[发明专利]一种直流与交流大电流传感头及计量装置

说明书

技术领域

本发明属于电工技术中的电流测量设备，特别涉及一种用于直流和交流大电流的传感头及计量装置。

背景技术

专利号ZL200910062617.5题为“一种直流大电流计量装置”，用于直流大电流的标准计量。它是将被测一次电流通过一次电流传感器将信号取出，同时将二次偏置电流与二次纹波抑制电流经二次电流传感器取出，两信号同时传输给差动放大器、带通滤波器、功率放大器，将电流送入偏置绕组，实现了偏置电流的自动调节、跟踪，克服了现有技术90％的直流电流通过手动调节直流电源、流过偏置绕组的方式，实现了二次偏置电流的全自动跟踪、平衡；剩下的10％以下的直流电流，则与现有磁调制技术一样，将剩余直流电流的调制信号取出，经信号处理，得到反馈电流；二次偏置电流加上二次反馈电流和二次纹波抑制电流，构成二次电流的全自动跟踪系统，能够实现60000安培直流大电流的标准计量。这种装置存在如下缺点：它只能用来测量直流大电流，不能用来既可测量直流、也可测量交流大电流的标准计量；虽然它也设置了二次纹波抑制电流的通路，这种纹波抑制电流的获得，仅仅是基于普通交流电流互感器原理的电磁耦合，实现不了交流大电流的标准计量。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种直流与交流大电流传感头及计量装置，用于测量直流和交流大电流，克服现有技术只能测量直流大电流，不能实现交流大电流的标准计量的技术问题。

本发明提出的一种用于直流与交流大电流计量的电流传感头，其为多个检测绕组绕制在铁芯上而成；其中：

所述铁芯包括第一环形检测铁芯(C₁)、第二环形检测铁芯(C₂)和第三环形检测铁芯(C₃)；第一环形检测铁芯(C₁)、第二环形检测铁芯(C₂)结构形状相同，分别绕有匝数相同的第一调制检测绕组(W_D1)和第二调制检测绕组(W_D2)；所述第三环形检测铁芯(C₃)绕有第三交流检测绕组(W_D3)；

所述绕有第三交流检测绕组(W_D3)的第三环形检测铁芯(C₃)设在第一、第二环形检测铁芯之间，与绕有调制检测绕组的第一、第二环形检测铁芯一道，经拼装并包覆静电屏蔽金属箔后，整体置于磁屏蔽环形空腔中，该空腔外面套装环形铝合金盒或铜盒(B)(起固定和电屏蔽作用)，盒(B)外绕有反馈绕组(W_2F)，反馈绕组(W_2F)外面绕有偏置绕组(W_2P)。

进一步的，所述铁芯和磁屏蔽环形空腔用坡莫合金带卷绕后，经退火处理后制成。

进一步的，所述第三环形检测铁芯和第一、第二环形检测铁芯(C₁、C₂)平均直径相同，但铁芯截面积前者是后两者的三分之一。

进一步的，所述第三交流检测绕组(W_D3)与第一、第二调制检测绕组(W_D1、W_D2)的匝数不同，前者是后两者的两倍。

基于所述电流传感头，本发明还提出一种直流与交流大电流计量装置，包括一次和二次电流传感器(1、2)、差动放大器(3)、带通滤波器(4)、功率放大器(5)、偏置耦合电容器(6)、调制振荡器(7)、解调器(8)、直流放大器(9)、交流放大器(10)和反馈耦合电容器(11)；其中：

所述一次电流传感器(1)用于外接被测一次直流与交流大电流的母线的异名端，二次电流传感器(2)安装在功率放大器(5)的输出端上，用于测量二次偏置直流电流；所述一次电流传感器(1)的输出端和二次电流传感器(2)的输出端，同时连接差动放大器(3)的两输入端；所述差动放大器(3)用于检测两个输入信号之差，其输出端连接带通滤波器(4)的输入端，所述带通滤波器用于滤除非二次谐波，其输出端连接功率放大器(5)的输入端；所述功率放大器(5)的输出端同时连接所述电流传感头的偏置绕组异名端和偏置耦合电容器(6)的一端，所述偏置绕组的同名端与电流传感头的反馈绕组(W_2F)的同名端相连；所述偏置耦合电容器(6)的另一端与功率放大器的接地端连接；所述偏置绕组(W_2P)、偏置耦合电容器(6)、标准电阻(R_S)组成一次母线交流电流的二次交流安匝平衡回路；