電流互感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種電流互感器。所述電流互感器包括有初級線圈、鐵芯和次級線圈，該次級線圈絕緣繞設(shè)于所述鐵芯外部，并引出電流輸出引線，所述初級線圈為一體成型式的U型結(jié)構(gòu)，該U型結(jié)構(gòu)的兩端部分別具有可直接與外部測量線路電連接的電流接入端、而所述鐵芯和次級線圈絕緣套設(shè)于所述U型結(jié)構(gòu)的底部。本實用新型可提高生產(chǎn)效率，增強接線可靠性和產(chǎn)品穩(wěn)定性，提升性能指標，節(jié)約生產(chǎn)成本。
【專利說明】電流互感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電能檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種電流互感器。

【背景技術(shù)】
[0002]電能表是測量各種電學量(如電流、電壓等)的儀表。電能表的電流檢測功能主要通過電能表內(nèi)部的電流互感器實現(xiàn)，電流互感器將測量線路中的電流變成電能表計量芯片可以直接檢測的微電流。電流互感器一般主要由初級線圈、鐵芯、次級線圈組成，初級線圈接在被測電流線路上，通過電磁感應，次級線圈感應輸出的電流信號供儀器儀表測量用。
[0003]作為電能表內(nèi)部一部分，傳統(tǒng)的電流互感器的安裝方式如下:在其初級線圈的兩端部留有兩個螺釘安裝孔，通過螺釘固定在電能表端鈕盒內(nèi)的兩個電流端子上。由于電流互感器的初級線圈尺寸比較小，考慮到次級線圈和鐵芯的固定，在次級線圈上加一個塑料外殼。根據(jù)電能表溫升要求，電流互感器工作時的最大溫升不能超過25K，而上述傳統(tǒng)的電流互感器內(nèi)阻一般達到1000微歐左右，而一次導體(初級線圈)截面積則在20平方毫米以下。因此，受限于結(jié)構(gòu)尺寸、安裝方式、初級線圈的型式等多個方面的因素，傳統(tǒng)的電流互感器一般只能應用于計量電流最大為100A的電能表，其計量精度一般是0.1級。
[0004]隨著電力用戶需求的不斷提高，電能表向?qū)捰嬃糠秶?、大電流等趨勢發(fā)展，為適應新型寬量程大電流的電能表的需求，對電流互感器的設(shè)計和制造也帶來了以下問題:
[0005]1.在電能表外表殼尺寸有限的情況下，電流互感器的尺寸受到限制，所以電流互感器外徑應在40mm以內(nèi)。
[0006]2.計量范圍最大需要達到200A，由于通過電流大，電流互感器的接觸電阻必須小于100微歐，這樣電能表和電流互感器的溫升才能控制在25K內(nèi)。
[0007]3.電能表按GB/T17215系列標準要求，需要互感器具有抗直流分量能力。
[0008]在現(xiàn)有技術(shù)中，最常見的滿足上述要求的大電流互感器，是一種采用多段組合式的初級線圈的電流互感器，其制造工藝流程如下:
[0009]將內(nèi)孔尺寸小于18mm的次級線圈，穿在一根導體截面積大于70平方毫米的導線或銅棒上后，將導線或銅棒折彎成U型，形成U型結(jié)構(gòu)的初級線圈，并在其兩端部焊接連接片，寬度變成18-20mm，厚度按照規(guī)定要求，整個導體每個部份截面積均應大于70平方毫米。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)的電能表通常采用以下接線方式:電流互感器上設(shè)有兩個安裝孔，通過兩個螺釘固定在電能表內(nèi)部的接線端子上，外部接線直接插入接線端子孔內(nèi)。這種接線方式的電能表接觸電阻在250微歐左右，且存在電能表內(nèi)部接線在大電流沖擊、或有可能固定不可靠的情況產(chǎn)生電能表燒壞的危險。
[0011]由于互感器內(nèi)阻的控制要求，這種互感器焊接工作要求高，工作量較大，效率很低，成本很高，另外，導體截斷以后對焊接不好，會使其過電流能力大幅度下降，在大電流狀態(tài)下工作的溫升非常高，引起表內(nèi)迅速發(fā)熱，無法長時間使用，并且，由于采用焊接方式，初級線圈和次級線圈安裝較困難。實用新型內(nèi)容
[0012]本實用新型所解決的技術(shù)問題是，提供一種電流互感器，該電流互感器可提高生產(chǎn)效率，增強接線可靠性和產(chǎn)品穩(wěn)定性，提升性能指標，節(jié)約生產(chǎn)成本。
[0013]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型公開了以下方案:
[0014]一種電流互感器，包括有初級線圈、鐵芯和次級線圈，該次級線圈絕緣繞設(shè)于所述鐵芯外部，并引出電流輸出引線，所述初級線圈為一體成型式的U型結(jié)構(gòu)，該U型結(jié)構(gòu)的兩端部分別具有可直接與外部測量線路電連接的電流接入端、而所述鐵芯和次級線圈絕緣套設(shè)于所述U型結(jié)構(gòu)的底部。
[0015]優(yōu)選地，每個所述電流接入端上分別設(shè)有若干道槽口。
[0016]優(yōu)選地，所述初級線圈與次級線圈之間通過環(huán)氧樹脂膠黏劑粘接。
[0017]優(yōu)選地,所述次級線圈的外側(cè)還套設(shè)有絕緣熱縮管。
[0018]優(yōu)選地,所述初級線圈為純銅材質(zhì)。
[0019]優(yōu)選地，所述初級線圈的長度為115-125毫米，橫截面積不小于70平方毫米；所述次級線圈的外徑不大于40毫米，內(nèi)徑為17-19毫米。
[0020]優(yōu)選地，在所述U型結(jié)構(gòu)的電流接入端與底部之間還設(shè)有安裝孔。
[0021]優(yōu)選地，所述初級線圈兩端部的高度小于其底部的高度、寬度則大于其底部的寬度。
[0022]優(yōu)選地，所述鐵芯的材質(zhì)為經(jīng)退火工藝處理的鐵基納米晶合金。
[0023]本實用新型的有益效果是:
[0024]本實用新型的實施例通過采用一體成型式結(jié)構(gòu)的初級線圈,初級線圈的電流接入端延長到直接與接入電流導線接觸，從而提高了生產(chǎn)效率，增強了接線可靠性和產(chǎn)品穩(wěn)定性，提升了性能指標，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1是本實用新型的電流互感器一個實施例的正面示意圖。
[0027]圖2是本實用新型的電流互感器一個實施例的側(cè)面示意圖。
[0028]圖3是本實用新型的電流互感器一個實施例中初級線圈的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]附圖標記說明:
[0030]I—初級線圈；2—鐵芯；3—次級線圈；4—輸出引線；5—安裝孔；6—環(huán)氧樹脂膠黏劑；7—絕緣熱縮管。
[0031]11 —端部；12 —底部；10 —電流接入端；101 —槽口。

【具體實施方式】
[0032]下面參考圖1-圖3詳細描述本實用新型提供的電流互感器的一個實施例；如圖1所示，本實施例主要包括有初級線圈1、鐵芯2和次級線圈3，該次級線圈3絕緣繞設(shè)于所述鐵芯2外部，并引出電流輸出引線4。所述初級線圈I為一體成型式的U型結(jié)構(gòu)，該U型結(jié)構(gòu)的兩端部11分別具有可直接與外部測量線路電連接的電流接入端10，而所述鐵芯2和次級線圈3絕緣套設(shè)于所述U型結(jié)構(gòu)的底部12。
[0033]初級線圈I采用的一體成型的結(jié)構(gòu)，增強了可靠性、提高了生產(chǎn)效率、節(jié)約了成本、更加適合大批量生產(chǎn)。
[0034]而電流接入端10直接與外部測量線路電連接，即與接入的電流導線直接接觸，大大減少了電流互感器的內(nèi)部螺釘聯(lián)接，將接觸電阻降到了最低，從而大大提高了可通過電流，增大了電能表的計量范圍。
[0035]具體實現(xiàn)時，由于本實施例的電流接入端10在工作時與外部測量線路接入的電流導線直接接觸，為保證接觸可靠性和穩(wěn)定性考慮，每個所述電流接入端10還上分別設(shè)有若干道槽口 101，利用所述槽口 101，可將與其電連接的電流導線不平整的地方變成更多點線接觸，確保了其足夠的接線強度和接觸面積。
[0036]另外，在所述U型結(jié)構(gòu)電流接入端10和尾部之間還設(shè)有安裝孔5，電流互感器整體可利用穿過安裝孔5的螺釘固定于電能表結(jié)構(gòu)件上。
[0037]進一步地，所述初級線圈3與次級線圈I之間通過環(huán)氧樹脂膠黏劑6粘接固定。
[0038]更進一步地，所述次級線圈的外側(cè)還套設(shè)有絕緣熱縮管7。
[0039]作為本實施例的一個優(yōu)選實施方式，所述初級線圈I可采用純銅材質(zhì)，銅材具有較好延展性和折彎性，只需冷沖壓加工即可成型；所述鐵芯2的材質(zhì)可采用經(jīng)退火工藝處理的鐵基納米晶合金，這種鐵芯精度高、線性好、電流隔離能力強、線性輸出電流精度高、具有抗直流分量特性。
[0040]具體實現(xiàn)時，所述初級線圈I的長度可為115-125毫米，最好在120毫米左右，橫截面積可為70平方毫米以上，且其兩端部11的高度小于其底部12的高度、寬度則大于其底部12的寬度。次級線圈3的外徑不大于40毫米，內(nèi)徑可為17-19毫米，最好在18毫米左右。鐵芯2和次級線圈3可為2 (200) Ai 0.5mA，精度0.1級。
[0041]下面詳細描述本實施例的初級線圈(一次導體)的加工工藝。
[0042]初級線圈I采用純銅的方銅棒一體成型加工，其中，電流接入端10采用沖壓加工，并直接在電流接入端10沖壓形成多條槽口 101 ;通過鉆孔、攻牙加工出安裝孔5 ;通過沖壓折彎的方式加工出U型結(jié)構(gòu)的底部12。
[0043]由于銅材具有較好延展性和折彎性，上述一體成型的沖壓和折彎機械加工方式，只需冷沖壓加工即可成型，具有以下優(yōu)點:
[0044](a)加工方法簡單可靠，沖壓成型尺寸精準、誤差可控；
[0045](b)減少銅焊或釬焊的加工方法，更加適合大批量生產(chǎn)，提升生產(chǎn)效率；
[0046](C)加工過程無多余廢料，節(jié)約成本。
[0047]下面詳細描述本實施例的鐵芯和次級線圈的加工工藝。
[0048]鐵芯2采用高導磁率的鐵基納米晶材料，經(jīng)特殊退火工藝處理制成。制成的鐵芯2經(jīng)繞漆包線加工成次級線圈3后，采用環(huán)氧樹脂膠黏劑6直接粘接固定在初級線圈I的底部，另外，次級線圈3的外側(cè)采用聚烯烴材質(zhì)的熱收縮套管7封包。一次線圈I的橫截面積70平方毫米，最大電流可達200A。考慮到一次線圈I的大小和強度，二次線圈3的外徑控制在40mm以內(nèi)、內(nèi)孔尺寸控制在18mm左右。
[0049]與現(xiàn)有技術(shù)采用的塑料外殼固定方式相比，這種加工工藝更加方便、成本更低、產(chǎn)品外形尺寸更小。
[0050]下面詳細描述本實施例的工作原理。
[0051]工作時，外部測量線路中的電流從接入的電流導線經(jīng)初級線圈I流過，在鐵芯2和次級線圈3形成感應電流，經(jīng)輸出引線4接入到電能表的的計量采樣電阻及計量芯片中。
[0052]本實施例中，電流互感器的形成的內(nèi)阻從兩個方面考慮:
[0053]其一是初級線圈I本身的電阻:根據(jù)純銅的材料性能，其電阻率P =0.017 Qmm2/m，銅棒長度約為120mm，其中最小截面積大于70mm2，計算得到端子內(nèi)阻大于29.21ιιΩ。
[0054]其二是初級線圈I與接入的電流導線之間的接觸電阻:經(jīng)試驗，采用VA法測量到的電流導線與電流接入端10之間的接觸電阻約為15ιιΩ。
[0055]因此，電能表的電流回路每相內(nèi)阻為291^+151^*2=591^，在最大電流200八時每相功耗為2.4W，三相共7.2W，可將溫升控制在25Κ以內(nèi)。
[0056]試驗證明，本實施例提供的電流互感器可達到從0.02Α到200Α的寬計量范圍，標準輸出電流輸出0.5πιΑ/10Ω，各項角差和比差的誤差要求均滿足0.1級的要求。
[0057]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0058]一體成型的初級線圈結(jié)構(gòu)和次級線圈的固定粘接方式，提高了生產(chǎn)效率，減少了材料浪費，節(jié)約了制造成本；
[0059]初級線圈的電流接入端延長到與電能表接入電流導線直接接觸，減少了電能表內(nèi)部的固定螺釘，大大減小了接觸電阻和大電流的發(fā)熱量，控制了溫升，提升了性能指標；內(nèi)阻控制在60u Ω以內(nèi)，達到200A計量的內(nèi)阻控制要求，滿足200A的三相電能表和單相電能表的使用；
[0060]無需塑料外殼，電流互感器外徑可控制在40mm以內(nèi)，節(jié)約了空間和成本，且使用方便；
[0061]可涵蓋200A電流以下各種規(guī)格，輸出穩(wěn)定；
[0062]鐵基納米晶材質(zhì)的鐵芯，提聞了互感的導磁率，增強了抗直流分量的能力等各項計量指標。
[0063]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電流互感器，包括有初級線圈、鐵芯和次級線圈，該次級線圈絕緣繞設(shè)于所述鐵芯外部，并引出電流輸出引線，其特征在于，所述初級線圈為一體成型式的U型結(jié)構(gòu)，該U型結(jié)構(gòu)的兩端部分別具有可直接與外部測量線路電連接的電流接入端、而所述鐵芯和次級線圈則絕緣套設(shè)于所述U型結(jié)構(gòu)的底部。
2.如權(quán)利要求1所述的電流互感器，其特征在于，每個所述電流接入端上分別設(shè)有若干道槽口。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電流互感器，其特征在于，所述初級線圈與次級線圈之間通過環(huán)氧樹脂膠黏劑粘接。
4.如權(quán)利要求3所述的電流互感器，其特征在于，所述次級線圈的外側(cè)還套設(shè)有絕緣熱縮管。
5.如權(quán)利要求1所述的電流互感器，其特征在于，所述初級線圈為純銅材質(zhì)。
6.如權(quán)利要求2所述的電流互感器，其特征在于，所述初級線圈的長度為115-125毫米，橫截面積不小于70平方毫米；所述次級線圈的外徑不大于40毫米，內(nèi)徑為17-19毫米。
7.如權(quán)利要求1所述的電流互感器，其特征在于，在所述U型結(jié)構(gòu)的電流接入端與底部之間還設(shè)有安裝孔。
8.如權(quán)利要求1所述的電流互感器，其特征在于，所述初級線圈兩端部的高度小于其底部的高度、寬度則大于其底部的寬度。
9.如權(quán)利要求1所述的電流互感器，其特征在于，所述鐵芯的材質(zhì)為經(jīng)退火工藝處理的鐵基納米晶合金。
【文檔編號】H01F38/30GK204029600SQ201420498555
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】李偉華, 黃懷東, 溫克歡, 姜林福, 金毅, 莊偉祥, 唐義鋒 申請人:深圳供電局有限公司