用于測(cè)量交流電的直流分量的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于測(cè)量交流電的直流分量，在其中出現(xiàn)交流電的低直流分量和交流電的交流分量的高振幅的電流測(cè)量系統(tǒng)中適用的裝置。用于測(cè)量交流電的直流分量的裝置包括載流導(dǎo)線(1)，圍繞載流導(dǎo)線放置了提供有間隙(3)的磁芯(2)，間隙中放置有帶絕緣端子(5)的磁場(chǎng)傳感器(4)，并且它包括由放置在芯(2)上的單匝線圈的形式形成的短路補(bǔ)償繞組(6)或(9)。
【專利說(shuō)明】用于測(cè)量交流電的直流分量的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于測(cè)量交流電的直流分量，在其中出現(xiàn)交流電的低直流分量和交流電的交流分量的高振幅的電流測(cè)量系統(tǒng)中適用的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]包括帶有被測(cè)量電流的導(dǎo)體、圍繞帶電流的導(dǎo)體放置的以帶有間隙的磁芯形式的磁路及放置在磁芯間隙中的磁場(chǎng)傳感器的系統(tǒng)屬于最常用的電流測(cè)量系統(tǒng)。這些系統(tǒng)操作而沒(méi)有反饋控制環(huán)路。如果測(cè)量系統(tǒng)配有放置在磁芯上的二次繞組，該繞組與磁場(chǎng)傳感器和促使電流在二次繞組中流動(dòng)的另外電源系統(tǒng)連接，則這是帶有反饋控制環(huán)路操作的系統(tǒng)。
[0003]上面提及的系統(tǒng)為大量應(yīng)用提供了令人滿意的測(cè)量范圍。其特征是以電壓或電流信號(hào)形式表示導(dǎo)體中被測(cè)量電流的值和波形。對(duì)于直流分量和交流分量?jī)烧邅?lái)說(shuō)，這些測(cè)量系統(tǒng)的輸出信號(hào)與測(cè)量電流成比例。直流分量指值在給定有限時(shí)間間隔中恒定的電流，而交流分量指值在給定時(shí)間間隔周期性交替的電流。專利N0.US4682101中示出在現(xiàn)有技術(shù)中帶有反饋的傳統(tǒng)系統(tǒng)。帶有被測(cè)量電流的導(dǎo)體放置在磁芯窗口中。磁芯與導(dǎo)體同軸放置，并且它具有其中放置有磁場(chǎng)傳感器的氣隙。來(lái)自場(chǎng)傳感器的信號(hào)被供應(yīng)到信號(hào)轉(zhuǎn)換/放大系統(tǒng)，并且隨后供應(yīng)到在芯上纏繞的二次繞組以及進(jìn)一步供應(yīng)到連接到二次繞組的測(cè)量系統(tǒng)。
[0004]上述解決方案的缺點(diǎn)在于如果在被測(cè)量電流的直流分量與交流分量之間有大的不成比例，例如大約10000倍，則要求具有大的測(cè)量分辨率的十分精確的測(cè)量系統(tǒng)。在此類系統(tǒng)中，來(lái)自更低若干數(shù)量級(jí)的直流分量的測(cè)量信號(hào)能夠處在轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的噪聲級(jí)，這在最差情況下使得測(cè)量直流分量變得不可能。在其中直流分量測(cè)量重要，同時(shí)不要求交流分量的精確測(cè)量的情況下，上述缺點(diǎn)是至關(guān)重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]用于使用載流導(dǎo)線(導(dǎo)線周圍放置了提供有間隙的磁芯，間隙中放置了帶絕緣端子的磁場(chǎng)傳感器)測(cè)量交流電的直流分量的裝置的本質(zhì)在于它包括由放置在芯上的單匝線圈的形式形成的短路補(bǔ)償繞組。
[0006]優(yōu)選的是，短路補(bǔ)償繞組具有管狀導(dǎo)電環(huán)的形式。
[0007]優(yōu)選的是，管狀導(dǎo)電環(huán)具有環(huán)面的形狀，管狀導(dǎo)電環(huán)由上半部和下半部?jī)蓚€(gè)半部組成，該兩個(gè)半部永久性相互機(jī)械和電連接。
[0008]備選地，短路補(bǔ)償繞組具有由環(huán)面的形狀形成的線圈的形式，線圈由網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的管狀導(dǎo)電環(huán)的兩個(gè)半部形成，該兩個(gè)半部永久性相互既機(jī)械連接又電連接。
[0009]優(yōu)選的是，短路補(bǔ)償繞組由銅或鋁制成。
[0010]優(yōu)選的是，在環(huán)的內(nèi)表面與芯的外表面之間存在絕緣層。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的裝置的系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于其簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)允許在其中交流分量的值更大許多倍，甚至直流分量的值小于交流分量的0.0l %的情況下精確測(cè)量交流電的直流分量。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]根據(jù)本發(fā)明的裝置在附圖中示為實(shí)施例的示例，其中，圖1以具有示出測(cè)量傳感器的位置的部分破斷面的透視圖示出以實(shí)施例的第一形式的裝置，圖2 -以前視圖示出在芯間隙內(nèi)，來(lái)自圖1的破斷面的表面的片段，以及圖3 -以透視圖示出以本發(fā)明的實(shí)施例的第二形式的裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0013]用于測(cè)量交流電的直流分量的裝置包括載流導(dǎo)線1，圍繞載流導(dǎo)線放置了提供有間隙3的磁芯2。在芯2中的間隙中，放置了帶絕緣端子5的磁場(chǎng)傳感器4，通過(guò)絕緣端子裝置連接到附圖中未示出的測(cè)量系統(tǒng)。在芯2上，放置了由單匝線圈形式形成的補(bǔ)償繞組，補(bǔ)償繞組在實(shí)施例的第一形式中具有由上半部6a和下半部6b兩個(gè)半部組成的以環(huán)面的形狀的導(dǎo)電管狀環(huán)6的形式，該兩個(gè)半部沿環(huán)面的周緣永久性相互機(jī)械和電連接，并且其形成用于芯2和用于位于封閉管狀環(huán)6內(nèi)的傳感器4的導(dǎo)電掩蔽。環(huán)6的半部6a和6b的外表面分別提供有用于在其中放置傳感器4的端子5的楔口 7a和7b。在本發(fā)明實(shí)施例的第二形式中，補(bǔ)償繞組9具有由網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電管狀環(huán)的兩個(gè)半部9a和9b形成的以環(huán)面形狀形成的線圈的形式，該兩個(gè)半部沿環(huán)面的周緣永久性相互機(jī)械和電連接。在此實(shí)施例中，傳感器4的絕緣端子5通過(guò)繞組9形成的網(wǎng)眼被引出到繞組9外。
[0014]在本發(fā)明實(shí)施例的兩種形式中，補(bǔ)償繞組6和9的形狀能夠與環(huán)面形狀不同，并且具體而言，形成此繞組的環(huán)的橫截面能夠具有三角形、正方形、矩形、六邊形等形狀。類似地，芯能夠具有不同橫截面，這不會(huì)更改本發(fā)明的本質(zhì)。視芯2的橫截面的形狀而定，補(bǔ)償繞組的形狀應(yīng)在其橫截面是類似地，以維護(hù)在這些元件之間互相關(guān)的可能性，并且使它們最小化。
[0015]在本發(fā)明實(shí)施例的兩種形式中，芯2由具有高導(dǎo)磁率特性的鐵磁材料制成，如無(wú)定形帶(amorphous tapes)的鐵氧體或芯,而磁芯傳感器具有厚度調(diào)整為芯2中間隙3的寬度的霍耳效應(yīng)傳感器的形式，并且其端子5電絕緣。補(bǔ)償繞組6或9由低電阻率材料制成，例如，由銅或鋁制成。在本發(fā)明的實(shí)施例的所有形式中，絕緣層能夠放置在環(huán)6的內(nèi)表面與芯2的外表面之間，這未在附圖中示出。絕緣層能夠由聚酯箔制成。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的裝置的操作原理是在于當(dāng)保持測(cè)量系統(tǒng)的磁路的磁通量中直流分量的同時(shí)，消除了電流的交流分量的存在。集中在位于導(dǎo)體I的緊靠周邊的芯2中的磁通量與此導(dǎo)體中流動(dòng)的電流直接成比例。如果將另外的短路補(bǔ)償繞組6或9連接到磁路，則在此繞組中誘發(fā)的電壓將生成補(bǔ)償原始通量的反向通量。與無(wú)補(bǔ)償繞組的情況下相比，芯2中存在的磁場(chǎng)將低許多倍。為在二次繞組中誘發(fā)電動(dòng)勢(shì)(EMF)發(fā)生而必須存在的另外必需條件是磁場(chǎng)變化，磁場(chǎng)變化促使在短路補(bǔ)償繞組中誘發(fā)電流，并且補(bǔ)償繞組將只為交流分量生成反向通量。結(jié)果是在磁路的間隙3中觀察到的磁場(chǎng)將對(duì)于交流分量減小許多倍，并且將對(duì)于直流分量保持不變。因此，在直接測(cè)量的信號(hào)中存在的直流分量的百分比含量(即，磁場(chǎng)的量級(jí))大大高于在載流導(dǎo)線I中直接測(cè)量的信號(hào)中的百分比含量。以實(shí)心形式6或網(wǎng)狀9的形式的短路二次繞組促使補(bǔ)償從磁芯2中的交流分量誘發(fā)的磁通量，補(bǔ)償后其值接近O。
【權(quán)利要求】
1.一種用于使用載流導(dǎo)線(I)測(cè)量交流電的直流分量的裝置，圍繞所述載流導(dǎo)線放置了提供有間隙(3)的磁芯(2)，所述間隙中放置有帶絕緣端子(5)的磁場(chǎng)傳感器(4)，其特征在于它包括由放置在芯(2)上的單匝線圈的形式形成的短路補(bǔ)償繞組(6)或(9)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述短路補(bǔ)償繞組具有管狀導(dǎo)電環(huán)(6)的形式。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述管狀導(dǎo)電環(huán)(6)具有環(huán)面的形狀，所述管狀導(dǎo)電環(huán)出)由上半部^a)和下半部^b)兩個(gè)半部形成，所述兩個(gè)半部沿所述環(huán)面的周緣永久性相互機(jī)械和電連接。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述短路補(bǔ)償繞組具有由環(huán)面的形狀形成的線圈(9)的形式，所述線圈(9)由網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的管狀導(dǎo)電環(huán)的兩個(gè)半部(9a)和(9b)形成，所述兩個(gè)半部沿所述環(huán)面的周緣永久性相互既機(jī)械連接又電連接。
5.如前面權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述短路補(bǔ)償繞組(6)或(9)由銅或鋁制成。
6.如前面權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于在環(huán)(6)的內(nèi)表面與所述芯的外表面之間存在絕緣層。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK103575958SQ201310318584
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月27日
【發(fā)明者】M.奧斯特羅戈斯卡, F.格雷基, M.斯?jié)煞螨R克, W.皮亞塞基, P.巴爾塞雷克, M.富爾齊克 申請(qǐng)人:Abb 技術(shù)有限公司