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CN102820127A - 一种抗直流电流互感器磁芯及其形成的电流互感器制备方法 - Google Patents

一种抗直流电流互感器磁芯及其形成的电流互感器制备方法 Download PDF

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CN102820127A
CN102820127A CN2012103226994A CN201210322699A CN102820127A CN 102820127 A CN102820127 A CN 102820127A CN 2012103226994 A CN2012103226994 A CN 2012103226994A CN 201210322699 A CN201210322699 A CN 201210322699A CN 102820127 A CN102820127 A CN 102820127A
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CN
China
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core
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magnetic core
current
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蔡峰毅
董学智
苏金土
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XIAMEN ZTC TECHNOLOGY Co Ltd
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XIAMEN ZTC TECHNOLOGY Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种抗直流电流互感器磁芯，所述磁芯设置有一未贯穿整个磁芯截面的气隙，使得磁芯可视为由带气隙的磁芯与不带气隙的磁芯叠加形成，利用不开气隙的部分满足常规条件下的精度要求，利用开有气隙的部分满足互感器在施加直流分量条件下的精度要求。进一步的，本发明还提供了所述抗直流电流互感器磁芯形成的电流互感器制备方法。本发明所述的抗直流电流互感器磁芯不仅抗饱和能力大大提高，也保持良好的磁导率，有效满足行业测量精度的要求，且所述抗直流电流互感器磁芯及相应的电流互感器制造简便、成本低，易于推广。

Description

一种抗直流电流互感器磁芯及其形成的电流互感器制备方法
技术领域
本发明涉及电器元件技术领域，特别是一种抗直流电流互感器磁芯及其形成的电流互感器制备方法。
背景技术
电流互感器是电力生产和家用电表用电计量、保护的关键设备。由于大量整流、变频和开关电源设备的应用，电路中的直流分量已不可忽视。在额定情况下，电压互感器是运行在拐点附近，这样做的目的是保证电压互感器最大效率的应用，而这一部分的直流电流就会在电压互感器中产生一定量的直流磁场，这个直流磁场和原来电压互感器中的建立磁场的交流磁场叠加，就会使电压互感器的工作点上移，工作点上移超过了拐点，电压互感器就是工作在饱和状态，严重时电压互感器工作在严重饱和状态，从而引起一次侧励磁电流畸变、高次谐波成分增加、绝缘老化、振动严重、噪声夹具、铁心高度饱和、局部过热等情况，导致电压系统谐波增加，大量电容器退出运行，系统电压波动，失去大量负荷。因此，为了使互感器在含有较大直流分量的情况下仍能够正常工作，必须保证互感器铁芯在交直流叠加磁化时不饱和。
市场上现有的抗直流电流互感器主要是通过优化铁芯材料来提高铁芯的饱和磁感应强度。例如，美国专利申请US20030151483公开了用铁基非晶合金制造的互感器铁芯，其饱和磁感应强度可达到1.5T以上；中国专利ZL200510077418.3则公开了一种由高导磁合金的磁芯和抗饱和合金的磁芯复合而成的双磁芯，综合了高导磁合金和抗饱和合金的特点，同时达到高饱和磁感应强度及高磁导率、低铁损。
上述改进都是针对铁芯材料进行的，但从铁芯结构方面改进电流互感器性能的并不多见；而且上述改进方式对于闭合式互感器比较容易实现，不过由于工艺上的难度，对于开合式电流互感器则很难采样优化铁芯材料来获得较好的抗直流特性及测量精度。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种抗直流电流互感器磁芯及其形成的电流互感器制备方法，从结构上解决现有电流互感器抗直流特性及测量精度差的问题。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：
一种抗直流电流互感器磁芯，所述磁芯设置有一未贯穿整个磁芯截面的气隙。
进一步的，所述气隙沿磁芯截面的轴向长度                                                
Figure 2012103226994100002DEST_PATH_IMAGE001
为0.01毫米至2.5毫米。
进一步的，所述磁芯为三角型或矩形或圆形的环状结构。
进一步的，所述磁芯的材料为坡莫合金、硅钢或铁氧体材料。
进一步的，所述磁芯为超微晶或非晶材料形成。
一种抗直流电流互感器磁芯形成的电流互感器制备方法，包括如下步骤：提供一电流互感器，获取所述电流互感器次级线圈感抗
Figure 2012103226994100002DEST_PATH_IMAGE002
、次级线圈的阻抗、初级线圈的匝数
Figure 2012103226994100002DEST_PATH_IMAGE004
、次级线圈的匝数
Figure 2012103226994100002DEST_PATH_IMAGE005
，磁芯的等效磁路长度
Figure 2012103226994100002DEST_PATH_IMAGE006
，磁芯的相对磁导率
Figure DEST_PATH_IMAGE007
；确定常规条件下允许的比差
Figure 2012103226994100002DEST_PATH_IMAGE008
和角差
Figure DEST_PATH_IMAGE009
，根据公式：
Figure 2012103226994100002DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，计算获得不开气隙部分的截面积
Figure 2012103226994100002DEST_PATH_IMAGE012
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE013
为阻抗角，为铁损角，的取值范围为：0.0001≤
Figure 244874DEST_PATH_IMAGE015
≤0.05，
Figure 2012103226994100002DEST_PATH_IMAGE016
为次级电流，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
为初级电流，
Figure 2012103226994100002DEST_PATH_IMAGE018
为真空磁导率；
确定在抗直流条件下允许的比差
Figure DEST_PATH_IMAGE019
和角差
Figure 2012103226994100002DEST_PATH_IMAGE020
，根据公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE021
和，计算获得开气隙部分的截面积
Figure DEST_PATH_IMAGE023
；根据
Figure 2012103226994100002DEST_PATH_IMAGE024
确定所述电流互感器整体磁芯的截面积
Figure DEST_PATH_IMAGE025
；根据
Figure 2012103226994100002DEST_PATH_IMAGE026
确定
Figure 180948DEST_PATH_IMAGE001
；在所述电流互感器的磁芯截面上切割出截面积
Figure 568067DEST_PATH_IMAGE023
、沿截面轴向长度为
Figure 937869DEST_PATH_IMAGE001
的气隙，形成抗直流电流互感器。
进一步的，所述
Figure 890781DEST_PATH_IMAGE015
为0.0005。
进一步的，所述为0.01毫米至2.5毫米。
进一步的，所述为0.01毫米。
进一步的，所述气隙为矩形结构。
与现有技术相比，本发明技术方案的优点在于：
通过在磁芯上设置有一未贯穿整个磁芯截面的气隙，使得磁芯可视为由带气隙的磁芯与不带气隙的磁芯叠加形成，利用不开气隙的部分满足常规条件下的精度要求，利用开有气隙的部分满足互感器在施加直流分量条件下的精度要求。进一步的，本发明还提供了所述抗直流电流互感器磁芯形成的电流互感器制备方法。本发明所述的抗直流电流互感器磁芯不仅抗饱和能力大大提高，也保持良好的磁导率，有效满足行业测量精度的要求，且所述抗直流电流互感器磁芯及相应的电流互感器制造简便、成本低，易于推广。
附图说明
图1为本发明具体实施例流程示意图。 
图2为带有气隙的电流互感器磁芯示意图。
图3为硅钢环型磁芯带气隙与不带气隙的B-H曲线图。
图4为本发明的制备方法形成的电流互感器示意图。
图5为本发明的制备方法形成的另一电流互感器示意图。
具体实施方式
本发明的发明人发现现有的具有抗直流特性的电流互感器，其铁芯大多采用非晶类磁芯或者复合磁芯来达到抗直流的作用，但由于非晶类材料经过退火处理后变脆，很难进行切割加工；因此，对于开合式互感器而言，利用非晶类材料制作其铁芯是很难的，成本也很高。
针对上述问题，发明人通过仔细研究，提出了本发明的方案，一种抗直流电流互感器磁芯，所述磁芯设置有一未贯穿整个磁芯截面的气隙。
发明人提供的技术方案，在磁芯设置有一未贯穿整个磁芯截面的气隙，使得磁芯可视为由带气隙的磁芯与不带气隙的磁芯叠加形成，利用不开气隙的部分满足常规条件下的精度要求，利用开有气隙的部分满足互感器在施加直流分量条件下的精度要求。进一步的，本发明还提供了所述抗直流电流互感器磁芯形成的电流互感器制备方法。本发明所述的抗直流电流互感器磁芯不仅抗饱和能力大大提高，也保持良好的磁导率，有效满足行业测量精度的要求，且所述抗直流电流互感器磁芯及相应的电流互感器制造简便、成本低，易于推广。
发明人还提供了一种制备上述抗直流电流互感器磁芯形成的电流互感器制备方法，具体如图1所示：执行步骤S11：提供一电流互感器，获取所述电流互感器次级线圈感抗、次级线圈的阻抗
Figure 293895DEST_PATH_IMAGE003
、初级线圈的匝数
Figure 324168DEST_PATH_IMAGE004
、次级线圈的匝数
Figure 420300DEST_PATH_IMAGE005
，磁芯的等效磁路长度
Figure 131904DEST_PATH_IMAGE006
，磁芯的相对磁导率
Figure 308676DEST_PATH_IMAGE007
；
执行步骤S12：确定常规条件下允许的比差
Figure 447533DEST_PATH_IMAGE008
和角差
Figure 30962DEST_PATH_IMAGE009
，根据公式：和
Figure 328268DEST_PATH_IMAGE011
，计算获得不开气隙部分的截面积
Figure 451076DEST_PATH_IMAGE012
，其中
Figure 521800DEST_PATH_IMAGE013
为阻抗角，
Figure 575207DEST_PATH_IMAGE014
为铁损角，
Figure 477303DEST_PATH_IMAGE015
的取值范围为：0.0001≤≤0.05，
Figure 250404DEST_PATH_IMAGE016
为次级电流，为初级电流，
Figure 116303DEST_PATH_IMAGE018
为真空磁导率；
执行步骤S13：确定在抗直流条件下允许的比差
Figure 830181DEST_PATH_IMAGE019
和角差
Figure 875497DEST_PATH_IMAGE020
，根据公式：
Figure 270706DEST_PATH_IMAGE021
和
Figure 632549DEST_PATH_IMAGE022
，计算获得开气隙部分的截面积
Figure 720590DEST_PATH_IMAGE023
；
执行步骤S14：根据
Figure 987624DEST_PATH_IMAGE024
确定所述电流互感器整体磁芯的截面积
Figure 248841DEST_PATH_IMAGE025
；
执行步骤S15：根据
Figure 652140DEST_PATH_IMAGE026
确定
Figure 222668DEST_PATH_IMAGE001
；
执行步骤S16：在所述电流互感器的磁芯截面上切割出截面积、沿截面轴向长度为的气隙，形成抗直流电流互感器。
 发明人提供的方案是先根据电流互感器实际使用时的精度要求，利用经验公式计算出在常规条件下磁芯所需的截面积
Figure 299711DEST_PATH_IMAGE012
与在抗直流条件下磁芯所需开设气隙的截面积，从而由
Figure 2012103226994100002DEST_PATH_IMAGE028
确定电流互感器整体磁芯的截面面积
Figure 542605DEST_PATH_IMAGE025
，然后通过切割工艺在截面积为的磁芯上形成截面积为
Figure 121671DEST_PATH_IMAGE027
、长度为
Figure DEST_PATH_IMAGE029
的气隙，使得所述电流互感器的抗直流性能增强，并且保证足够的测量精度。
本发明技术方案的具体原理为： 
通常，在电流互感器中，向初级绕组（线圈匝数为
Figure 765142DEST_PATH_IMAGE004
）通入初级电流
Figure 414822DEST_PATH_IMAGE017
产生磁场，使磁芯建立起磁通，该磁通作用到次级绕组（线圈匝数为
Figure 143744DEST_PATH_IMAGE005
）产生次级电流
Figure 284875DEST_PATH_IMAGE016
，从而实现初级电流
Figure 782853DEST_PATH_IMAGE017
按匝比
Figure 288920DEST_PATH_IMAGE004
/
Figure 318187DEST_PATH_IMAGE005
变换为次级电流
Figure 200693DEST_PATH_IMAGE016
，即在理想条件下实现/
Figure 558042DEST_PATH_IMAGE016
=
Figure 995976DEST_PATH_IMAGE005
/
Figure 728178DEST_PATH_IMAGE004
的变换，而这一变换的精确程度则主要取决磁芯的材质和其结构特性。如图2所示，假设一个带有初级绕组的磁芯，磁芯的等效磁路长度为
Figure 200747DEST_PATH_IMAGE006
（可简化地看作是磁芯的中轴长度，见图2中虚线），初级绕组的线圈匝数为
Figure 2012103226994100002DEST_PATH_IMAGE030
，通有初级电流为；磁芯开有一个长度为的气隙（为清楚起见，图2中的气隙是放大了的）。假设气隙很小（
Figure 36165DEST_PATH_IMAGE029
<<），则磁通和气隙的界面垂直（没有边缘效应），并通过气隙保持连续（没有漏磁），加上磁芯材料内部的磁感应强度和界面是正交的，则有下式：
Figure 2012103226994100002DEST_PATH_IMAGE032
   …………………………（1）
所以，        
Figure DEST_PATH_IMAGE033
         …………………………（2）
其中，
Figure 2012103226994100002DEST_PATH_IMAGE034
为磁感应强度，为气隙中的磁场强度，
Figure 2012103226994100002DEST_PATH_IMAGE036
为磁芯处的磁场强度，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
真空磁导率，
Figure 777430DEST_PATH_IMAGE007
为磁芯材料的相对磁导率。
同样，由安培定理得：
Figure 2012103226994100002DEST_PATH_IMAGE038
，则有：
           
Figure DEST_PATH_IMAGE039
  （
Figure 2012103226994100002DEST_PATH_IMAGE040
<<）………（3）
令                
Figure DEST_PATH_IMAGE041
  
则有， 
Figure 2012103226994100002DEST_PATH_IMAGE042
     (0<
Figure 411990DEST_PATH_IMAGE015
<<1)    ………………………（4）
一、气隙对互感器抗饱和能力的影响
从上述（4）式可以看出，在同样初级电流下，开有气隙磁芯的磁场强度是没有开气隙磁芯的磁场强度的
Figure DEST_PATH_IMAGE043
倍（无漏磁通的情况下）。由于磁芯材料已经决定饱和前可以忍受的磁场强度的大小，因此开有气隙磁芯达到饱和时可以忍受的初级电流是不开气隙磁芯的
Figure DEST_PATH_IMAGE044
倍。也就是说，同样的磁芯开有气隙比没有开的抗饱和能力增大了
Figure 485995DEST_PATH_IMAGE044
倍，这是对互感器有利的一面。例如一种硅钢的环型磁芯，如图3所示，横轴为磁场强度H，纵轴为磁感应强度B，曲线
Figure DEST_PATH_IMAGE045
为磁芯开设有1毫米气隙时的B-H曲线（磁化曲线）；曲线
Figure DEST_PATH_IMAGE046
为没有开设气隙的B-H曲线。由图3中可见，当达到q点处的磁感应强度时所需要施加的磁场强度为开设有气隙的是没有开设气隙的40倍。而且，开设气隙后的B-H的线性度比没有开设气隙的要好很多，这也是有利于互感器得到比较好的伏安输出线性度。
对互感器有利的另一方面是，磁路开气隙有利于获得恒导磁特性。该特性有利于抗直流分量的条件下获得更好的电流精度。
二、气隙对互感器磁导率的影响
为便于理解，我们把开有气隙的磁芯看为磁导率均匀的一个等效磁芯，假设在安匝电流为
Figure DEST_PATH_IMAGE047
的条件下，等效磁芯的磁场为
Figure DEST_PATH_IMAGE048
，磁导率为，则有：
Figure DEST_PATH_IMAGE050
  ……………………………（5）
Figure DEST_PATH_IMAGE051
  ……………………………（6）
由（1）式得，   
Figure DEST_PATH_IMAGE052
 ……………………（7）
再根据（4）式有，
Figure DEST_PATH_IMAGE053
   ………………（8）
由（5）、（6）、（8）式合并可以得出，
              
Figure DEST_PATH_IMAGE054
   (0<
Figure 908056DEST_PATH_IMAGE015
<<1)   ………………（9）
由（9）式可以看出，磁芯开有气隙后磁芯总的等效磁导率是没有开气隙的倍 ，这就是磁芯开有气隙对互感器不利的影响。
综上可知，磁芯开有气隙在提高抗直流电流互感器所需要的抗饱和能力的同时，也会使磁芯的磁导率降低，影响电流互感器的测量精度。为了在提高抗直流能力的同时保证电流互感器的测量精度，本发明采用切割方式在磁芯上切割出一个气隙，气隙所在的部分磁芯相当于带有气隙大小的气隙的磁芯。因此，带有气隙的磁芯可以看作由一个不开气隙和一个开有气隙的磁芯叠加形成，利用不开气隙的部分满足常规条件下的精度要求，利用开有气隙的部分满足互感器在施加直流分量条件下的精度要求。同时，切割形成的气隙，仅占磁芯截面的一部分，使得磁芯在气隙处仍保持良好的强度，从而使气隙的宽度能够保持稳定，保证了电流互感器的稳定性和可靠性。
本发明所述的气隙，其大小可以根据电流互感器的误差公式来计算确定。
其中，电流互感器的误差公式为： 
Figure 325448DEST_PATH_IMAGE010
    ……………………（10）
 
Figure 891558DEST_PATH_IMAGE011
    ……………………（11）
式中
Figure 803014DEST_PATH_IMAGE016
为电流互感器次级电流的大小、为次级线圈的感抗、为次级线圈的阻抗、
Figure 127870DEST_PATH_IMAGE005
为次级线圈匝数，
Figure DEST_PATH_IMAGE056
磁芯的横截面积，
Figure 232093DEST_PATH_IMAGE017
为电流互感器的初级电流的大小，
Figure 450584DEST_PATH_IMAGE004
为初级线圈的匝数，
Figure DEST_PATH_IMAGE057
为比差，为角差。
（10）式是电流互感器的比差公式，（11）式是角差公式，把（9）式代入，得：
    
Figure 60688DEST_PATH_IMAGE021
       …………（12）
            …………（13）
利用（4）、（12）和（13）式，并结合电流互感器在具体使用中常规条件下和施加抗直流分量条件下实际的精度要求，可以确定出磁芯最合适的不开气隙部分的尺寸和开气隙部分的尺寸，也即确定出磁芯的整体尺寸和气隙大小。
具体计算气隙尺寸的，基本思路如下：
从（12）和（13）式我们知道，与互感器精度有关的参量可以分成3类，第一类是与工作电流有关的参量（，
Figure DEST_PATH_IMAGE060
），第二类是与线圈有关的参量（
Figure 905334DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 230529DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 198485DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 356934DEST_PATH_IMAGE055
），第三类与磁芯有关的参量（
Figure 802959DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 933726DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure DEST_PATH_IMAGE061
，
Figure 885632DEST_PATH_IMAGE056
）。第一类和第二类参量根据电流互感器的用途可以确定，剩下的是如何确定与磁芯有关的参量。首先
Figure 469060DEST_PATH_IMAGE007
由所选用的磁芯材质确定，
Figure 781093DEST_PATH_IMAGE006
则由电流互感器的尺寸大小确定（也即由电流互感器所需要的内径尺寸决定）。
现在，只剩下就只有和
Figure 387710DEST_PATH_IMAGE056
两个参量了。首先要确定是
Figure 458434DEST_PATH_IMAGE015
参量，，确定了
Figure 413938DEST_PATH_IMAGE015
也就知道了开气隙的间隙
Figure 894597DEST_PATH_IMAGE029
。前面已经阐述了开气隙的作用，根据开气隙的利弊，为使磁芯获得较好的恒导磁特性，又要保证有一定的磁导率，根据对磁性材料磁导率特性的研究，我们确定
Figure 187038DEST_PATH_IMAGE015
为0.0001至0.005（0.0001≤
Figure 857185DEST_PATH_IMAGE015
≤0.005）范围内为佳。常用的电流互感器的磁芯等效磁路长度
Figure DEST_PATH_IMAGE062
一般是50毫米至500毫米，因此 为0.01毫米至2.5毫米。为便于磁芯的加工，
Figure 265350DEST_PATH_IMAGE029
一般选取0.2毫米。
Figure 310666DEST_PATH_IMAGE015
确定后，除
Figure 20390DEST_PATH_IMAGE056
外的参量都已经确定，因此可以根据（12）和（13）算出磁芯截面
Figure 569183DEST_PATH_IMAGE056
的大小。计算的时候分两步，首先根据常规条件下精度的要求算出满足常规精度要求时磁芯截面
Figure DEST_PATH_IMAGE063
，再根据抗直流条件下的精度要求算出满足抗直流条件下的磁芯截面
Figure DEST_PATH_IMAGE064
，其中，
Figure 719541DEST_PATH_IMAGE064
即为待开气隙的截面积，再根据
Figure 799624DEST_PATH_IMAGE029
的大小，则确定了电流互感器所需要的整体磁芯截面大小及要开设的气隙的尺寸大小。
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作详细说明。
图4为本发明的制备方法形成的电流互感器示意图。如图4所示，一种抗直流电流互感器，包括绝缘外壳1（上半部的绝缘外壳未示出）和置于其内的环形铁芯2，所述环形铁芯2上设置有气隙3，所述气隙3沿环形铁芯2截面轴向方向的长度为，气隙与长度方向垂直的截面面积为
Figure 401824DEST_PATH_IMAGE023
，即所述气隙宽度d与气隙高度k的乘积。
所述气隙的长度
Figure 723084DEST_PATH_IMAGE040
为0.01毫米至2.5毫米，优选为0.2毫米。在一具体实施例中，所述环形铁芯高度h为50.4毫米，宽度b为15.1毫米，长度c为41毫米，所述气隙长度为0.2毫米，宽度d为5毫米，高度k为6.4毫米，所述环形铁芯初级绕组为3000匝，则电流互感器在常规条件下精度可达到0.5%以内，在施加120A的直流分量的条件下精度可达到1.7%以内。
图5为本发明的制备方法形成的另一电流互感器示意图。如图5所示，一种抗直流电流互感器，所述抗直流电流互感器为开合式互感器，由上下两部分组成，包括绝缘外壳31（上半部绝缘外壳未示出）和置于其内的环形铁芯32，环形铁芯32分为上半环铁芯321和下半环铁芯322；所述气隙33设置在上半环铁芯321的中部，所述气隙33沿所述环形铁芯32截面轴向方向的长度为
Figure 214425DEST_PATH_IMAGE040
’，气隙与长度方向垂直的截面面积为
Figure 49395DEST_PATH_IMAGE023
，即所述气隙宽度d’与气隙高度k’的乘积。
所述气隙的长度
Figure 213660DEST_PATH_IMAGE040
为0.01毫米至2.5毫米，优选为0.2毫米。在一具体实施例中，所述气隙长度
Figure 517602DEST_PATH_IMAGE001
’为0.2毫米，宽度d’为5毫米，高度k’为6.4毫米，所述环形铁芯初级绕组为3000匝，则电流互感器在常规条件下精度可达到0.5%以内，在施加120A的直流分量的条件下精度可达到1.7%以内。
现以一圆形铁氧体磁芯的抗直流电流互感器为例，说明气隙大小的计算过程。该磁芯的外径和内径分别为0.07米和0.05米，则磁芯的等效磁路长度
Figure 58305DEST_PATH_IMAGE006
为0.1884米，初级线圈感抗
Figure 436197DEST_PATH_IMAGE002
为10欧姆，次级线圈的阻抗
Figure 849991DEST_PATH_IMAGE003
为260.70欧姆，初级线圈的匝数
Figure 313334DEST_PATH_IMAGE004
为1，次级线圈的匝数
Figure 720044DEST_PATH_IMAGE005
为2857（考虑到次级线圈本身的电阻，实际匝数比理论的匝数要少），实际要求初级电流
Figure 218022DEST_PATH_IMAGE017
为200安培，次级电流
Figure 38604DEST_PATH_IMAGE016
为0.06667安培，即电流比为1:3000；磁芯的相对磁导率
Figure 254821DEST_PATH_IMAGE007
为1585.325，真空磁导率
Figure 137327DEST_PATH_IMAGE018
为1.26×10-6，阻抗角
Figure 552128DEST_PATH_IMAGE013
为
Figure DEST_PATH_IMAGE065
，铁损角
Figure 42146DEST_PATH_IMAGE014
为
Figure DEST_PATH_IMAGE066
；
取常规条件下允许的比差
Figure 480080DEST_PATH_IMAGE008
为0.04，角差
Figure 228594DEST_PATH_IMAGE009
为176.1’（角差根据比差即可得到，二者相互确定），根据公式：
Figure 435584DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 549034DEST_PATH_IMAGE011
，计算获得不开气隙部分的截面积
Figure 785849DEST_PATH_IMAGE012
为0.0002平方米；
取抗直流条件下允许的比差
Figure 10157DEST_PATH_IMAGE019
为0.05，角差
Figure 399550DEST_PATH_IMAGE020
为220.1’，根据公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE067
和
Figure 683900DEST_PATH_IMAGE022
，其中
Figure 643897DEST_PATH_IMAGE015
取0.0001计算获得开气隙部分的截面积
Figure 671896DEST_PATH_IMAGE023
为0.0003平方米；
根据公式：获得磁芯截面积
Figure 371048DEST_PATH_IMAGE025
为0.0005平方米；
根据
Figure 270871DEST_PATH_IMAGE026
确定
Figure 836981DEST_PATH_IMAGE001
为0.02毫米；
最后，在所述电流互感器的磁芯截面上切割出截面积
Figure 199303DEST_PATH_IMAGE027
、沿截面轴向长度为
Figure 825457DEST_PATH_IMAGE029
的气隙，形成抗直流电流互感器。
当然，考虑到实际情况中，开气隙部分与不开气隙部分之间会相互影响，上述计算获得的数据，并不是最好的结果，但是该数据与实际效果优良的数据是接近的，因此，可以根据上述计算获得的数据，通过实验在该数据的附近获得优良的实验数据，并获得实际产品。
本发明具体实施例所述的抗直流电流互感器，通过在环形铁芯上设置气隙，所述气隙由环形铁芯环外延伸至环内，使得环形铁芯的抗饱和能力提高并且测量精度也达到行业要求。该技术方案简单、实用，具有很好的应用前景。
本发明所述的抗直流电流互感器的制备方法，首先根据电流互感器的参数计算在相应精度要求下所需磁芯及磁芯需开气隙的尺寸大小，然后采用切割方式在磁性上形成相应气隙，制备方法简单易行且制备成本低。进一步的，本发明还提供了所述制备方法形成的电流互感器，所述电流互感器的环形铁芯上设置有气隙，所述气隙由环形铁芯环外延伸至环内，使得环形铁芯得到恒磁导率，并且在抗饱和能力提高的同时也保证了测量精度达到行业要求。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种抗直流电流互感器磁芯，其特征在于，所述磁芯设置有一未贯穿整个磁芯截面的气隙。
2.根据权利要求1所述抗直流电流互感器磁芯，其特征在于，所述气隙沿磁芯截面的轴向长度                                                
Figure 837155DEST_PATH_IMAGE001
为0.01毫米至2.5毫米。
3.根据权利要求1所述抗直流电流互感器磁芯，其特征在于，所述磁芯为三角型或矩形或圆形的环状结构。
4.根据权利要求1所述抗直流电流互感器磁芯，其特征在于，所述磁芯的材料为坡莫合金、硅钢或铁氧体材料。
5.根据权利要求1所述抗直流电流互感器磁芯，其特征在于，所述磁芯为超微晶或非晶材料形成。
6.一种权利要求1所述抗直流电流互感器磁芯形成的电流互感器制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一电流互感器，获取所述电流互感器次级线圈感抗
Figure 506034DEST_PATH_IMAGE002
、次级线圈的阻抗
Figure 499397DEST_PATH_IMAGE003
、初级线圈的匝数
Figure 443607DEST_PATH_IMAGE004
、次级线圈的匝数
Figure 180619DEST_PATH_IMAGE005
，磁芯的等效磁路长度
Figure 704004DEST_PATH_IMAGE006
，磁芯的相对磁导率
Figure 71532DEST_PATH_IMAGE007
； 
确定常规条件下允许的比差
Figure 313157DEST_PATH_IMAGE008
和角差
Figure 588281DEST_PATH_IMAGE009
，根据公式：
Figure 418702DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 753869DEST_PATH_IMAGE011
，其中
Figure 482790DEST_PATH_IMAGE012
为阻抗角，
Figure 499288DEST_PATH_IMAGE013
为铁损角， 
Figure 997265DEST_PATH_IMAGE014
为次级电流，
Figure 768912DEST_PATH_IMAGE015
为初级电流，
Figure 906501DEST_PATH_IMAGE016
为真空磁导率,计算获得不开气隙部分的截面积
Figure 789007DEST_PATH_IMAGE017
；
确定在抗直流条件下允许的比差和角差
Figure 21722DEST_PATH_IMAGE019
，根据公式：
Figure 459657DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 880274DEST_PATH_IMAGE021
，其中
Figure 539794DEST_PATH_IMAGE022
的取值范围为：0.0001≤
Figure 653243DEST_PATH_IMAGE022
≤0.005，计算获得开气隙部分的截面积
Figure 516157DEST_PATH_IMAGE023
；
根据
Figure 740465DEST_PATH_IMAGE024
确定所述电流互感器整体磁芯的截面积
Figure 801962DEST_PATH_IMAGE025
；
根据
Figure 287912DEST_PATH_IMAGE026
确定； 
在所述电流互感器的磁芯截面上切割出截面积
Figure 728438DEST_PATH_IMAGE023
、沿截面轴向长度为
Figure 847703DEST_PATH_IMAGE001
的气隙，形成抗直流电流互感器。
7.根据权利要求6所述的电流互感器制备方法，其特征在于，所述
Figure 37376DEST_PATH_IMAGE022
为0.0001。
8.根据权利要求6所述的电流互感器制备方法，其特征在于，所述
Figure 937199DEST_PATH_IMAGE001
为0.01毫米至2.5毫米。
9.根据权利要求6所述的电流互感器制备方法，其特征在于，所述
Figure 690260DEST_PATH_IMAGE001
为0.01毫米。
10.根据权利要求6所述的电流互感器制备方法，其特征在于，所述气隙为矩形结构。
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