CN205452028U - 一种大功率中高频电源用电流互感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种大功率中高频电源用电流互感器，包括初级磁环和次级磁环，所述初级磁环的环形磁体上绕制有初级磁环二次绕组，所述次级磁环的环形磁体上绕制有次级磁环二次绕组，绕制所述次级磁环二次绕组的导线两端形成该大功率中高频电源用电流互感器的负载侧引出线；绕制所述初级磁环二次绕组的导线按规定匝数绕制到所述次级磁环的环形磁体上，形成次级磁环一次绕组，且所述次级磁环一次绕组的匝数小于所述初级磁环二次绕组的匝数，以及所述次级磁环二次绕组的匝数。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种大功率中高频电源用电流互感器。
背景技术
因电流互感器的电流取样具有功率损耗小，频率范围宽，信号还原性好，取样回路与控制回路电气上隔离，价格低等优点，被广泛应用于在中高频电源的取样、检测、控制上。现代中高频感应加热技术已广泛应用在热处理、热锻造等行业，是一项既节能又环保的先进技术。感应加热电源作为感应加热设备最重要的核心部件，其工作稳定性、可靠性对整个设备能否正常工作至关重要，作为感应加热设备中检测电源工作状态，并参于对电源控制及提供保护功能的电流互感器，其稳定性好、可靠性高，是感应加热设备工作稳定性、可靠性和精度的基本保证。
以往的电流互感器存在以下两大缺陷，一是以往的电流互感器的磁芯普遍采用硅钢合金材料，这种硅钢合金材料，具有价格便宜，机械应力影响小，饱和磁感应强度大等优点，广泛在变压器、电流互感器等元件上作为磁芯使用，但这种材料在中高频下损耗急剧增加，发热严重，通常使用频率不超过400Hz，如不得已用在中频设备上，要在内部加上水冷，这样体积往往做得很大，很难适应现在感应加热设备体积小、精度高的技术要求。二是传统电流互感器的磁芯普遍采用一个磁环，仅通过一次变比来改变初级电流，这样当初级电流很大，次级电流很小时，电流互感器的绕制匝数就非常多，再考虑到初级绕组的穿心，磁芯体积选的就更大了，导致电流互感器的体积大，而且由于绕制圈数多,绕组阻抗大，内阻大，大大降低了电流互感感器的精度，难以满足精度要求高的设备的要求。
比如额定功率为300kW，工作频率为30kHz电源上使用最多的1500/1的电流互感器，其初级电流1500A，次级电流是1A，工作频率为30kHz，如果按传统技术，即使是采用最先进的取向硅钢片，仍要加水冷，制造工艺复杂，即便是采用铁基非晶合金作磁芯，但如采用一个磁环的模式，磁环的体积也很大，实际绕制圈数多，如匝比是1500/1的电流互感器，初级绕组是1匝，次级绕组就要在磁环上绕1500匝，这样绕制的结果是绕制的次级绕组阻抗大，内阻大，为弥补误差不得不增加负载电阻的内阻，或是增加绕制初级绕组和次级绕组的漆包线的截面积，这样就限制了互感器的使用范围。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种大功率中高频电源用电流互感器，其实际绕制匝数远小于匝比数，且绕制绕组所用的导线少，绕组的内阻低，测量精度高，可用于阻值更小的负载电阻，采样信号可直接送到控制板上，参与电源的控制。
实现上述目的的一种技术方案是：一种大功率中高频电源用电流互感器，包括初级磁环，所述初级磁环的环形磁体上绕制有初级磁环二次绕组，
该大功率中高频电源用电流互感器还包括次级磁环，所述次级磁环的环形磁体上绕制有次级磁环二次绕组，绕制所述次级磁环二次绕组的导线的两端形成该大功率中高频电源用电流互感器的负载侧引出线；
绕制所述初级磁环二次绕组的导线按规定匝数绕制到所述次级磁环的环形磁体上，形成次级磁环一次绕组，且所述次级磁环一次绕组的匝数小于所述初级磁环二次绕组的匝数，以及所述次级磁环二次绕组的匝数。
进一步的，所述初级磁环的环形磁体和所述次级磁环的环形磁体均采用铁基非晶合金材料制成。
进一步的，该大功率中高频电源用电流互感器的负载侧引出线通过锡焊与该大功率中高频电源用电流互感器的负载侧引出端头连接。
进一步的，所述次级磁环的环形磁体的内径小于所述初级磁环的环形磁体的内径。
采用了本实用新型的一种大功率中高频电源用电流互感器，包括初级磁环和次级磁环，所述初级磁环的环形磁体上绕制有初级磁环二次绕组，所述次级磁环的环形磁体上绕制有次级磁环二次绕组，绕制所述次级磁环二次绕组的导线两端形成该大功率中高频电源用电流互感器的负载侧引出线；绕制所述初级磁环二次绕组的导线按规定匝数绕制到所述次级磁环的环形磁体上，形成次级磁环一次绕组，且所述次级磁环一次绕组的匝数小于所述初级磁环二次绕组的匝数，以及所述次级磁环二次绕组的匝数。其技术效果是：其体积小，重量轻，实际绕制匝数远小于匝比数，且绕制绕组所用的导线少，绕组的内阻低，测量精度高，可用于阻值更小的负载电阻，采样信号可直接送到控制板上，参与电源的控制。
附图说明
图1本实用新型一种大功率中高频电源用电流互感器的内部结构图。
图2本实用新型一种大功率中高频电源用电流互感器的外形图。
具体实施方式
请参阅图1，本实用新型的发明人为了能更好地对本实用新型的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：
本实用新型的一种大功率中高频电源用电流互感器，包括初级磁环1和次级磁环2，在初级磁环1的环形磁体上绕制有初级磁环二次绕组12，初级磁环二次绕组12的匝数为三十匝，在次级磁环2的环形磁体上绕制有次级磁环二次绕组22，次级磁环二次绕组22的匝数为五十匝。绕制初级磁环二次绕组12的导线按规定匝数绕制到次级磁环2的环形磁体上，形成次级磁环一次绕组21，且次级磁环一次绕组21的匝数小于初级磁环二次绕组12的匝数和次级磁环二次绕组22的匝数。本实施例中，次级磁环一次绕组21的匝数为一匝。
由于次级磁环二次绕组22是采用若干根漆包线，即LITS线绕制的，因此绕制在次级磁环二次绕组22的导线的两端形成了次级磁环2的引出线，即大功率中高频电源用电流互感器的负载侧引出线23，该大功率中高频电源用电流互感器的负载侧引出线23连接该大功率中高频电源用电流互感器的负载侧引出端头4。
或者说是初级磁环1和次级磁环2通过次级磁环一次绕组21建立磁场联系，初级磁环二次绕组12要按规定匝数绕制到次级磁环2的环形磁体上，在次级磁环2上作为次级磁环一次绕组21，再在次级磁环上绕制规定匝数作为次级磁环二次绕组22，并把绕制次级磁环二次绕组22的导线端部作为最终的负载侧引出线23，通过锡焊连接到大功率中高频电源用电流互感器的负载侧引出端头4上，以方便在相应的控制板上采集取样信号。
本实用新型的一种大功率中高频电源用电流互感器，采用双磁环的二次变比绕制技术，采用初级磁环1和次级磁环2，经过二次变比，在初级磁环1的环形磁体上绕三十匝初级磁环二次绕组12，经过三十倍的变比，如初级磁环一次绕组(图中未显示)上的电流为1500A，那么初级磁环二次绕组12和次级磁环一次绕组21上的电流就是50A了，再经过次级磁环2的二次变比，次级磁环一次绕组21是一匝，但次级磁环二次绕组22是五十匝，即变比五十倍，次级磁环二次绕组22的电流变成1A，次级磁环二次绕组22和初级磁环一次绕组的总绕制匝数只有80匝，远低于采用一个磁芯时要绕制的1500匝，显然材料和工作量都要少很多，而且初级磁环二次绕组12和次级磁环二次绕组22的内阻就小得多，测量精度高，负载电阻的阻值可降低，信号可直接送到控制板上，参与电源的控制。
本实施例中初级磁环1的环形磁体采用的是截面为15mm×12mm的磁芯，磁芯的材质为铁基非晶合金，内径，即一次电缆穿入孔10的直径为54mm，初级磁环二次绕组12和次级磁环一次绕组21采用的导线是线径约为5mm的LITS线。
本实施例中次级磁环2的环形磁体采用的是截面为12mm×10mm的磁芯，磁芯的材质为铁基非晶合金，内径，即二次电缆穿入孔20的直径为16mm，次级磁环二次绕组22采用的导线是由线径约为1.7mm的LITS线。
本实施例中，初级磁环1和次级磁环2在初级磁环二次绕组12、次级磁环一次绕组21和次级磁环二次绕组22绕制完成后，通过浇注，形成所需的形状，或采用分开安装模式，安装在一底板3上，底板3上设有电流互感器安装孔31。
本实用新型的一种大功率中高频电源用电流互感器，作为中高频电源上的一个部件，对中频电源的电流信号进行取样、检测，并实现对中频电源的控制。
该大功率中高频电源用电流互感器的绕制方法，包括下列步骤：
磁芯选用步骤：选用截面面积与二次侧的最大输出电压、电流的波形系数、工作电源频率、以及二次绕组的匝数匹配的环形磁芯作为初级磁环的环形磁体和次级磁环的环形磁体；初级磁环1的环形磁体或次级磁环2的环形磁体的最小截面面积Ae的计算公式为：
Vs为初级磁环1或次级磁环2二次侧的最大输出电压，单位V，本实施例中规定为5V。
Kf为波形系数，本实施例中，因为电流的波形为正弦波，所以规定为1.44。
fs为电源工作频率，单位Hz，本实施例为30kHz。
Ns为二次绕组的匝数。
Bt为环形磁芯的磁通密度，单位T，本实施例规定为0.6。
初级磁环1的环形磁体计算得到所需的最小截面面积2mm2，次级磁环2的环形磁体计算得到所需磁芯的最小截面积是1mm2，考虑到初级磁环二次绕组12和次级磁环二次绕组22所用导线的匹配性及适应更宽的频率范围，初级磁环1的环形磁体和次级磁环2的环形磁体所选的环形磁芯的截面面积均远大于理论计算的最小截面面积，实际使用上可行。
导线选用步骤，选择线径与允许最大电流密度，以及初级磁环1或次级磁环2二次侧额定电流相匹配的导线作为绕制初级磁环二次绕组12、次级磁环一次绕组21和次级磁环二次绕组22的导线，导线的最小线径Ds的计算公式为：
初级磁环二次绕组12选用线径为5mm的导线，次级磁环二次绕组22选用线径是1.5mm的导线。
绕制线圈步骤，在初级磁环1的环形磁体上，绕制初级磁环二次绕组12，并将绕制初级磁环二次绕组12的导线按规定匝数绕制到次级磁环2的环形磁体上，形成次级磁环一次绕组21，在次级磁环2环形磁体上绕制次级磁环二次绕组22；次级磁环一次绕组21的匝数小于初级磁环二次绕组12的匝数，以及次级磁环二次绕组22的匝数。
接头固定步骤：该大功率中高频电源用电流互感器的负载侧引出线23，即绕制次级磁环二次绕组22的导线的两端通过锡焊与该大功率中高频电源用电流互感器的负载侧引出端头4连接。
后处理步骤：对初级磁环1和次级磁环2进行浸绝缘漆，以及烘干处理。
封装步骤：采用一次侧穿芯浇注模式，完成该大功率中高频电源用电流互感器的封装。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
Claims (4)
1.一种大功率中高频电源用电流互感器，包括初级磁环，所述初级磁环的环形磁体上绕制有初级磁环二次绕组，其特征在于：
该大功率中高频电源用电流互感器还包括次级磁环，所述次级磁环的环形磁体上绕制有次级磁环二次绕组，绕制所述次级磁环二次绕组的导线的两端形成该大功率中高频电源用电流互感器的负载侧引出线；
绕制所述初级磁环二次绕组的导线按规定匝数绕制到所述次级磁环的环形磁体上，形成次级磁环一次绕组，且所述次级磁环一次绕组的匝数小于所述初级磁环二次绕组的匝数，以及所述次级磁环二次绕组的匝数。
2.根据权利要求1所述的一种大功率中高频电源用电流互感器，其特征在于：所述初级磁环的环形磁体和所述次级磁环的环形磁体均采用铁基非晶合金材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种大功率中高频电源用电流互感器，其特征在于：该大功率中高频电源用电流互感器的负载侧引出线通过锡焊与该大功率中高频电源用电流互感器的负载侧引出端头连接。
4.根据权利要求1所述的一种大功率中高频电源用电流互感器，其特征在于：所述次级磁环的环形磁体的内径小于所述初级磁环的环形磁体的内径。
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| CN105405626A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-03-16 | 无锡应达工业有限公司 | 一种大功率中高频电源用电流互感器及绕制方法 |
| CN108400008A (zh) * | 2017-12-31 | 2018-08-14 | 国家电网公司 | 一种磁通约束型零序电流互感器 |
| CN110967660A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-04-07 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种用于检测电流互感器的方法及*** |
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