專利名稱：電流測量裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及如美國專利第5，008，612號所描述之類型的電流測量裝置，該文件公開的內容為本發(fā)明整體的一個組成部分。
更具體地，本發(fā)明涉及一種電流測量裝置，它包括第一和第二電流互感器，各互感器均有一磁芯、與磁芯相耦合的一個初級導體或線圈和一個次級線圈;所述兩個初級線圈或導體被連接以傳送被測電流。第一和第二互感器的次級線圈匝數相等且以相互串聯方式連接。使得由被測電流在所述次級線圈內感生的電流沿同一方向流動。一個電流發(fā)生器，具有一個與第一電流互感器的所述次級線圈相連接的輸出端，用以向該互感器饋送包含有能驅動相應磁芯交替地處于兩種相反的飽和狀態(tài)的磁化電流分量的電流。還有一個用于通過磁化電流分量控制所述電流發(fā)生器的裝置，和用于測量第二電流互感器次級線圈中電流流動的測量裝置，該電流與被測電流成正比。
在上述類型的電流測量裝置中，希望將磁化電流分量與被用來測量在初級導體內電流流動的電流分量相分離，還希望補償其它影響測量的因素，如第二電流互感器次級線圈上的壓降和該裝置內放大器漂移電壓的變化等。
為了改進這種電流測量裝置的性能，已經開發(fā)了多種裝置，但它們看來都不能給出足夠的分離或被償，而且很難控制和調整，這使該裝置不適于成批生產，也不宜用于相對寬的溫度范圍。
本發(fā)明的主要目的在于，提供一種上述類型的電流測量裝置，它可以獲得一個除去了任何殘存的磁化電流和由其引起的任何變化的測量信號，還可以自動地和以微量調節(jié)方式補償其它影響測量信號的因素。
根據本發(fā)明，提供有補償裝置，用以補償任何由磁化電流分量在測量裝置串聯次級線圈公共連接點處引起的電位變化;還提供有偏置裝置，用以偏置所述連接點，從而補償第二電流互感器次級線圈內電流流動所產生的壓降，補償所述測量、補償和偏置裝置的放大器漂移電壓。
通過下面結合特定實施例的描述，本發(fā)明的各方面和目的將變得更加清楚。下面結合


本發(fā)明圖1是根據本發(fā)明電流測量裝置的簡化電連接示意圖。
在圖1中，參考號1和2表示兩個電流互感器，它們分別具有磁芯3和4，例如，高磁導率材料制成的圓環(huán)柱芯。電流互感器包括一個與兩磁芯相耦合并傳送被測電流Ip的初級線圈，例如一個共用線圈26或一共用初級導休，各互感器的次級線圈分別由參考號5和6表示，它們具有公共連接點7，并被如此纏繞，使得初級電流在其中感生的電流在兩個串聯的次級線圈中以同方向流動。
通過發(fā)生器8將正負交變的電壓施加到線圈5上，相應電流將磁芯3磁化，并能周期性地將其驅動到正向相反的飽和狀態(tài)。而且與初級電流相關的測量電流由發(fā)生器8提供并疊加在磁化電流上。
線圈6未與公共點7相連的端頭與放大器10的反向輸入端9相連接;放大器10的輸出端11通過其阻值為R的電阻與該輸入端9相耦合，放大器10的正向輸入端接地。
次級線圈5和6具有相同匝數Ns，初級線圈蔬數為Np。在滿足本裝置的條件下，特別是在沒有線圈5內流動的磁化電流分量進入線圈6的條件下，在放大器10的輸出端11出現的電壓U具有下值U＝Ip·R·Np/Ns這一電壓與初級電流成正比，因此代表測量信號。
根據上述裝置的第一種改進，次級線圈5和6的公共連接點與放大器14的反向輸入端13相連接，放大器14的輸出端15通過串聯的電容器16和電阻17與該輸入端13相耦合。一偏值電位(其獲得方式將如后所述)施加于放大器14的第二正向輸入端18。
放大器14的輸出端15與輸入端13的電容性耦合，使公共點7的電位基本保持于一個與磁化電流分量引起的變化無關的值。所以磁化電流分量完全在電路部分7、13、17之間流動而不進入線圈6。出現在電阻17兩端的電壓通過連線19和控制發(fā)生器8的控制裝置20來提供。該控制在于每次磁芯3達到飽和時觸發(fā)發(fā)生器輸出電壓翻轉一次;換句話說，即每次電阻17上的壓降到達預定的正負閾值時，便使發(fā)生器輸出電壓翻轉一次。
放大器14的輸入端18上的偏置電位，一方面由該放大器的輸出信號給，該信號首先經低通濾波器21濾波，然后通過電阻電路27、28施加到輸入端18上，另一方面由出現在放大器10輸出端11的測量信號給出。該輸出信號通過電阻22加到放大器14提供的信號上。不同電阻值都經過計算得出，特別地使之能夠補償互感器2次級線圈6上的壓降，以及所述壓降變化直接引起的輸入端18上偏置電位的相應變化。作用在輸入端18的放大器14的負反饋環(huán)路被如此選定，以避免該放大器輸出電壓到達所述放大器的飽和閾值。輸入端18的偏置電位還補償放大器10和14的漂移電壓。
如果用提供了測量電路隔離的本裝置來測量電壓，電阻23與互感器1和2的初級電路中的初級線圈26相串聯。在這種應用中，與純電流測量情況相比，初級線圈具有相對多的匝數。進一步地，信號由發(fā)生器8的輸出產生，通過反相器24和校準電阻25提供到放大器10的輸入端9上。各電阻經過計算，使得由于施加于線圈5的發(fā)生器8之電壓變化引起的初級線圈26中感生電流之影響，通過由電路24、25提供的反方向電流加以補償。這使得放大器10輸出端11的測量信號上初級電流波動的影響，比如由于互感器1磁化引起的初級電流波動的影響，可以得到消除。
權利要求
1.一種電流測量裝置，包括第一和第二電流互感器，它們分別具有磁芯、與磁芯相耦合的一個初級導體或線圈和一個次級線圈；所述初級線圈或導體被連接以傳輸被測電流，所述第一和第二互感器的所述次級線圈匝數相同，且以相互串聯方式設置，使得由被測電流在次級線圈內感生的電流以同方向流動；一個電流發(fā)生器，其輸出端與所述第一電流互感器的次級線圈相連接，用以向其饋送包括能夠驅動相應磁芯交替地處于兩種相反的飽和狀態(tài)的磁化電流分量的電流；一個用于通過所述磁化電流分量控制所述發(fā)生器的裝置；測量裝置，用以測量在所述第二電流互感器次級線圈內的電流流動；補償裝置，用于補償磁化電流分量在所述串聯的次級線圈的公共連接點處引起的任何電位變化；和偏置裝置，用于偏置所述連接點，以便補償由所述第二電流互感器次級線圈內電流流動產生的壓降和所述測量、補償、偏置裝置的各放大器的漂移電壓。
2.根據權利要求1的電流測量裝置，其中所述公共連接點被連接到一運算放大器的第一反向輸入端，一偏置電位被施加于所述放大器的第二正向輸入端，所述放大器的輸出則通過一個電容器和一個測量電阻的串聯耦合到所述放大器的反向輸入端，用以測量所述磁化電流分量，使得所述公共連接點的電位相對于磁化電流分量的變化而基本上保持恒定，其中還提供一個裝置，將通過所述測量電阻的電壓施加于所述控制所述電流發(fā)生器的裝置上。
3.根據權利要求2的電流測量裝置，還包括一個電路，用于從反比于所述第二電流互感器次級線圈內電流流動的信號中和從所述放大器輸出信號中產生所述偏置電位，從而自動地補償由所述第二電流互感器次級線圈內電流流動產生的壓降以及所述漂移電壓產生的壓降。
4.根據權利要求1的電流測量裝置，其中所述初級線圈與初級電路內的一個電阻串聯，其中提供有一波動補償電路，它包括從所述電流發(fā)生器輸出給出一補償信號的裝置，用以補償由于所述第一電流互感器次級線圈內磁化電流分量流動感生而在初級導體或線圈內出現的電流波動的影響。
全文摘要
電流測量裝置，包括均有初、次級線圈的第一第二電流互感器、電流發(fā)生器、通過磁化電流分量控制該發(fā)生器的裝置、測量第二電流互感器次級線圈內電流流動的測量裝置，補償磁化電流分量在串聯次級線圈公共接點處電位變化的補償裝置，偏置該接點以補償第二電流互感器內電流流動產生的壓降以及裝置內各放大器漂移電壓的偏置裝置，從而消除殘存磁化電流和由其引起的其它變化的影響，并自動補償其它影響測量信號因素。
文檔編號G01R19/00GK1064153SQ9210090
公開日1992年9月2日 申請日期1992年2月15日 優(yōu)先權日1991年2月15日
發(fā)明者艾特·瑪克 申請人:機電結合股份有限公司