《可線上安裝的電流感測器及其製作方法》是王鵬於2013年2月5日申請的專利，該專利的公布號為CN103149412A，授權公布日為2013年6月12日，發明人是王鵬。
《可線上安裝的電流感測器及其製作方法》其中電流感測器包括，環形磁芯，用於感應至少兩根待測導線周圍的磁場；其中，所述環形磁芯由磁性帶材環繞待測導線現場繞制，繞制後所述待測導線全部位於所述環形磁芯內；其中，至少兩根待測導線無漏電情況下的空間電磁場為零；線圈，繞設在所述環形磁芯上，用於感應所述環形磁芯中的磁場並產生電流信號輸出給信號處理電路；信號處理電路，接收所述電流信號並處理、計算出所述電流信號的電流值輸出給顯示裝置；顯示裝置，接收並顯示所述電流值。安裝的時候無需拉閘斷電，可完成線上檢測；同時，所述環形磁芯由多層磁性帶材構成，製作的所述環形磁芯的磁阻小，進而使得測量精度和解析度較高。
2016年9月，《可線上安裝的電流感測器及其製作方法》獲得第二屆吉林省專利獎優秀獎。
（概述圖為《可線上安裝的電流感測器及其製作方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：可線上安裝的電流感測器及其製作方法
- 申請人：王鵬
- 申請號：2013100455553
- 申請日：2013年2月5日
- 公布號：CN103149412A
- 公布日：2013年6月12日
- 發明人：王鵬
- 地址：吉林省吉林市長春路169號東北電力大學
- Int.Cl.：G01R19/00(2006.01)I、G01R3/00(2006.01)I
- 代理機構：北京三聚陽光智慧財產權代理有限公司
- 代理人：寇海俠
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
感測器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，並能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。電流感測器就是能感受到被測電流並轉換成可用輸出信號的感測器。用電流感測器提取電流信號簡便而快捷，是現代電子與電磁技術領域中常用的技術。
從安裝過程上區分，電流感測器分為穿心式電流感測器和卡鉗式電流感測器，其中，穿心式電流感測器使用時須把導線的一頭穿過電流感測器，卡鉗式電流感測器使用時感測器可從導線中間位置上安裝。穿心式電流感測器的優點在於能夠高精度地檢測到微弱電流，但不足在於，在安裝穿心式電流感測器時，由於要將導線由一頭穿過電流感測器孔中，所以要在開路的條件下進行，但有些場合是不允許開路的。卡鉗式電流感測器的優點在於便於安裝與拆卸，但不足在於，將電流感測器的鐵芯做成可拆、裝時，需要把鐵芯切割開，這樣就導致鐵芯之間有了空氣隙，從而使磁阻大大增加，這使得感測器的測量精度隨著磁阻的增加而大大下降。
中國專利文獻CN2691026Y公開了一種對插式高精度電流互感器，該互感器採用的是片狀疊層對插式結構，互感器的鐵芯形狀為二個半圓環形，每個半圓環形芯體插接件由片狀芯材件交叉疊加而成，疊加後在端部的形狀成叉指型，組裝時對插形成圓環芯體結構。該互感器雖然方便拆裝，但由於在將半圓環形芯體插接件對插時，半圓環形芯體的連線部位存在著微小的空氣隙，而空氣隙的磁導率要比鐵芯磁導率低幾十千倍甚至幾百千倍，這就使得對插後的環形芯體內部的磁阻由於空氣隙的存在而大大增加，進而導致互感器測量電流的精度與解析度隨著磁阻的增加而大大下降，跟2013年2月之前的卡鉗式電流互感器類似，上述專利文獻公開的對插式高精度電流互感器的精度和解析度低，不能用於線上測量微安級的微弱電流。
發明內容
專利目的
《可線上安裝的電流感測器及其製作方法》所要解決的技術問題是2013年2月之前技術中的卡鉗式電流互感器和對插式高精度電流互感器由於在連線部位存在空氣隙導致電流互感器的磁阻增大帶來的電流互感器精度和解析度較低的技術問題，從而提供一種可線上檢測導線中微弱電流的電流感測器及其製作方法。
技術方案
《可線上安裝的電流感測器及其製作方法》提供一種可線上安裝的電流感測器，包括，環形磁芯，用於感應至少兩根待測導線周圍的磁場；其中，所述環形磁芯由磁性帶材環繞待測導線現場繞制，繞制後所述待測導線全部位於所述環形磁芯內；其中，至少兩根待測導線無漏電情況下的空間合成電磁場為零；線圈，繞設在所述環形磁芯上，用於感應所述環形磁芯中的磁場並產生電流信號輸出給信號處理電路；信號處理電路，接收所述電流信號並處理、計算出所述電流信號的電流值輸出給顯示裝置；顯示裝置，接收並顯示所述電流值。
所述磁性帶材為坡膜合金帶材。所述坡膜合金帶材帶材的厚度在8微米-10微米之間。同時，提供一種可線上安裝的電流感測器的製作方法，包括如下步驟：製做環形磁芯；繞制線圈；設定信號處理電路和顯示裝置；其中，製做所述環形磁芯具體包括如下步驟：S1：環繞待測導線設定可拆卸環形骨架，設定後所述待測導線位於所述可拆卸環形骨架內；S2：在所述環形骨架的外表面繞制磁性帶材形成環形磁芯；S3：密封所述環形磁芯。
所述步驟S1中,還包括如下步驟：S10：在待測導線附近安放殼體，所述殼體上靠近所述待測導線的位置設定有安裝孔，並且所述安裝孔的方向和所述待測導線的長度方向垂直，將一個半圓形支架插入所述安裝孔中使得所述支架的兩端外露將所述待測導線包入；然後再將另外一個半圓形支架與前一個半圓形支架安裝在一起，形成一個完整的可拆卸環形骨架。
所述步驟S10中，還包括將所述信號處理電路和所述線圈設定於所述殼體內的步驟，其中，所述線圈在所述殼體內環繞所述安裝孔設定。步驟S10中，所述殼體設定於待測導線底部，所述待測導線置於所述殼體上表面上並被所述殼體支撐，所述安裝孔靠近所述殼體的頂部設定。在所述步驟S2中，所述磁性帶材為坡膜合金帶材。所述坡膜合金帶材帶材的厚度在8微米-10微米之間。
改善效果
《可線上安裝的電流感測器及其製作方法》的上述技術方案相比2013年2月之前的技術具有以下優點：
（1）該發明所述可線上安裝的電流互感器，包括環形磁芯，所述環形磁芯由磁性帶材環繞待測導線現場繞制，繞制後所述待測導線全部位於所述環形磁芯內；其中，至少兩根待測導線無漏電情況下的空間電磁場為零；這樣環形磁芯由磁性帶材環繞待測導線現場繞制而成，檢測的時候無需拉閘斷電，可完成線上安裝；同時，所述環形磁芯由多層磁性帶材構成，相鄰兩層磁性帶材之間緊密貼合，每一層磁性帶材上在其圓周方向不存在空氣隙，所述環形磁芯的磁阻小，進而使得該發明的可線上安裝的電流感測器的測量精度和解析度較高，具備了穿心式感測器測量精度高和卡鉗式感測器可線上安裝的優點。
（2）該發明所述坡膜合金帶材的厚度在8微米-10微米之間，保證了導磁帶材的柔性，便於現場手工繞制，方便實施。
附圖說明
圖1是該發明一個實施例的一種可線上安裝的電流感測器的結構示意圖；
圖2是圖1所示可線上安裝的電流感測器中使用的環形磁芯的製作方法流程圖；
圖3為該發明一個實施例的殼體的一種結構示意圖；
圖4為安裝有環形骨架的殼體打開後的結構示意圖。
圖中附圖示記表示為：1-環形磁芯，11－可拆卸環形骨架，12－安裝孔，2-線圈，3-待測導線，4-信號處理電路，5－顯示裝置。
權利要求
1.一種可線上安裝的電流感測器，其特徵在於，包括，環形磁芯，用於感應至少兩根待測導線周圍的磁場；其中，所述環形磁芯由磁性帶材環繞待測導線現場繞制，繞制後所述待測導線全部位於所述環形磁芯內；其中，至少兩根待測導線無漏電情況下的空間合成電磁場為零；線圈，繞設在所述環形磁芯上，用於感應所述環形磁芯中的磁場並產生電流信號輸出給信號處理電路；信號處理電路，接收所述電流信號並處理、計算出所述電流信號的電流值輸出給顯示裝置；顯示裝置，接收並顯示所述電流值。
2.根據權利要求1所述的可線上安裝的電流感測器，其特徵在於，所述磁性帶材為坡膜合金帶材。
3.根據權利要求2所述的可線上安裝的電流感測器，其特徵在於，所述坡膜合金帶材帶材的厚度在8微米-10微米之間。
4.一種權利要求1所述可線上安裝的電流感測器的製作方法，其特徵在於，包括如下步驟：製做環形磁芯；繞制線圈；設定信號處理電路和顯示裝置；其中，製做所述環形磁芯具體包括如下步驟：S1：環繞待測導線設定可拆卸環形骨架，設定後所述待測導線位於所述可拆卸環形骨架內；S2：在所述環形骨架的外表面繞制磁性帶材形成環形磁芯；S3：密封所述環形磁芯。
5.根據權利要求4所述的可線上安裝的電流感測器的製作方法，其特徵在於，所述步驟S1中,還包括如下步驟：S10：在待測導線附近安放殼體，所述殼體上靠近所述待測導線的位置設定有安裝孔，並且所述安裝孔的方向和所述待測導線的長度方向垂直，將一個半圓形支架插入所述安裝孔中使得所述支架的兩端外露將所述待測導線包入；然後再將另外一個半圓形支架與前一個半圓形支架安裝在一起，形成一個完整的可拆卸環形骨架。
6.根據權利要求5所述的可線上安裝的電流感測器的製作方法，其特徵在於，所述步驟S10中，還包括將所述信號處理電路和所述線圈設定於所述殼體內的步驟，其中，所述線圈在所述殼體內環繞所述安裝孔設定。
7.根據權利要求6所述的可線上安裝的電流感測器的製作方法，其特徵在於，步驟S10中，所述殼體設定於待測導線底部，所述待測導線置於所述殼體上表面上並被所述殼體支撐，所述安裝孔靠近所述殼體的頂部設定。
8.根據權利要求4－7任一所述的可線上安裝的電流感測器的製作方法，其特徵在於，在所述步驟S2中，所述磁性帶材為坡膜合金帶材。
9.根據權利要求8所述的可線上安裝的電流感測器的製作方法，其特徵在於，所述坡膜合金帶材帶材的厚度在8微米-10微米之間。
實施方式
如圖1所示，為該發明一個實施例的一種可線上安裝的電流感測器的結構，該發明一個實施例的一種可線上安裝的電流感測器包括：
環形磁芯1，用於感應兩根待測導線3周圍的磁場；其中，所述環形磁芯1由磁性帶材環繞待測導線3現場繞制，繞制後所述待測導線3全部位於所述環形磁芯1內；該實施例中，所述兩根待測導線3為流進和流出同一個用電設備的兩根直流導線，在無漏電情況下的所述兩根導線的空間合成電磁場為零；作為具體的實施方式，所述磁性帶材為厚度在8微米-10微米之間的坡膜合金帶材；所述坡膜合金帶材的厚度在8微米-10微米之間，保證了導磁帶材的柔性，便於現場手工繞制，方便實施。
線圈2，繞設在所述環形磁芯1上，用於感應所述環形磁芯1中的磁場並產生電流信號輸出給信號處理電路4。信號處理電路4，接收所述電流信號並處理、計算出所述電流信號的電流值輸出給顯示裝置5；其中在檢測直流信號時需要採用調製方式，此時所述信號處理電路4具體包括依次連線的勵磁方波調製電路、整形電路和處理器，所述勵磁方波調製電路用於對接收到的所述線圈2輸出的電流信號進行調製，得到近似方波信號，整形電路用於對所述近似方波信號進行調整，得出規則的方波信號；所述處理器用於接收所述方波信號，並根據預先標定的結果和所述方波信號計算出電流值。在處理交流信號時，所述信號處理電路4具體包括依次連線的濾波電路、信號放大電路和A/D轉換電路和CPU，線圈2輸出的電流信號經濾波、放大和A/D轉換後輸出給CPU，進而CPU計算出電流值。顯示裝置5，接收並顯示所述電流值。
當然作為該發明的其它實施例，所述環形磁芯1可由其它厚度的坡膜合金帶材現場繞制，或者其它可繞設的磁性帶材繞制，坡膜合金帶材只是目前便於繞制最佳的磁性帶材，其它同上述實施例，同樣能實現該發明的目的，屬於該發明的保護範圍。
這樣環形磁芯1由磁性帶材環繞待測導線3現場繞制而成，安裝的時候無需拉閘斷電，可完成線上檢測；同時，所述環形磁芯1由多層磁性帶材構成，相鄰兩層磁性帶材之間緊密貼合，每一層磁性帶材上在其圓周方向不存在空氣隙，所述環形磁芯1的磁阻小，進而使得該發明的可線上安裝的電流感測器的測量精度和解析度較高。同時具備了穿心式感測器測量精度高和卡鉗式感測器可線上檢測的優點。
上述實施例中所述可線上安裝的電流感測器的製作方法，包括如下步驟：製作環形磁芯1，所述環形磁芯1用於感應至少兩根待測導線3周圍的磁場；其中，所述環形磁芯1由磁性帶材環繞待測導線3現場繞制，繞制後所述待測導線3全部位於所述環形磁芯1內；其中，至少兩根待測導線3無漏電情況下的空間合成電磁場為零。
繞制線圈2：繞設在所述環形磁芯1上，用於感應所述環形磁芯1中的磁場並產生電流信號輸出給信號處理電路。製作信號處理電路和顯示裝置，其中，所述信號處理電路接收所述電流信號並處理、計算出所述電流信號的電流值輸出給顯示裝置，所述顯示裝置接收並顯示所述電流值。
作為一種具體實施方式，參見圖2、圖3和圖4所示，所述環形磁芯1的製作方法，具體包括如下步驟：
S1：環繞兩根所述待測導線3設定可拆卸環形骨架11，設定後所述待測導線3位於所述可拆卸環形骨架11內；該實施例中，所述可拆卸環形骨架11為軸狀。作為一種具體實施例，環繞兩根所述待測導線3設定可拆卸環形骨架11，具體包括：在兩根所述待測導線3底部安放殼體，所述待測導線3置於所述殼體上表面上並被所述殼體支撐，靠近所述殼體的頂部設定有安裝孔12，並且所述安裝孔12的方向和所述待測導線3的長度方向垂直，將一個半圓形支架插入所述安裝孔12中使得所述支架的兩端外露將所述待測導線3包入；然後再將另外一個半圓形支架與前一個半圓形支架通過插接安裝在一起，形成一個完整的可拆卸環形骨架11；並且，所述信號處理電路4和所述線圈2設定於所述殼體內，所述線圈2環繞所述安裝孔12設定，使得所述線圈2繞設在可拆卸環形骨架11上；
S2：在所述環形骨架的外表面繞制磁性帶材形成環形磁芯1，具體是先將所述磁性帶材的一端固定在所述環形骨架的外表面上，然後將磁性帶材的另一端穿過所述安裝孔12完成一圈繞制。
S3：密封所述環形磁芯1。作為該發明所述可線上安裝的電流感測器的其它製作方法，所述殼體的結構同上述實施例，唯一不同的是，所述殼體通過一個支架懸掛設定在所述待測導線3的正上方，或者通過固定裝置固定在所述待測導線3的側面，同樣能實現該發明的目的，屬於該發明的保護範圍。
上述實施例中僅僅通過檢測兩根直流導線為例，對發明的所述可線上安裝的電流感測器及其製作方法進行了說明，該發明的所述可線上安裝的電流感測器同樣可以實現對交流電進行檢測，此時，所述環形磁芯環繞三相導線設定，相鄰的兩相導線相位呈一百二十度設定。
榮譽表彰
2016年9月，《可線上安裝的電流感測器及其製作方法》獲得第二屆吉林省專利獎優秀獎。
