大电流密度，以及该初级磁环、该次级磁环二次侧额定电流相匹配的导线作为绕制初级磁环二次绕组、次级磁环二次绕组的导线；

绕制步骤，在所述初级磁环的环形磁体上，绕制初级磁环二次绕组，并将绕制所述初级磁环二次绕组的导线按规定匝数绕制到所述次级磁环的环形磁体上，形成次级磁环一次绕组，在所述次级磁环的环形磁体上绕制次级磁环二次绕组；所述次级磁环一次绕组的匝数小于所述初级磁环二次绕组的匝数，以及所述次级磁环二次绕组的匝数。

进一步的，该大功率中高频电源用电流互感器的绕制方法还包括：