精密隔離型智能電流互感器的研制與應用

何　帆　魏　喬

[摘要]對精密自動補償電流互感器的原理進行闡述,設計新穎。

[關鍵詞]線圈 運放 單片機

中圖分類號:TP2文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0910020-01

因為大功率電流源研制的制約,交流大電流電流表和電能表的大規模同時多只測量與計量一直是個比較復雜的問題,本文作者根據多年參與研制與生產的經驗,對精密隔離型智能電流互感器的研制與應用做以簡要闡述。

一、基本原理框圖

當電流I1流入時,在電流互感器二次側感應出電流I2,比值K=I1/I2的大小由線圈的比值決定,當比值與設計值有細微偏離時候,檢測線圈3將剩余的磁場檢測出,將檢測出的電流經過放大,然后又送回互感器線圈4,互感器線圈4作為補償線圈的作用,這樣經過檢測和補償線圈,使互感器二次側漏電磁工作在負反饋的工作狀態下,保證二次側漏磁基本為零,從而保證K值基本精度達到理想級別,經過實踐實際誤差能達到0.01%以上。

由于受互感器的鐵心材質的限制,在大電流和小電流時或者在某個電流點時,由于漏磁嚴重,補償線圈檢測出來的信號經過放大后,會產生嚴重失真,導致補償效果非常差,于是在實際應用中采用單片機進行智能補償。

用更高級級別的電流儀表對各個電流點進行測量K值,同時單片機1也測量二次電流(由于R1阻值很大,對二次電流I2的輸出的影響可忽略不計),當測量值與理論值的誤差超過設計的范圍時候,單片機1記錄各個電流點的差值,單片機1將此差值送給單片機2(單片機一、二可合用一個單片機),單片機2將對應不同電流點的修正值通過編程預置于ROM中,通過查表自動取修正值,修正值經過D/A進行數模轉換,然后進行放大后再送入補償電路,從而達到修正漏磁的功能。

單片機1可以作為顯示用,同時設置模糊查詢功能,假如理論比值為5時候,可以設置在顯示4.95-5.05之間,單片機2就可以查詢ROM中5點的預置修正值進行修正,從而達到精確補償的目的。

二、實際應用

以上可以做成單體互感器件,可以做為電流的精密測量;也可以對電流的二次變送作為控制使用,同時也可以在大規模的電能表和電表的測量的時候可以串聯使用,便于電流電壓連在一起的電能表進行自動電流電壓隔離測量。

三、結束語

互感器盡量選擇高質量的玻鏌合金互感器;在編程的時候,盡可能細化,保證補償信號不失真。

參考文獻:

[1]何立明主編,《單片機應用技術選編》,北京航空航天大學出版社,1998.

作者簡介:

何帆(1973-),男,漢族,河南信陽人,本科,助工,就職于中國核電工程有限公司鄭州分公司,主要研究方向:核電站設備安裝;魏喬(1975-),男,漢族,河南駐馬店人,本科,助理實驗師,就職于河南工業大學工程訓練中心,主要從事電子電工教學及內圓磨床和臺鉆系列的設計與生產。