[其他]电流比率标准器产品

说明书

本发明涉及一种电磁计量用或电力设备用电流比率标准器产品。

一种电流比率标准器，以电流比率标准器中的音频双级电流互感器为例：

1.现有设计偏重于音频低端精度，为了减小低频端误差，常用增大铁芯截面和增加绕组匝数等方法，结果导至高频端电容误差增大，以T.M.Souders设计制造的双级电流互感器为例，其低频端误差为0.1～0.2PPM，而高频端误差则大到11.6PPM。（见图2）。

2.在多量限双级电流互感器中，现有技术设计时，为了减少电容误差随变化比而变化，常在初级绕组的内层和外层都加上静电屏蔽，从而加大了对地电容，导至电容误差增大。

3.为了减小杂散耦合，现有设计采用坡莫合金盒式磁屏蔽结构，如图4（3）、（4）、（5）、（6）所示。从而使结构复杂化、制造困难、绕组尺寸增大、电容误差增大，并导至造价高、售价昂贵。主要材料消耗达本发明方法的8.3倍。

4.在P.N.Miljoncic文献1中认为电流比率标准器设计时，所有尺寸都与它的铁芯平均直径成正比，当铁芯内孔增大时，则铁芯及绕组尺寸将随之增大，从而体积和重量增加，事实上经推导上述关系并不存在，按该理论依据根本无法设计出高精度的双级电流互感器。

现有技术中的双级电流互感器的铁芯结构见图5（国家计量科学院设计制造的）和图3（美国T.M.Souders设计制造的）。

现有技术的参考文献见表3。

为了克服和纠正现有技术中的不足和错误，本发明提供一种电流比率标准器，一种高精度、宽频带音频双级电流互感器和电流比较仪产品。

本发明是通过下述手段来实现的。

1.设计时推翻了P.N.Miljoncic文献1中所提的所有尺寸都与它的铁芯平均直径成正比的理论。而是尽量减少铁芯截面积和绕组匝数，以使低频端磁误差与高频端的电容误差数值相等，根据公式（1）来计算初级绕组匝数和次边1绕组的边长;

式中Np-初级绕组匝数;

BS-次边1绕组的平均边长;

P-铁芯平均半径;

RB-次边绕组负载电阻;

RS-次边绕组电阻;

T-最小变比;

μf-在最低工作频率下的铁芯复数导磁率，最低工作频率很低且计算精度不高时可取直流导磁率;

Er-绝缘材料的相对介电系数;

μr-绝缘材料的相对导磁系数;

f_min-最低工作频率;

f_max-最高工作频率;

K1＝BP/BS;其中Bp为初级绕组平均边长（即平均匝长的1/4）;

K₂＝BS²/S：其中S为辅助铁芯有效截面积;

K₃＝（Bp-Bs）/dp;dp为静电屏蔽与初级绕组间的绝缘厚度;

KC-电容误差减小倍数，本设计取2～3，当采用初级绕组并联补偿时取10～20;采用等比例屏蔽时取1000;

2.取消初级绕组外层的静电屏蔽，而以逆磁金属外壳电磁屏蔽代替之，由于金属外壳距绕组距离大，据C＝S/d，与原设计方案的静电屏蔽相比，减少了绕组的对地电容，据实测，采用本设计结构时，电容误差减小，为原结构的1/2以下。

3.为了减小电容误差，必须减小绕组尺寸，辅助铁芯外加保护盒及绝缘层，绕上次边绕组2，再包上绝缘，此时仍是一个圆环结构，此圆环的内外径与主铁芯的内外径分别相等，简化了制造工艺和难度，在绕组均布的情况下，实测，杂散耦合引起的误差在10^-6以下。

按本发明制造的宽带音频双级电流互感器和电流比较仪的铁芯结构如图7所示。

应用本发明制造高精度宽带音频双级电流互感器和电流比较仪时，在工艺方面还应注意如下几点：

1.尽量使绕组截面呈正方形;

2.尽量使R′₂/S与（R_B+R_S）/S₂相等;式中

R₂为次边2的电阻，（包括引线电阻），S₂为主铁芯截面积。