精密隔离型智能电流互感器的研制与应用

何　帆　魏　乔

[摘要]对精密自动补偿电流互感器的原理进行阐述,设计新颖。

[关键词]线圈 运放 单片机

中图分类号:TP2文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0910020-01

因为大功率电流源研制的制约,交流大电流电流表和电能表的大规模同时多只测量与计量一直是个比较复杂的问题,本文作者根据多年参与研制与生产的经验,对精密隔离型智能电流互感器的研制与应用做以简要阐述。

一、基本原理框图

当电流I1流入时,在电流互感器二次侧感应出电流I2,比值K=I1/I2的大小由线圈的比值决定,当比值与设计值有细微偏离时候,检测线圈3将剩余的磁场检测出,将检测出的电流经过放大,然后又送回互感器线圈4,互感器线圈4作为补偿线圈的作用,这样经过检测和补偿线圈,使互感器二次侧漏电磁工作在负反馈的工作状态下,保证二次侧漏磁基本为零,从而保证K值基本精度达到理想级别,经过实践实际误差能达到0.01%以上。

由于受互感器的铁心材质的限制,在大电流和小电流时或者在某个电流点时,由于漏磁严重,补偿线圈检测出来的信号经过放大后,会产生严重失真,导致补偿效果非常差,于是在实际应用中采用单片机进行智能补偿。

用更高级级别的电流仪表对各个电流点进行测量K值,同时单片机1也测量二次电流(由于R1阻值很大,对二次电流I2的输出的影响可忽略不计),当测量值与理论值的误差超过设计的范围时候,单片机1记录各个电流点的差值,单片机1将此差值送给单片机2(单片机一、二可合用一个单片机),单片机2将对应不同电流点的修正值通过编程预置于ROM中,通过查表自动取修正值,修正值经过D/A进行数模转换,然后进行放大后再送入补偿电路,从而达到修正漏磁的功能。

单片机1可以作为显示用,同时设置模糊查询功能,假如理论比值为5时候,可以设置在显示4.95-5.05之间,单片机2就可以查询ROM中5点的预置修正值进行修正,从而达到精确补偿的目的。

二、实际应用

以上可以做成单体互感器件,可以做为电流的精密测量;也可以对电流的二次变送作为控制使用,同时也可以在大规模的电能表和电表的测量的时候可以串联使用,便于电流电压连在一起的电能表进行自动电流电压隔离测量。

三、结束语

互感器尽量选择高质量的玻镆合金互感器;在编程的时候,尽可能细化,保证补偿信号不失真。

参考文献:

[1]何立明主编,《单片机应用技术选编》,北京航空航天大学出版社,1998.

作者简介:

何帆(1973-),男,汉族,河南信阳人,本科,助工,就职于中国核电工程有限公司郑州分公司,主要研究方向:核电站设备安装;魏乔(1975-),男,汉族,河南驻马店人,本科,助理实验师,就职于河南工业大学工程训练中心,主要从事电子电工教学及内圆磨床和台钻系列的设计与生产。