[發明專利]空心線圈軸電流互感器

無效

• 申請號: 201110443044.8
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN102436921A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 林海波
• 申請（專利權）人: 哈爾濱瑞格大電機技術有限公司
• 主分類號: H01F38/28
• 分類號: H01F38/28;H01F27/28;H01F38/32;G01R15/18
• 代理公司: 吉林省長春市新時代專利商標代理有限公司 22204
• 代理人: 孫國振

技術領域

本發明屬于測量技術領域，具體涉及大中型電機軸電流在線監測裝置。

背景技術

電樞磁場的不對稱分布將在電機大軸產生感應電壓即軸電壓，?軸電壓包含大量的高次諧波。其波形和幅度與機組的類型和尺寸有關。一般汽輪發電機軸電壓在0.5-2V之間,水輪發電機軸電壓在10-30V之間。為保護帶電的轉子，汽輪機軸在驅動側通過滑環或電刷接地，水輪機發電機則通過水輪機大軸和水流接地。如果轉子另一側的軸承座接地，軸電壓就施加在軸承油膜上。由于通過大軸形成的回路阻抗很小，一旦油膜破壞，就會產生強大的軸電流，從而導致軸承嚴重受損。小于1A的軸電流對機組不會發生嚴重危害。監測軸電流是評估發電機軸承絕緣狀況、防止事故發生的重要措施和有效手段。?

以往，監測軸電流多使用鐵芯型軸電流互感器，此種監測裝置，為實現精確的監測和信號遠傳，取得一定的負載能力和帶寬。由于需要較大的輸出阻抗，因而要求鐵芯具有很高的磁導率和較多的副邊線圈匝數，較大的軸電流的產生，又將造成鐵芯飽和。基于上述原因，鐵芯型軸電流互感器的量程、帶寬、線性度都受到限制。鐵芯疊片的加工和成型工藝十分復雜，大尺寸軸電流互感器具有較大的重量，不僅制造成本很高，現場安裝和維修也十分困難。

發明內容

本發明的目的是提供一種空心線圈軸電流互感器，用于電機軸電流在線監測，克服以往使用鐵芯型軸電流互感器存在的量程、帶寬、線性度受限，現場安裝和維修難度大，成型工藝較復雜，用材多、重量重，制造、使用成本高等不足。

本發明的互感器由兩個縱向呈半個圓環形狀的空心線圈，固定在空心線圈兩端、能將兩個半圓環形空心線圈連接成完整圓環形線圈的兩組機械接頭，連接空心線圈的前置信號調理器組成。空心線圈上有屏蔽和絕緣護套。每組機械接頭上有接通兩個半圓環空心線圈繞組的電氣插頭、外部供電電源接口、連接遠端顯示裝置的遠傳信號線接口，對接成整圓環空心線圈的末端引線經空心線圈內從首端引出，引線在線圈內的部分作為逆向回環。空心線圈的引線接前置信號調理器，前置信號調理器的輸出端接遠傳信號線電氣接口，前置信號調理器所需的外部供電電源接機械接頭上的電源接口。

為實現對空心線圈輸出的信號的優化處理，本發明中的前置信號調理器包括：阻抗匹配器，由高頻積分網絡、運算放大器、低頻積分網絡、直流增益限制網絡、信號調理單元組成的前置有源積分放大器，信號調單元及外部隔離電源。

為確保空心線圈不受外界磁場干擾，本發明的進一步完善是在絕緣護套外增加屏蔽層，使空心線圈具有內、外兩層屏蔽層。外屏蔽層上包圍絕緣保護層。

為獲取環形空心線圈較好的整體強度及利用已形成商品的原材料以方便空心線圈的制作，本發明中的空心線圈以帶有薄銅管內襯的塑封管作為骨架和絕緣護套，骨架上的薄銅管內襯作為逆向回環連接在線圈末端與引出線之間。絕緣護套上的薄銅管內襯作為屏蔽層。

為實現兩個半圓環形空心線圈之間牢固連接及便于兩個半圓環形空心線圈之間的連接與拆分，本發明中機械接頭的每組兩個對接頭中，以一側對接頭端部的外螺紋和嵌在另一側對接頭端部的螺帽連接，每組接頭的兩端均為線圈端頭插入孔。線圈端頭插入孔位置有透過孔壁用于緊固線圈的螺釘，在一組機械接頭的兩個對接頭的軸向孔內，分別安裝連通兩個半圓環形空心線圈的插頭和插座，電氣插頭、插座引腳與相鄰線圈繞組端頭及作為回流環的塑封管薄銅管內襯之間導體連接。

本發明的積極效果是：基于羅可夫斯基線圈原理，利用其具有無飽和、高線性、寬頻帶等固有的優點，以相應的前置信號調理器與其組合，消除其低頻靈敏度低，易引入高頻干擾的不利因素。實現了對軸電流高靈敏度、高穩定性的信號監測功能。和以往使用的鐵芯型軸電流互感器相比，大大減輕了傳感器重量、縮小了體積，方便了現場的安裝和維護，降低了制造、使用成本。

附圖說明

圖1為鐵芯型軸電流互感器的等效原理圖。

圖2為空芯線圈型互感器的等效原理圖。

圖3為本發明中環形空芯線圈徑向整體結構示意圖。

圖4為本發明中環形空芯線圈圓周橫剖面圖

圖5為本發明中環形空芯線圈瞬時電流走向圖。

圖6為圖3所示的左側半圓環空心線圈上端頭上的機械接頭局部剖視圖。

圖7為圖3所示的右側半圓環空心線圈上端頭上的機械接頭局部剖視圖。

圖8為圖3所示的左側半圓環空心線圈下端頭上的機械接頭局部剖視圖。

圖9為圖3所示的右側半圓環空心線圈下端頭上的機械接頭局部剖視圖。