CN213072095U - 一种纳米晶磁芯电流互感器过流保护电路 - Google Patents
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Abstract
一种纳米晶磁芯电流互感器过流保护电路涉及电流互感器过流检测技术领域，解决如何设计一种具有信号隔离功能、结构简单、价格低廉的纳米晶磁芯电流互感器过流保护电路的问题；采用电流互感器、过流比较电路、设置电流保护点处理电路，电流互感器输出端与过流比较电路的一路输入端连接，设置电流保护点处理电路的输出端与过流比较电路的另一路输入端连接；电流互感器采用纳米晶磁芯制作；采用的纳米晶磁芯具有极高的导磁率，高饱和磁感应强度，低矫顽力，低损耗，依据电磁感应原理，输入信号本身已隔离，过流保护电路采用过流比较电路对电流互感器和设置电流保护点处理电路输入的信号进行比较后，输出过流保护信号，电路结构简单、价格低廉。
Description
技术领域
本实用新型涉及电流互感器过流检测技术领域，具体来说是一种纳米晶磁芯电流互感器过流保护电路。
背景技术
纳米晶磁芯具有极高的导磁率，频率特性宽，直到30MHz高频仍有高导磁率。非常适用于EMC滤波器，共模电感，以抑制共模噪声。相对于传统软磁材料，比如铁氧体磁芯，纳米晶磁芯优势明显，高电感量，滤波效果好，体积小，铜线匝数少。在新能源领域，如太阳能逆变器，风力发电等场合也得到了广泛的应用。
纳米晶磁芯电流互感器是专门针对短路以及需要做过流保护场合设计的电流检测器件；主要功能是将一次侧大电流转换成二次侧小电流，再将二次侧小电流通过过流保护电路从而达到测量以及保护主电路的目的。
目前市场上常用的大电流过流采集用的有电流测试环、霍尔电流传感器、分流器等。市场上常用的大电流传感器价格高昂、需要信号隔离以及抗干扰，匹配的采集电路设计成本高；霍尔电流传感器存在高电流的限制且抗干扰能力弱；分流器存在非隔离的缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术中的问题而设计一种具有信号隔离功能、结构简单、价格低廉的纳米晶磁芯电流互感器过流保护电路。
本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的。
一种纳米晶磁芯电流互感器过流保护电路，包括电流互感器(T2)、过流比较电路、设置电流保护点处理电路，所述的电流互感器(T2)输出端与过流比较电路的一路输入端连接，所述的设置电流保护点处理电路的输出端与过流比较电路的另一路输入端连接；所述的电流互感器(T2)采用纳米晶磁芯制作；过流比较电路对电流互感器(T2)和设置电流保护点处理电路输入的信号进行比较后，输出过流保护信号。
采用的纳米晶磁芯具有极高的导磁率，高饱和磁感应强度，低矫顽力，低损耗，依据电磁感应原理，输入信号本身已隔离，过流保护电路采用过流比较电路对电流互感器(T2)和设置电流保护点处理电路输入的信号进行比较后，输出过流保护信号，电路结构简单、价格低廉。
作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的过流比较电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，电容C1、电容C2、电容C3，比较器(U1)；电流互感器(T2)的输出端并联在电阻R4两端；电阻R4的一端接地、另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端连接于比较器(U1)的2#端子；电阻R3的一端连接于所述的设置电流保护点处理电路的输出端、另一端连接于比较器(U1)的3#端子；比较器(U1)的8#端子接+24V电源，比较器(U1)的1#端子接地；电容C1的一端连接于比较器(U1)的2#端子、另一端与电容C2的一端连接、电容C2的另一端接在比较器(U1)的8#端子，电容C1与电容C2的连接公共点接地；电容C3的一端连接于比较器(U1)的3#端子、另一端接在比较器(U1)的1#端子；比较器(U1)的4#端子与比较器(U1)的1#端子直接连接，比较器(U1)的5#端子和6#端子悬空；电阻R1的一端接+5V电源、另一端接在比较器(U1)的7#端子，电阻R1与比较器(U1)的连接公共点作为输出过流比较电路。
作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的比较器(U1)型号为LM211。
作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的设置电流保护点处理电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，电容C4、电容C5，放大器(U2)；电阻R5的一端作为PWM信号的输入端、另一端与放大器(U2)的5#端子连接；放大器(U2)的6#端子与7#端子直接连接；电容C5的一端连接于放大器(U2)的5#端子、另一端接地；电阻R6的一端连接于放大器(U2)的7#端子、另一端连接于放大器(U2)的3#端子；放大器(U2)的8#端子接+24V电源；电容C4的一端接在放大器(U2)的8#端子、另一端接地；电阻R7的一端接在放大器(U2)的2#端子、另一端接在放大器(U2)的4#端子；放大器(U2)的4#端子接地；电阻R8接在放大器(U2)的2#端子与放大器(U2)的1#端子之间；电阻R6、电阻R7、电阻R8组成比例放大系数、电容C4为放大器(U2)供电滤波电容；放大器(U2)的1#端子作为设置电流保护点处理电路的输出端与所述的过流比较电路的电阻R3连接。
作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的放大器(U2)的型号为LM258AD的双运算放大器。
作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的电流互感器(T2)的原副边的匝比1：150。
作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的纳米晶磁芯的外径为150mm、内径为56mm、高度23mm。
本实用新型的优点在于：
(1)采用的纳米晶磁芯具有极高的导磁率，高饱和磁感应强度，低矫顽力，低损耗，依据电磁感应原理，输入信号本身已隔离，过流保护电路采用过流比较电路对电流互感器(T2)和设置电流保护点处理电路输入的信号进行比较后，输出过流保护信号，电路结构简单、价格低廉。
(2)纳米晶磁芯绕制电流传感器测试电流≥9000A，电流采集通过电阻R4采集，电路简单易于实现。
附图说明
图1为本实用新型实施例的一种纳米晶磁芯电流互感器过流保护电路的主电路图；
图2为本实用新型实施例的一种纳米晶磁芯电流互感器过流保护电路的纳米晶磁芯电流互感器的结构图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
下面结合说明书附图以及具体的实施例对本实用新型的技术方案作进一步描述：
实施例一
如图1所示，一种纳米晶磁芯电流互感器过流保护电路，包括电流互感器T2、过流比较电路、设置电流保护点处理电路；所述的电流互感器T2输出端与过流比较电路的一路输入端连接，所述的设置电流保护点处理电路的输出端与过流比较电路的另一路输入端连接；过流比较电路对电流互感器T2和设置电流保护点处理电路输入的信号进行比较后，输出过流保护信号。
所述的过流比较电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，电容C1、电容C2、电容C3，比较器U1；所述的比较器U1型号为LM211；电流互感器T2的输出端并联在电阻R4两端；电阻R4的一端接地、另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端连接于比较器U1的2#端子；电阻R3的一端连接于所述的设置电流保护点处理电路的输出端、另一端连接于比较器U1的3#端子；比较器U1的8#端子接+24V电源，比较器U1的1#端子接地；电容C1的一端连接于比较器U1的2#端子、另一端与电容C2的一端连接、电容C2的另一端接在比较器U1的8#端子，电容C1与电容C2的连接公共点接地；电容C3的一端连接于比较器U1的3#端子、另一端接在比较器U1的1#端子；比较器U1的4#端子与比较器U1的1#端子直接连接，比较器U1的5#端子和6#端子悬空；电阻R1的一端接+5V电源、另一端接在比较器U1的7#端子，电阻R1与比较器U1的连接公共点作为输出过流比较电路。
所述的设置电流保护点处理电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，电容C4、电容C5，放大器U2；所述的放大器U2的型号为LM258AD的双运算放大器；电阻R5的一端作为PWM信号的输入端、另一端与放大器U2的5#端子连接；放大器U2的6#端子与7#端子直接连接；电容C5的一端连接于放大器U2的5#端子、另一端接地；电阻R6的一端连接于放大器U2的7#端子、另一端连接于放大器U2的3#端子；放大器U2的8#端子接+24V电源；电容C4的一端接在放大器U2的8#端子、另一端接地；电阻R7的一端接在放大器U2的2#端子、另一端接在放大器U2的4#端子；放大器U2的4#端子接地；电阻R8接在放大器U2的2#端子与放大器U2的1#端子之间；电阻R6、电阻R7、电阻R8组成比例放大系数、电容C4为放大器U2供电滤波电容；放大器U2的1#端子作为设置电流保护点处理电路的输出端与所述的过流比较电路的电阻R3连接。
纳米晶磁芯电流互感器过流保护电路的工作原理：
(1)过流比较电路的电阻R4采集电流互感器T2的输出电流，通过电阻R2、电容C1滤波后输入到比较器U1；
(2)设置电流保护点处理电路将输入的PWM信号经过电阻R5、电容C1滤波后输入到放大器U2进行电压跟随和放大，再经过电阻R3、电容C3的滤波后输入到比较器U1；
(3)两路输入信号经过比较器U1输出比较结果。
如图2所示，电流互感器T2采用纳米晶磁芯制作，纳米晶磁芯的外径为150mm、内径为56mm、高度23mm，纳米晶磁芯具有极高的导磁率，高饱和磁感应强度，低矫顽力，低损耗的特点，适用于电流互感器的应用；电流互感器T2的原副边的匝比1：150，保证测试电流≥9000A。
电流互感器是整个主电路的核心，纳米晶磁芯是的电流互感器的机械骨架，同时磁芯和绕在其上的线圈绕组组成完整的电磁感应***。当大电流从磁芯中心穿过，从而产生磁场，经过电生磁、磁生电，在磁芯上的线圈上感应出电流，通过原副边的匝比1：150，得到的线圈电流为大电流的1/150的小电流，作为过流保护电路的应用，大电流持续时间短，因此不存在磁饱和的现象。由于副边感应的是电流信号，抗干扰能力强。电流信号送到过流保护电路，通过采样电阻转化成电压，通过公式转换可设置需要的过流点对应的电压值，将设置的电压值经过滤波、放大处理后与通过采样电阻转换后的电压信号比较，比较结果作为判断是否过设置点电流点的依据。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种纳米晶磁芯电流互感器过流保护电路，其特征在于，包括电流互感器(T2)、过流比较电路、设置电流保护点处理电路，所述的电流互感器(T2)输出端与过流比较电路的一路输入端连接，所述的设置电流保护点处理电路的输出端与过流比较电路的另一路输入端连接；所述的电流互感器(T2)采用纳米晶磁芯制作；过流比较电路对电流互感器(T2)和设置电流保护点处理电路输入的信号进行比较后，输出过流保护信号。
2.根据权利要求1所述的一种纳米晶磁芯电流互感器过流保护电路，其特征在于，所述的过流比较电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，电容C1、电容C2、电容C3，比较器(U1)；电流互感器(T2)的输出端并联在电阻R4两端；电阻R4的一端接地、另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端连接于比较器(U1)的2#端子；电阻R3的一端连接于所述的设置电流保护点处理电路的输出端、另一端连接于比较器(U1)的3#端子；比较器(U1)的8#端子接+24V电源，比较器(U1)的1#端子接地；电容C1的一端连接于比较器(U1)的2#端子、另一端与电容C2的一端连接、电容C2的另一端接在比较器(U1)的8#端子，电容C1与电容C2的连接公共点接地；电容C3的一端连接于比较器(U1)的3#端子、另一端接在比较器(U1)的1#端子；比较器(U1)的4#端子与比较器(U1)的1#端子直接连接，比较器(U1)的5#端子和6#端子悬空；电阻R1的一端接+5V电源、另一端接在比较器(U1)的7#端子，电阻R1与比较器(U1)的连接公共点作为输出过流比较电路。
3.根据权利要求2所述的一种纳米晶磁芯电流互感器过流保护电路，其特征在于，所述的比较器(U1)型号为LM211。
4.根据权利要求2所述的一种纳米晶磁芯电流互感器过流保护电路，其特征在于，所述的设置电流保护点处理电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，电容C4、电容C5，放大器(U2)；电阻R5的一端作为PWM信号的输入端、另一端与放大器(U2)的5#端子连接；放大器(U2)的6#端子与7#端子直接连接；电容C5的一端连接于放大器(U2)的5#端子、另一端接地；电阻R6的一端连接于放大器(U2)的7#端子、另一端连接于放大器(U2)的3#端子；放大器(U2)的8#端子接+24V电源；电容C4的一端接在放大器(U2)的8#端子、另一端接地；电阻R7的一端接在放大器(U2)的2#端子、另一端接在放大器(U2)的4#端子；放大器(U2)的4#端子接地；电阻R8接在放大器(U2)的2#端子与放大器(U2)的1#端子之间；电阻R6、电阻R7、电阻R8组成比例放大系数、电容C4为放大器(U2)供电滤波电容；放大器(U2)的1#端子作为设置电流保护点处理电路的输出端与所述的过流比较电路的电阻R3连接。
5.根据权利要求4所述的一种纳米晶磁芯电流互感器过流保护电路，其特征在于，所述的放大器(U2)的型号为LM258AD的双运算放大器。
6.根据权利要求1所述的一种纳米晶磁芯电流互感器过流保护电路，其特征在于，所述的电流互感器(T2)的原副边的匝比1：150。
7.根据权利要求1所述的一种纳米晶磁芯电流互感器过流保护电路，其特征在于，所述的纳米晶磁芯的外径为150mm、内径为56mm、高度23mm。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113671409A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-11-19 | 厦门京福通信有限公司 | 一种电流采集保护电路 |
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2020
- 2020-09-25 CN CN202022132884.XU patent/CN213072095U/zh active Active
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