[發(fā)明專利]一種交變電流傳感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410460703.2
• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN104215827A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚成忠
• 申請（專利權(quán)）人: 譚成忠
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種交變電流傳感器，在供電和變電設(shè)備的電流測量和控制、高壓和超高壓交流輸送方面具有特殊用途，也可廣泛用于工業(yè)產(chǎn)品和設(shè)備的電流測量、控制、校準(zhǔn)以及過流保護(hù)和監(jiān)控，包括鐵路機(jī)動車輛瞬時電流檢測以及金屬冶煉和化工等行業(yè)大電流的測量、控制與保護(hù)。

背景技術(shù)

電流傳感和測量是工程技術(shù)以及科學(xué)研究中廣泛涉及的一個研究課題，如供電和變電設(shè)備的電流測量和控制，工業(yè)產(chǎn)品和設(shè)備的電流測量、控制、校準(zhǔn)以及過流保護(hù)和監(jiān)控。目前傳統(tǒng)的電流傳感器有電阻法、基于霍爾效應(yīng)的電流傳感器和基于法拉第效應(yīng)的光纖電流傳感器。電阻法使用簡單，是將一電阻串聯(lián)在電路內(nèi)，?根據(jù)歐姆定律(Ohm’s?law)，串聯(lián)電阻兩斷的電動勢之差正比于通過的電流。采用電阻法需要通電導(dǎo)體與電阻串聯(lián)，在大電流的情況下由于電阻發(fā)熱而產(chǎn)生大的功耗。基于霍爾效應(yīng)的電流傳感器的結(jié)構(gòu)簡單、但溫度特性不佳，受溫度漂移的影響大、大電流導(dǎo)致鐵芯磁飽和。基于霍爾效應(yīng)的電流傳感器為有源傳感器，工作時需要供電。本技術(shù)發(fā)明人已獲授權(quán)的一種基于通電導(dǎo)體受壓形變的壓電式電流傳感器（專利號：2001120038603.2），采用壓電器件測量導(dǎo)體形變和通電導(dǎo)體電流，具有結(jié)構(gòu)簡單、高絕緣隔離、受電磁干擾小、溫度特性好的特點，為一種無源電流傳感器。本技術(shù)發(fā)明人已獲授權(quán)的另外一種電流傳感器（專利號：2001320706404.3）是基于電流在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生垂直于電流方向的磁場。導(dǎo)體內(nèi)運動的栽流子受到由于磁場而引起的洛倫茲(Lorentz)?力的作用，在導(dǎo)體內(nèi)栽流的電子向?qū)w表面移動，因而形成徑向電場。在垂直電流方向的平面內(nèi)，通電導(dǎo)體中心沿徑向至導(dǎo)體表面間電動勢之差正比于通過導(dǎo)體電流的平方。這種新型電流傳感器的測量范圍廣、響應(yīng)時間短，可以檢測傳統(tǒng)電流傳感器所不能檢測的大的直流和交變電流。但這兩種電流傳感器的信號放大與傳輸均需外部供電。對于高壓和超高壓交變輸電系統(tǒng)，外部為傳感器供電成為高壓絕緣的一個技術(shù)瓶頸。基于法拉第效應(yīng)的光纖電流傳感器能夠克服高壓絕緣的技術(shù)問題，而且受電磁干擾小。但光纖電流傳感器受溫度漂移的影響大，精度較低，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，目前市場還少見成熟的光纖電流傳感器。

本發(fā)明提供一種交變電流傳感器能夠克服傳統(tǒng)電流傳感器需外部供電的局限，這一電流傳感器能夠在位獲取電能，信號通過光纖傳輸，實現(xiàn)信號傳輸?shù)母呓^緣隔離，具有結(jié)構(gòu)簡單、無磁飽和的特點，能夠在大的范圍內(nèi)測量交變和瞬變電流。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種交變電流傳感器，通過一變壓器在位獲取電能。本發(fā)明是基于通電導(dǎo)體產(chǎn)生垂直于電流方向的磁場。導(dǎo)體內(nèi)運動的栽流子受到由于磁場而引起的洛倫茲力的作用，在導(dǎo)體內(nèi)栽流的電子向?qū)w表面移動，因而形成徑向電場。在垂直電流方向的平面內(nèi)，通電導(dǎo)體中心沿徑向至導(dǎo)體表面間電動勢之差正比于通過導(dǎo)體電流的平方。采用電極測量通電導(dǎo)體中徑向電動勢差。兩個電極之間的電壓信號經(jīng)由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。電脈沖數(shù)字信號經(jīng)由光電信號通信轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成光脈沖數(shù)字信號并由光纖引出。通電導(dǎo)體穿過變壓器中的鐵磁體環(huán)。變壓器中的次級繞組環(huán)繞于鐵磁體環(huán)外部，次級繞組兩端的感應(yīng)電動勢為數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和光電信號通信轉(zhuǎn)換模塊供電。

本發(fā)明提供一交變電流傳感器能夠在位獲取電能，信號通過光纖傳輸，可實現(xiàn)信號傳輸?shù)母呓^緣隔離，具有結(jié)構(gòu)簡單、無磁飽和的特點。本發(fā)明通過測量固定在通電導(dǎo)體不同部位的兩電極間的電動勢之差來確定通過導(dǎo)體的電流，能夠在大的范圍內(nèi)測量交變和瞬變電流。這種新型電流傳感器的測量范圍廣、響應(yīng)時間短，能為高壓和超高壓輸電系統(tǒng)的電流測量和控制提供一種可靠技術(shù)手段。

本發(fā)明的目的是通過如下途徑實現(xiàn)的：

一種交變電流傳感器，其特征在于：電流傳感器由通電導(dǎo)體1、變壓器2、電極3、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)4、光電信號通信轉(zhuǎn)換模塊5、光纖6組成；通電導(dǎo)體1穿過變壓器2中的鐵磁體環(huán)；兩個電極3與通電導(dǎo)體1的接觸點分布并固定在離導(dǎo)體1的軸線不同距離的位置上；兩個電極3之間的電壓信號經(jīng)由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)4放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；電脈沖數(shù)字信號經(jīng)由光電信號通信轉(zhuǎn)換模塊5轉(zhuǎn)換成光脈沖數(shù)字信號并由光纖6引出；變壓器2中的次級繞組環(huán)繞于鐵磁體環(huán)外部；次級繞組兩端的感應(yīng)電動勢為數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)4和光電信號通信轉(zhuǎn)換模塊5供電。