本發(fā)明涉及電流比較儀，具體涉及一種高精度電流比較儀。

背景技術(shù)：

為了滿足工業(yè)技術(shù)的發(fā)展需要，人們研制了各種測(cè)量工頻電流的比例標(biāo)準(zhǔn)裝置，通過(guò)電流比例標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行高準(zhǔn)確度的測(cè)量。在社會(huì)大眾和工業(yè)部門日益重視能源效率與節(jié)能降耗的今天，工頻電流比例精密測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用越加廣泛。

最早的工頻電流計(jì)量比例標(biāo)準(zhǔn)器是大電流電阻，習(xí)慣上稱為分流器，到目前為止，分流器仍用于計(jì)量工頻電流比例，電阻式分流器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確度高，但這種分流器在大電流下使用時(shí)會(huì)強(qiáng)烈發(fā)熱，一方面使電阻的阻值變化，另一方面消耗大量能源。隨著技術(shù)的發(fā)展，基于感應(yīng)原理的電流互感器普遍取代了原始的電阻式分流器，特別是新型鐵磁材料如熱軋和冷軋硅鋼片、鐵鎳合金、鐵基非晶、微晶材料的發(fā)明和使用，到60年代左右，感應(yīng)式電流比例標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展十分迅速，其中最有代表性的是電流比較儀，使得電流比例測(cè)量準(zhǔn)確度至少提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，從而推動(dòng)了工頻電流比例測(cè)量技術(shù)的發(fā)展。由于利用零磁通原理，電流比較儀具有精度高和穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，各國(guó)一般都采用多臺(tái)電流比較儀組成自校準(zhǔn)系統(tǒng)，作為其最高等級(jí)的電流比例標(biāo)準(zhǔn)裝置。

目前，電流比較儀自校準(zhǔn)系統(tǒng)中關(guān)鍵的設(shè)備是兩臺(tái)最高標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)償式電流比較儀，其他傳遞標(biāo)準(zhǔn)和使用標(biāo)準(zhǔn)是通過(guò)加法，乘法和除法等檢定線路一級(jí)級(jí)的溯源到最高標(biāo)準(zhǔn)的，使得最高標(biāo)準(zhǔn)的誤差會(huì)在檢定過(guò)程中一級(jí)級(jí)的累積到標(biāo)準(zhǔn)器上，因此一般最高標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度等級(jí)會(huì)決定整個(gè)自校準(zhǔn)系統(tǒng)的準(zhǔn)確度等級(jí)?；诂F(xiàn)有技術(shù)原理的補(bǔ)償式電流比較儀特別是最高標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)償式電流比較儀的準(zhǔn)確度等級(jí)難以提高，成為了制約電流比例精密測(cè)量水平進(jìn)一步的提升的瓶頸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供的一種高精度電流比較儀，該電流比較儀減少了磁性誤差和容性誤差的影響，提高電流比較儀的準(zhǔn)確度等級(jí)，該電流比較儀應(yīng)用于自校準(zhǔn)系統(tǒng)中的最高標(biāo)準(zhǔn)，能降低量值向下傳遞過(guò)程中的誤差累積值，提升整個(gè)電流比較儀自校準(zhǔn)系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確度。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種高精度電流比較儀，所述電流比較儀包括雙級(jí)電流互感器組件和同軸設(shè)置在所述雙級(jí)電流互感器組件中心的安匝平衡指示器。

優(yōu)選的，所述安匝平衡指示器包括測(cè)差補(bǔ)償繞組、檢測(cè)繞組和三級(jí)鐵心；

所述三級(jí)鐵心設(shè)置在內(nèi)磁屏蔽件中；

所述測(cè)差補(bǔ)償繞組繞制在所述內(nèi)磁屏蔽件上；

所述檢測(cè)繞組繞制在三級(jí)鐵心外壁上且與工頻指零儀連接。

優(yōu)選的，所述雙級(jí)電流互感器組件包括一級(jí)鐵心和同軸設(shè)置在所述一級(jí)鐵心內(nèi)的二級(jí)鐵心。

優(yōu)選的，所述一級(jí)鐵心的外壁上依次繞制有二次繞組和一次繞組。

優(yōu)選的，所述二次補(bǔ)償繞組和一次補(bǔ)償繞組之間、所述二次繞組和一次繞組之間均設(shè)有銅箔；所述銅箔接地；

所述測(cè)差補(bǔ)償繞組的極性端與所述二次繞組的極性端連接；所述一次繞組的極性端與所述一次補(bǔ)償繞組的極性端連接。

優(yōu)選的，所述二級(jí)鐵心的外壁上依次繞制有二次補(bǔ)償繞組和一次補(bǔ)償繞組；

所述二次補(bǔ)償繞組與所述二次繞組并聯(lián)連接。

優(yōu)選的，所述內(nèi)磁屏蔽件、一級(jí)鐵心和二級(jí)鐵心均包括剖面為凹形的環(huán)形槽和設(shè)置在所述環(huán)形槽的開口處的環(huán)形蓋板，且所述內(nèi)磁屏蔽件、一級(jí)鐵心和二級(jí)鐵心的橫截面積依次增大。

優(yōu)選的，所述二級(jí)鐵心、一級(jí)鐵心和三級(jí)鐵心的材料均為高磁導(dǎo)率材料。

優(yōu)選的，所述二次補(bǔ)償繞組、二次繞組和測(cè)差補(bǔ)償繞組的匝數(shù)均相同。

優(yōu)選的，所述環(huán)形蓋板和所述環(huán)形槽之間設(shè)有絕緣襯墊。

從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供了一種高精度電流比較儀，包括電流互感器組件和同軸設(shè)置在電流互感器組件中心的安匝平衡指示器；電流互感器包括一級(jí)鐵心和同軸設(shè)置在一級(jí)鐵心內(nèi)的二級(jí)鐵心及相應(yīng)一次繞組、二次繞組、一次補(bǔ)償繞制和二次補(bǔ)償繞組；安匝平衡指示器包括測(cè)差補(bǔ)償繞組、檢測(cè)繞組和三級(jí)鐵心；三級(jí)鐵心設(shè)置在內(nèi)磁屏蔽件中；測(cè)差補(bǔ)償繞組繞制在內(nèi)磁屏蔽件上。本發(fā)明提出的高精度電流比較儀，減少了磁性誤差和容性誤差的影響，提高了電流比較儀的準(zhǔn)確度等級(jí)，該電流比較儀應(yīng)用于自校準(zhǔn)系統(tǒng)中的最高標(biāo)準(zhǔn)，能降低量值向下傳遞過(guò)程中的誤差累積值，提升整個(gè)電流比較儀自校準(zhǔn)系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確度，保證了電流比較儀在工業(yè)中的精確應(yīng)用。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果：

1、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案中，通過(guò)電流互感器組件和同軸設(shè)置在電流互感器中心的塊狀的安匝平衡指示器及電流互感器包括一級(jí)鐵心和同軸設(shè)置在一級(jí)鐵心內(nèi)的二級(jí)鐵心的設(shè)置，減少了磁性誤差和容性誤差的影響，提高了電流比較儀的準(zhǔn)確度等級(jí)，該電流比較儀應(yīng)用于自校準(zhǔn)系統(tǒng)中的最高標(biāo)準(zhǔn)，能降低量值向下傳遞過(guò)程中的誤差累積值，提升整個(gè)電流比較儀自校準(zhǔn)系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確度，保證了電流比較儀在工業(yè)中的精確應(yīng)用。

2、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，電流比較儀的一級(jí)鐵心和二級(jí)鐵心及相應(yīng)的繞組相當(dāng)于一個(gè)雙級(jí)電流互感器組件，在承擔(dān)負(fù)載的同時(shí)感應(yīng)出較小的感應(yīng)電勢(shì)，減小了電流比較儀的附加誤差。

3、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，雙級(jí)電流互感器組件產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)作用在三級(jí)鐵心上，在測(cè)差補(bǔ)償繞組上感應(yīng)出極小的感應(yīng)電勢(shì)，使得二次繞組壓降相應(yīng)減到極小，能降低匝間容性泄漏，大大減少了電流比較儀的容性誤差。

4、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，環(huán)形蓋板和環(huán)形槽之間設(shè)有絕緣襯墊；絕緣襯墊防止形成短路匝，這樣一級(jí)鐵心第二級(jí)鐵心既是勵(lì)磁鐵心也做磁屏蔽，可以增強(qiáng)屏蔽效果， 減少磁性誤差。

5、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，二次補(bǔ)償繞組和一次補(bǔ)償繞組之間、二次繞組和一次繞組之間均包覆有銅箔，銅箔通過(guò)焊接引出線接地，以減小繞組間的容性泄漏；提升保證了電流比較儀的使用可靠性與安全性，進(jìn)而提高了電流比較儀的使用壽命。

6、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，一次補(bǔ)償繞組的極性端與一次繞組極性端相接，由于一次補(bǔ)償繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極小，且泄漏電流通過(guò)一次補(bǔ)償繞組產(chǎn)生的壓降也相應(yīng)很小可忽略，因此一次繞組極性端相當(dāng)于間接接地，提升電流比較儀的測(cè)量準(zhǔn)確度。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一種高精度電流比較儀的組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明電流比較儀中的安匝平衡指示器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明電流比較儀中的雙級(jí)電流互感器組件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的電流比較儀的整體剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的電流比較儀的原理圖。

其中，I-一級(jí)鐵心、II-二級(jí)鐵心、Ⅲ-三級(jí)鐵心、W1-一次繞組、W2-二次繞組、W3-二次補(bǔ)償繞組、W4-測(cè)差補(bǔ)償繞組、W5-一次補(bǔ)償繞組、W6-檢測(cè)繞組、D-工頻指零儀、1-雙級(jí)電流互感器組件、2-安匝平衡指示器、3-內(nèi)磁屏蔽件、4-絕緣襯墊、5-銅箔。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種高精度電流比較儀，包括雙級(jí)電流互感器組件1和同軸設(shè)置在雙級(jí)電流互感器中心的塊狀的安匝平衡指示器2。

如圖2所示，安匝平衡指示器2包括測(cè)差補(bǔ)償繞組W4、檢測(cè)繞制W6和三級(jí)鐵心III；

三級(jí)鐵心設(shè)置在內(nèi)磁屏蔽件3中；

測(cè)差補(bǔ)償繞組W4繞制在內(nèi)磁屏蔽件3上；

檢測(cè)繞組W6繞制在三級(jí)鐵心外壁上，檢測(cè)繞組W6與工頻指零儀D連接；前面兩級(jí)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)作用在三級(jí)鐵心III上，在測(cè)差補(bǔ)償繞組W4上感應(yīng)出極小的感應(yīng)電勢(shì)，使得二次繞組W2壓降相應(yīng)減到極小，能降低匝間容性泄漏，大大減少了電流比較儀的容性誤差。

如圖3所示，

雙級(jí)電流互感器組件包括一級(jí)鐵心I和同軸設(shè)置在一級(jí)鐵心I內(nèi)的二級(jí)鐵心II，其在承擔(dān)負(fù)載的同時(shí)感應(yīng)出較小的感應(yīng)電勢(shì)。

二次繞組W2和一次繞組W1依次繞制在一級(jí)鐵心I的外壁上；

一級(jí)鐵心I包括剖面為凹形的環(huán)形槽和設(shè)置在環(huán)形槽的開口處的環(huán)形蓋板；環(huán)形蓋板和環(huán)形槽之間設(shè)有絕緣襯墊4；絕緣襯墊4防止形成短路匝，這樣一級(jí)鐵心I和二級(jí)鐵心II既是勵(lì)磁鐵心也做磁屏蔽，可以增強(qiáng)屏蔽效果，減少磁性誤差。

其中，測(cè)差補(bǔ)償繞組W4和一次補(bǔ)償繞組W5之間、二次繞組W2和一次繞組W1之間均包覆有銅箔5，銅箔5通過(guò)焊接引出線接地，以減小繞組間的容性泄漏。

測(cè)差補(bǔ)償繞組W4的極性端與一次繞組W1的極性端連接；一次繞組W1的極性端與一次補(bǔ)償繞組W5的極性端連接。

如圖4所示，二次補(bǔ)償繞組W3和一次補(bǔ)償繞組W5依次繞制在二級(jí)鐵心II外壁上；二次補(bǔ)償繞組W3與二次繞組W2并聯(lián)連接。

內(nèi)磁屏蔽件3、一級(jí)鐵心I和二級(jí)鐵心II均包括剖面為凹形的環(huán)形槽和設(shè)置在環(huán)形 槽的開口處的環(huán)形蓋板，環(huán)形蓋板和環(huán)形槽之間設(shè)有絕緣襯墊4，且內(nèi)磁屏蔽件3、一級(jí)鐵心I和二級(jí)鐵心II的橫截面積依次增大。

二級(jí)鐵心II、一級(jí)鐵心I和三級(jí)鐵心III的材料均為高磁導(dǎo)率材料。

二次補(bǔ)償繞組W3、二次繞組W2和測(cè)差補(bǔ)償繞組W4的匝數(shù)均相同。

如圖5所示，本發(fā)明的三級(jí)結(jié)構(gòu)的高準(zhǔn)確度補(bǔ)償式的電流比較儀的原理圖，該電流比較儀為三級(jí)結(jié)構(gòu)，由一級(jí)鐵心I、二級(jí)鐵心II、三級(jí)鐵心III、一次繞組W1、二次繞組W2、二次補(bǔ)償繞組W3、測(cè)差補(bǔ)償繞組W4、一次補(bǔ)償繞組W5和檢測(cè)繞組W6組成。

相對(duì)于傳統(tǒng)的電流比較儀，本發(fā)明的電流比較儀是利用繞制的一級(jí)鐵心I、二級(jí)鐵心II上的二次繞組W2、二次補(bǔ)償繞組W3來(lái)承擔(dān)外接阻抗和內(nèi)阻抗。一次繞組W1、二次繞組W2和一級(jí)鐵心I組成第一級(jí)結(jié)構(gòu)，二次補(bǔ)償繞組W3二次繞組W2并聯(lián)，且兩個(gè)繞組的匝數(shù)相等，即W3＝W2，一次繞組W1、二次繞組W2、二次補(bǔ)償繞組W3、一次補(bǔ)償繞制W5和二級(jí)鐵心II組成第二級(jí)結(jié)構(gòu)。第一級(jí)結(jié)構(gòu)與第二級(jí)結(jié)構(gòu)組成一個(gè)雙極電流互感器，由磁勢(shì)平衡原理可知：

I₁W₁+I₂W₂＝I₀₁W₁ (1)

I₀₁W₁+I_BW₃＝I₀₁W₁+I_BW₂＝I₀₂W₁ (2)

由于勵(lì)磁電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一次電流，則I₀₂<<I₀₁，在二級(jí)鐵心II上感應(yīng)出較小的磁密B_b，聯(lián)立兩式得：

I₁W₁+I₂W₂+I_BW₃＝I₀₂W₁ (3)

一次繞組W1、二次繞組W2、二次補(bǔ)償繞組W3、測(cè)差補(bǔ)償繞組W4、一次補(bǔ)償繞組W5、檢測(cè)繞組W6和三級(jí)鐵心III組成第三級(jí)結(jié)構(gòu)。測(cè)差補(bǔ)償繞組W4的極性端和二次繞組W2的極性端相接，且兩個(gè)繞組的匝數(shù)相等，即W4＝W2，繞在三級(jí)鐵心III上的一次補(bǔ)償繞組W5的極性端與一次繞組W1極性端相接，由于一次補(bǔ)償繞組W5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極小，且泄漏電流通過(guò)一次補(bǔ)償繞組W5產(chǎn)生的壓降也相應(yīng)很小可忽略，因此一次繞組W1極性端相當(dāng)于間接接地，同時(shí)一次繞組W1電阻壓降也通過(guò)一次補(bǔ)償繞組W5進(jìn)行補(bǔ)償而減小1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。檢測(cè)繞組W6與工頻指零儀D連接，指示三級(jí)鐵心III是否處 于零磁通狀態(tài)。對(duì)于三級(jí)鐵心III，忽略一次補(bǔ)償繞組W5泄漏電流，聯(lián)立式(3)，由磁勢(shì)平衡原理：

I₁W₁+I₂W₂+I_BW₃+I_CW₄＝I₀₂W₁+I_CW₄＝I₀₃W₁ (4)

同理，得I₀₃<<I₀₂和I_C<<I_B，則三級(jí)鐵心III上感應(yīng)出極小的磁密B_C，繞在三級(jí)鐵心III上的測(cè)差補(bǔ)償繞組W4上產(chǎn)生極小的感應(yīng)電勢(shì)E_C，

E_C＝I_CZ_C (5)

測(cè)差補(bǔ)償繞組W4與串聯(lián)二次負(fù)荷Z₀的二次繞組W2并聯(lián)，用測(cè)差補(bǔ)償繞組W4的二次壓降I_CZ_C代替?zhèn)鹘y(tǒng)補(bǔ)償式電流比較儀二次補(bǔ)償繞組W3壓降I_BZ_B，而二次補(bǔ)償繞組W3與二次繞組W2并聯(lián)，在補(bǔ)償負(fù)荷阻抗的同時(shí)減少二次繞組W2的感應(yīng)電勢(shì)，減少比例繞組的容性泄漏，補(bǔ)償后的等值負(fù)荷阻抗為R_BD＝I_CZ_C/I₂。具有三鐵心結(jié)構(gòu)的電流比較儀比傳統(tǒng)電流比較儀多一個(gè)鐵心，該鐵心即起勵(lì)磁作用，又兼做屏蔽鐵心，可以降低漏磁通和雜散磁通引起的磁性誤差。因此本發(fā)明的電流比較儀能減小其等值負(fù)荷阻抗約2個(gè)數(shù)量級(jí)，并綜合改善其容性誤差和磁性誤差，提高電流比較儀的準(zhǔn)確度。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。