專利名稱：具有茹科夫斯基型繞組的電流互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括至少兩個部分電路的電流互感器，其中每個部分電路都包括一茹科夫斯基(Rogowski)型繞組，每個部分電路都做成環(huán)繞互感器之主導(dǎo)體360°的完整電路的角部分的形式。每個部分電路的繞組是由占據(jù)部分電路之角范圍的去繞組(go winding)和返回繞組(return winding)構(gòu)成的。完整電路等價于互感器的茹科夫斯基型次級電路。這樣，在該次級電路上測量的電壓信號與通過主導(dǎo)體傳送的電流的導(dǎo)數(shù)成正比例。
背景技術(shù)：
已經(jīng)知道，Rogowski線圈(也稱為Rogowski環(huán)面)通常是采用纏繞在環(huán)形線圈架上并且由非鐵磁材料做成的導(dǎo)體的形式，由此由于它缺乏飽和而具有良好的線性特性。在借助于茹科夫斯基線圈形式的次級電路或?qū)w對主電流進(jìn)行測量中的困難之一來自由線圈參數(shù)的溫度變化，其中該變化可以導(dǎo)致大的測量誤差。此外。如果線圈不是準(zhǔn)確地軸向?qū)ΨQ的，那么主電流之導(dǎo)數(shù)的測量取決于穿過環(huán)面的主導(dǎo)體的位置，同時也取決于它的方向。眾所周知，良好的軸向?qū)ΨQ要求導(dǎo)體繞組被做成至少兩個繞組，例如，纏繞在去路徑上的繞組，接著是纏繞在相反的返回路徑上的類似繞組，并且具有在去路徑和返回路徑上以相同的方向纏繞的線圈匝，使得對于去繞組和返回繞組來說通量是增加的。這種雙重去和返回繞組使得線圈不會受到由位于環(huán)面外部的電導(dǎo)體所傳送的強(qiáng)電流產(chǎn)生的電磁場的影響。
使用包括Rogowski型繞組的部分電路的電流互感器在本技術(shù)領(lǐng)域是已知的。專利文件DE4424368公開了一種正方形形狀的完整線圈，其相對于穿過其中心的主導(dǎo)體呈現(xiàn)出軸向?qū)ΨQ。該繞組由四部分組成，每部分是由包覆在導(dǎo)電材料之第一層中的管狀體構(gòu)造的，所述層被螺旋地蝕刻，以設(shè)置形成去繞組的軌道。所述導(dǎo)電材料被包覆在絕緣層和導(dǎo)電材料層的第二層中，其中導(dǎo)電材料的第二層同樣被螺旋地蝕刻，以形成返回繞組。四個去軌道通過互連多個管狀體的連接元件相互串聯(lián)在一起，四個返回軌道也是如此連接。完整的去軌道與完整的返回軌道串聯(lián)在一起，并且以這種方法制作的去和返回(go-andreturn)繞組在一個管狀體上給定的位置處被中斷，使得形成兩個輸出終端，在其端子之間可以測量由主電流在線圈中感應(yīng)的電壓。
由角部分形式的部分線圈構(gòu)造完整Rogowski線圈的原理也應(yīng)用在專利申請DE10161370或US2003137388A1所公開的實(shí)施例中。具體地，公開了一個實(shí)施例，其中通過將八個半環(huán)形電路部分串聯(lián)在一起來組成完整的線圈。每個部分是由形成半環(huán)的印制電路板(pcb)組成的，以及使四個板子層疊來形成線圈的一半，其中該線圈包括去和返回繞組的兩半部分。半環(huán)的兩個層疊在兩個相鄰角端分開，使得便于在互感器的主導(dǎo)體周圍設(shè)置完整的線圈。去繞組和返回繞組的串聯(lián)位于所述兩個相鄰角端的第一個處。完整線圈的兩個輸出終端都位于與第一個角端相鄰的第二個角端處。這樣，這兩個相鄰的角端之間沒有電性連接，然而仍然實(shí)現(xiàn)了360°上的雙重去和返回繞組，使得完整繞組能夠呈現(xiàn)出軸向?qū)ΨQ度。
眾所周知，根據(jù)如下關(guān)系式，通過獲得(并且通常也放大)在以360°纏繞主導(dǎo)體的Rogowski類型線圈之端子兩端的電動勢(emf)信號VS來測量的電壓VS取決于主電流iP之代數(shù)測量結(jié)果的時間導(dǎo)數(shù)(1)---VS(t)=D.S(T)·∂iP∂t]]>
其中S(T)表示在測量期間繞組對溫度T的靈敏度，常量D表示用于獲得emfVS的系統(tǒng)所特定的放大系數(shù)。這樣，信號VS間接地是主電流的影像(image)。下面，S0表示線圈在給定參考溫度T0的敏感度。另外，如果Rogowski型線圈纏繞在圓弧形式的管狀體上(也稱為“線圈架”，延伸在具有特定角度θ的角扇部分)，則可以將繞組的此部分對溫度T0的靈敏度S0定義為等于S0×θ/360，此處θ表示度數(shù)，S0是通過延伸均勻地以360°纏繞在線圈架上繞組所外推的完整Rogowski繞組的靈敏度。例如，如果完整繞組是如專利申請DE10161370中所示的將兩個半圓形繞組部分串聯(lián)而構(gòu)成的，則可以定義每個繞組部分的靈敏度S0等于整個線圈靈敏度S0的一半。
然而，因當(dāng)注意，利用小于360°的角扇部分上定義的Rogowski類型繞組，主導(dǎo)體中電流的測量結(jié)果受到導(dǎo)體相對于繞組之位置的影響，以及如果角扇部分小于180°，則受到強(qiáng)烈的影響。借助于例子，我們使半環(huán)形繞組垂直于直線主導(dǎo)體來設(shè)置，使得導(dǎo)體與繞組兩個末端的距離相等。假設(shè)主電流隨時間變化是一致的，則從主導(dǎo)體移開繞組的任何偏移(即使非常小)都會導(dǎo)致在繞組終端兩端上測量的emf明顯地減小。主電流在給定點(diǎn)產(chǎn)生的磁場隨著所述點(diǎn)與主導(dǎo)體之間的距離的增加而減小。因而，由于上述偏移，繞組中感應(yīng)的通量減小，并且這樣，所測量的主電流的影像也減弱。
由于這些原因，以及為了能夠通過茹科夫斯基類型繞組獲得可靠的電流測量，對于繞組，首先必須制作圍繞主導(dǎo)體的完整線圈，使得能夠呈現(xiàn)精確地軸向?qū)ΨQ。換句話說，使互感器的次級電路構(gòu)成360°環(huán)是能夠使測量獨(dú)立于主導(dǎo)體相對于次級導(dǎo)體的位置的其中一個條件。這就是為什么Rogowski型繞組之靈敏度的概念通常只出現(xiàn)在與以下領(lǐng)域相關(guān)的文獻(xiàn)中，即只是對于環(huán)形的繞組或者對于一組串聯(lián)的繞組使得形成完整線圈的領(lǐng)域。在已知的使用由完整的Rogowski線圈之多個部分組成的繞組的電流互感器設(shè)備中，例如專利申請DE10161370中顯示的互感器，例如，每一個繞組總是與由另一個線圈部分形成的至少一個類似繞組電性串聯(lián)，使得這些部分一起形成在纏繞主導(dǎo)體360°的完整的Rogowski線圈。
在具有兩個串聯(lián)的半環(huán)形繞組的實(shí)施例中，完整環(huán)形繞組的靈敏度實(shí)際上等于具有相同尺度的單個繞組的靈敏度。此外，提供充分短的串聯(lián)，以盡可能少地干擾兩個繞組之間連接區(qū)域中繞組的均勻性，使得保持幾乎完美的軸向?qū)ΨQ，這樣，測量可以保持幾乎獨(dú)立于主導(dǎo)體的位置。與傳統(tǒng)的在一個閉合支撐體上的繞組相比，這種基于可分離繞組的實(shí)施例所暗含的相對額外成本可以得到以下情況的支持，即具體地，通過完整的繞組可以很容易設(shè)置在主導(dǎo)體周圍來得到支持。也存在特定的上下文環(huán)境，其中優(yōu)選地，從部分線圈構(gòu)造完整的Rogowski線圈，并且不需要讓兩個部分線圈被分開，以便將主導(dǎo)體穿過由完整線圈形成的環(huán)中。
正如從專利文檔EP0573350所得知的，優(yōu)選地，由pcb制造Rogowski繞組，其中該pcb基本上是正方形并且設(shè)置有用于使主導(dǎo)體穿過的圓形開口。這種類型的繞組表現(xiàn)出良好的軸向?qū)ΨQ，以及使得能夠利用線圈匝獲得去繞組和返回繞組，并具有去繞組和返回繞組加在一起的通量，由此對于線圈獲得非常好的靈敏度，也具有非常好的0.1％量級的測量準(zhǔn)確度。準(zhǔn)確度隨著時間而保持不變，因?yàn)榫唧w地，其對振動和對影響線圈的溫度變化不敏感。通過使用與線圈之輸出端并聯(lián)的電阻器，以及具有被選擇作為繞組的各種參數(shù)的電阻，來進(jìn)行實(shí)際上與溫度無關(guān)的測量，正如專利文檔EP0587491所教示的那樣。
用于制造pcb的機(jī)器使得電路板能夠以特定尺寸范圍被制作。在本專利申請的申請日時，不存在能夠獲得尺度大于700微米(mm)的pcb的機(jī)器。即使這種機(jī)器將來應(yīng)該被產(chǎn)生，但是制造大尺寸pcb成本將明顯地大于將多個pcb組裝在一起形成大尺寸的pcb的成本。某些利用Rogowski線圈進(jìn)行的測量(例如，在氣體絕緣金屬包覆的電齒輪或線路)要求由互感器次級繞組的軌道和的印制穿孔所形成的環(huán)的內(nèi)直徑至少為700mm量級。應(yīng)該注意對于這些直徑，優(yōu)選地，使繞組在pcb的外部，以能夠保持測量準(zhǔn)確度在0.1％量級，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的用于通過在導(dǎo)體上纏繞來制造線圈的技術(shù)不能制造出達(dá)到這個精確度級別的線圈。
用于使大尺寸線圈由pcb制成的一個技術(shù)方案包括在一個共用平面上將多個pcb組合在一起，每個pcb具有在其上蝕刻的角線圈部分。用于互連完整線圈之多個角部分的第一方法包括經(jīng)由特別適合此目的的多個導(dǎo)體將它們電性地連結(jié)在一起，例如，以與專利文件DE4424368所示在蝕刻的管狀體之間所作的連接相同的原理，在兩個相鄰板之間的每個接合處，在相同去方向或者返回方向上，將繞組串聯(lián)在一起。例如，可以將完整角線圈的四個圓角部分組合在一起，每個圓角部分由一個正方形pcb構(gòu)成，正方形pcb的側(cè)面具有等于角線圈外徑至少一半的長度。這樣，可以使用pcb技術(shù)制作外徑大約為1400nm的完整線圈，由此超出了金屬包覆的最大尺寸，其中利用現(xiàn)有的金屬包覆電力齒輪或者線路，圍繞所述金屬包覆，來設(shè)置電流互感器的次級。
這樣，由完整角線圈實(shí)現(xiàn)的電流互感器的次級電路可以在大氣力下設(shè)置，例如，圍繞雙金屬外殼，雙金屬外殼提供兩個在壓力下充滿絕緣氣體的金屬殼體之間緊密連接，并且從其中通過互感器的主導(dǎo)體。借助于例子，主導(dǎo)體由單相金屬包覆線的導(dǎo)體構(gòu)成。兩個外殼借助于提供相對于絕緣氣體密封的墊圈連接在一起，墊圈由電絕緣材料做成。這使在金屬殼體中流動的返回電流流到角線圈之外，以及這確保了電流測量不受返回電流的影響。
但是，對于傳統(tǒng)的環(huán)形繞組形成的線圈以及使用印制電路技術(shù)形成的角線圈，將完整線圈的多個角部分串聯(lián)在一起的技術(shù)存在以下缺點(diǎn)。首先，經(jīng)由互連完整線圈的兩個相鄰部分的電橋的連接在某種程度上干擾了繞組之間的連接區(qū)域中線圈匝分布的均勻性。這特別可以從例如專利文件DE10161370的圖3中看到。對于以pcb圓角形式實(shí)現(xiàn)的角部分，必須提供很短的連接，以便保持完整Rogowski線圈中匝分布的幾乎完全均勻性，從而保持0.1％量級的測量精確度。而且，因?yàn)檫@些圓角所受到的振動和拉伸力，兩個相鄰pcb圓角部分之間的電性和機(jī)械連接區(qū)域構(gòu)成了很弱的區(qū)域。即使圓角安裝在相對柔性的元件上，例如由橡膠做成的元件，為了限制圓角之間連接處的振動和壓力的幅度，從而避免互連圓角印制電路的電橋發(fā)生斷裂的風(fēng)險(如果橋本身也以硬性形式提供)，因此必須提供柔性電橋。
但是，可以克服在獲得機(jī)械可靠的并且盡可能少的干擾測量結(jié)果兩個相鄰pcb圓角之間的電連接上的困難，尤其當(dāng)使用柔性的電橋時。這樣，可以獲得由pcb圓角構(gòu)成的大尺寸的完整的Rogowski線圈，以及該完整的Rogowski線圈電性地等效于如專利文件EP0573350所教示的相同尺寸的使用單個pcb構(gòu)成的線圈。優(yōu)選地，完整Rogowski線圈的兩個電終端位于相鄰圓角連接部分旁邊的線圈的圓角的一端處，然后，所述連接部分是沒有與電橋交叉的唯一連接部分。
當(dāng)考慮上述使用Rogowski線圈圓角的技術(shù)時，特別是對于專利文件EP0573350所教示的pcb技術(shù)實(shí)施例，需要考慮以下事實(shí)在用于氣體絕緣金屬包覆電齒輪的電流互感器的應(yīng)用中，由電流互感器的完整線圈形成的環(huán)可以具有通常大約700mm的直徑。對于完整Rogowski線圈，線圈匝數(shù)(每匝由pcb中兩個相反的軌道部分和兩個電鍍通孔形成)。在此階段，應(yīng)當(dāng)知道，對于具有相同匝數(shù)密度，大直徑的Rogowski線圈的總靈敏度S0與小直徑的Rogowski線圈的的總靈敏度S0沒有明顯的不同，匝數(shù)增加所引起的靈敏度增加被線圈進(jìn)一步遠(yuǎn)離主導(dǎo)體所產(chǎn)生的較小磁場所抵消，其中主導(dǎo)體的電流將被測量。
這樣，甚至對于大直徑的線圈，可能與線圈所感應(yīng)的emf信號感干擾的寄生波動電壓信號是相對較大的，因?yàn)榭偟撵`敏度S0實(shí)際上獨(dú)立于線圈的直徑。由通過互感器測量其主電流ip的線路中的高頻電流引起干擾信號。因?yàn)閑mf信號與主電流ip的導(dǎo)數(shù)成正比，所以在影響主電流的高頻處的任何干擾將不可避免的導(dǎo)致在互感器次級繞組端子處的電壓波動。干擾電壓波動信號然后必須被用于產(chǎn)生修正信號Vs(該信號通暢被放大)的采集和處理器單元處理，其中修正信號Vs是修正的主電流信號的影像，其中高頻電流干擾已經(jīng)被從修正的主電流信號中過濾掉。
因?yàn)樗鼈兿鄬Υ蟮姆?，?dāng)修正測量信號時，可能很難處理干擾電壓波動信號，這將導(dǎo)致較小精確度的測量。即使高性能信號修正處理被應(yīng)用到Rogowski線圈的端子之間的emf信號，以便獲得很高的測量精確度，但是，與在電壓波動干擾信號是小幅度的情況中獲得同樣量級精確度相比較，通常增加了成本。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種電流互感器，其次級電路包括由多個角線圈部分構(gòu)成的大直徑的Rogowski線圈，多個角線圈部分根據(jù)完整線圈的軸向?qū)ΨQ性以非常良好的均勻性機(jī)械地結(jié)合在一起，同時具有用于互感器次級電路的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)用于限制待處理的干擾電壓波動信號的幅度。本發(fā)明另一個目的在于提供大直徑完整Rogowski線圈的pcb技術(shù)實(shí)施例，同時省略了構(gòu)成完整線圈的相鄰部分pcb的線圈之間的任何電橋，該實(shí)施例應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)至少01％量級的精確度，并且具有優(yōu)異的溫度可靠性發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明提供一種電流互感器，包括至少兩個部分電路，每個部分電路包括一個Rogowski型繞組，所述部分電路的每一個以完整電路的角部分的形式構(gòu)成，其中完整線圈以360°環(huán)繞互感器的至少一個主導(dǎo)體，所述完整線圈具有用于互感器的Rogowski型次級電路的功能，每個部分電路的繞組由延伸在部分電路的角度范圍的去繞組和返回繞足構(gòu)成，其特征在于對于每個部分電路，所述去繞組和返回繞組電性地串聯(lián)，它們具有在相同方向上纏繞的多個線圈匝，以形成呈現(xiàn)一對相鄰電端子的單個繞組，所述繞組的電端子對連接到用于產(chǎn)生完整信號的采集系統(tǒng)，其中完整信號是互感器之主電流的影像。這樣，通過結(jié)合N個部分電路構(gòu)成的完整電路呈現(xiàn)相同的N對電端子。正如以下所解釋的，在每個部分電路的端子兩端所測量emf信號Vs(n)被傳送到求和采集系統(tǒng)(通常包括放大)，該求和采集系統(tǒng)被設(shè)計來重新產(chǎn)生一個完整信號Vs，Vs在給定參考溫度T0下滿足以下關(guān)系式(2)---vs(t)=K.Σn=1Nvs(n)(t)=K.S0.∂ip∂t]]>其中，K表示求和采集系統(tǒng)的總放大系數(shù)，以及S0表示等效完整電路的靈敏度。以下解釋如何參數(shù)化用于定義總放大系數(shù)的電阻器的電阻，使得系數(shù)對于溫度變化不敏感。應(yīng)當(dāng)注意，S0等于完整電路的靈敏度，完整電路正如通過串聯(lián)多個部分電路的繞組以獲得一結(jié)構(gòu)而構(gòu)成，該結(jié)構(gòu)等效于專利EP0573359中所描述的結(jié)構(gòu)，其中在該結(jié)構(gòu)中，完整電路僅僅呈現(xiàn)兩個電端子，用于采集構(gòu)成主電流之影像的emf信號。
在本發(fā)明的電流互感器中，以及當(dāng)所有的部分電路相同時，完整等效電路的靈敏度S0等于部分電路的靈敏度S0乘以部分電路的數(shù)目N。然后，上述公式(2)可以寫成
vs(t)=K.N.s0.∂ip∂ti.e.]]>(3)---∂ip∂t=vs(t)K.N.s0]]>并且因此可以通過隨著時間來積分正如在Rogowski型次級電路上測量的完整信號Vs來確定互感器的主電流。
優(yōu)選地，部分電路的該對電終端設(shè)置在部分電路的兩個角端其中之一處，去和返回繞組的每一個穿過部分電路的角范圍，并且在另一角端電性地連接在一起。這種在部分電路一個角端的端子設(shè)置尤其對于兩個相鄰部分電路的端子可以使得并排設(shè)置，以便使用相同長度的兩個相對較短的屏蔽電纜，用于連接兩個電路到信號采集系統(tǒng)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，電纜相對較短和具有相同長度是很重要的，以便最小化干擾信號，干擾信號可能由鄰近電流互感器的主導(dǎo)體中所傳送的電流所引起的強(qiáng)電磁場在電纜中產(chǎn)生，以及保持它們降低至沒有阻止0.1量級精確度的水平。
在本發(fā)明的電流互感器的一個優(yōu)選實(shí)施例中，每個部分電路由平面或者彎曲的pcb實(shí)現(xiàn)，pcb在其兩個表面的每一個上具有一序列金屬軌道，在一個序列上的軌道通過穿過pcb的電鍍通孔與另一序列上的軌道電性連接，以形成部分電路的繞組。
在本發(fā)明的電流互感器的另一個優(yōu)選實(shí)施例中，每個部分電路的繞組的兩個端子其中之一電性地連接到公用參考電勢，而另一個端子電性地連接到采集系統(tǒng)的輸入，采集系統(tǒng)提供包括至少一個具有反饋回路的運(yùn)算方放大器的放大功能。優(yōu)選地，采集系統(tǒng)的每個輸入經(jīng)由電阻器連接到運(yùn)算放大器，選擇該電阻器的電阻器，使得在采集系統(tǒng)的輸出上測量的電壓信號與互感器之次級電路的溫度變化無關(guān)。


下面參考附圖，更詳細(xì)地描述本發(fā)明、它的特征以及優(yōu)勢。
圖1是以使用pcb技術(shù)制作的平面環(huán)圓角形式的本發(fā)明電流互感器之部分電路的示意圖圖1a是放大的圖1部分電路之第一角端的示意圖；圖1b是放大的圖1部分電路之第二角端的示意圖；圖2是本發(fā)明的電流互感器的透視圖，其中電流互感器包括通過結(jié)合四個部分電路形成的完整環(huán)形電路，四個部分電路形成具有交替表面的相同的圓角并且形成互感器的次級電路；圖2a是部分電路示意圖，該部分電路形成了構(gòu)成圖2所示完整電路的一個圓角；圖2b是顯示圖2a的部分電路的一個角端的一個表面的示意圖，顯示了在所述表面上的一序列金屬軌道；圖2c是顯示圖2b的部分電路的角端的另一個表面的示意圖，顯示了在所述表面上的一序列金屬軌道，顯示了它的一序列金屬軌道；圖3是本發(fā)明的電流互感器的次級電路的示意性刨面圖，包括相互平行設(shè)置的兩個完整電路；圖4是本發(fā)明的電流互感器的另一個次級電路的示意性刨面圖；圖5是本發(fā)明的電流互感器的另一個次級電路的示意性刨面圖，由單個完整電路構(gòu)成，其中每個部分電路包括兩個疊置的pcb；圖5a是圖5所示的部分電路以及它的支撐體的示意性平面圖；圖6是本發(fā)明的電流互感器的透視圖，包括完整的管狀環(huán)形電路，其通過結(jié)合形成相同圓角的四個部分電路構(gòu)成；圖6a是形成構(gòu)成圖6的完整電路的圓角之一的部分電路的兩個表面的示意圖；圖7是本發(fā)明的電流互感器的電路圖，包括通過結(jié)合四個交錯相同部分電路而構(gòu)成的完整電路，以及還包括求和采集系統(tǒng)；圖8是本發(fā)明的電流互感器的電路圖，包括相互平行設(shè)置的兩個完整電路，以及還包括具有兩級放大的求和采集系統(tǒng)；以及、圖9是本發(fā)明的電流互感器的示意圖，應(yīng)用于檢測在三相線中任何可能的剩余電流。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，以使用pcb技術(shù)制成的平面環(huán)形圓角的形式示意性地顯示了用于本發(fā)明的部分電路CBn。根據(jù)專利文件EP0573350，可以知道制作pcb Rogowski繞組之線圈匝的方法，其中允許設(shè)置在印制電路兩個表面上的直線金屬軌道被設(shè)置在半徑上，該半徑當(dāng)延伸時，穿過環(huán)形圓角的中心O。在這種情況中，部分電路的角范圍θn等于90°，使得通過在一個公共平面上相互結(jié)合四個相同部分電路從而構(gòu)成Rogowski型互感器的次級導(dǎo)體而形成完整電路。下面，術(shù)語“次級電路”用于表示本發(fā)明的電流互感器的次級導(dǎo)體，尤其當(dāng)使用pcb技術(shù)制作時?？梢允褂迷谄渥畲蟪叨葹榇蠹s700mm長的矩形pcb，來制成占有大約500mm外半徑的環(huán)形圓角的部分電路。
這樣，在本例子中，通過正如專利EP0573350所描述的環(huán)形次級電路的圓角來形成部分電路CBn。但是，它并不是電性等于在上述現(xiàn)有技術(shù)中僅僅通過切割構(gòu)成Rogowski線圈的印制電路所獲得的圓角。正如在圖1b所看到的，在第一角端E1n每個部分電路CBn具有構(gòu)成單個連續(xù)繞組Cn之兩個端部的一對相鄰電端子T1n和T2n。覆蓋部分電路之角范圍的去繞組和返回繞組Cn0和Cn1在電路的第二角端E2n處電性地串聯(lián)，使得在由終端T1n和T2n構(gòu)成的兩個端子之間線圈Cn是連續(xù)的。連續(xù)線所示的金屬軌道形成在部分電路的一個表面，而虛線所示的軌道形成在電路的另一表面。
正如在圖1a和圖1b中所看到的，用于本發(fā)明的電流互感器的部分電路CBn的兩個角端E1n和E2n沒有包括任何用于連接另一個部分電路的電橋，因?yàn)椴糠蛛娐稢Bn的繞組Cn與在360°上完整的電路的其它部分電路的繞組是無關(guān)的。如圖1b所示，emf信號Vs(n)可以在端子之間測量，所述端子由每個部分電路的兩個終端T1n和T2n構(gòu)成。
為了簡化圖1a和圖1b的圖示，顯示了去繞組和返回繞組Cn0和Cn1，好像連續(xù)的繞組由纏繞環(huán)的導(dǎo)線形成。但是，事實(shí)上，纏繞方法不適用于本發(fā)明的電流互感器的部分電路，即使它滿足避免在去繞組和返回繞組之間跨接導(dǎo)線的需要。正如圖1a所看到的，去繞組Cn0與返回繞組Cn1具有在相同方向上纏繞的線圈匝。更具體地，當(dāng)去繞組CnO的線圈匝在對于觀察者來說朝向圖1a的右邊轉(zhuǎn)向的逆時針方向前進(jìn)時，返回繞組Cn1對于同一觀察者來說在順時針方向前進(jìn)。因此，纏繞方法不能實(shí)現(xiàn)在去繞組和返回繞組之間增加通量，以及必須使用另一方法，以做出部分電路的特定纏繞，用于本發(fā)明的電流互感器。例如，當(dāng)使用pcb技術(shù)時，可以采用交錯去線圈匝和返回線圈匝的纏繞方法，其被描述在專利文件EP0573350中，并參考該文件圖2B所示的金屬軌道的結(jié)構(gòu)。
圖2是顯示通過結(jié)合四個部分電路所構(gòu)成的完整環(huán)形電路的示意性透視圖，這些部分電路本身使用pcb技術(shù)制作。完整電路構(gòu)成了本發(fā)明電流互感器的次級電路，在這種情況中，互感器的次級導(dǎo)體由穿過環(huán)的軸Z的棒10構(gòu)成，優(yōu)選地，棒10垂直穿過環(huán)并且經(jīng)過環(huán)的中線0。四個部分電路構(gòu)成了具有交替表面A和B的多個相同圓角，其中多個相同圓角安裝在共平面的環(huán)形框架15上，使得部分電路相鄰的角端彼此保持在一起。設(shè)置具有彈性返回屬性的扣件16，以將兩個相鄰的角端保持在一起?？蚣?5的膨脹系數(shù)優(yōu)選地等于pcb襯底的膨脹系數(shù)，以便避免在溫度變化期間出現(xiàn)在兩個相鄰部分電路之間的松弛和過量壓力。
這樣，四個相同的部分電路CB1到CB4被組合在環(huán)形框架15上，完整的電路被保持在框架上，例如借助于從印制電路之外邊緣穿過徑向凸出的圓孔。然后，必須設(shè)置這些孔，使得以很小的間隙穿過相應(yīng)的圓柱形螺栓，其中螺栓被固定在框架上，并且使用兩個圓柱形螺栓就足以將部分電路安裝在框架上。在由相同部分電路制成的完整環(huán)形電路的該實(shí)施例中，當(dāng)從環(huán)的同一側(cè)看時，兩個相鄰的部分電路具有交替的表面A和表面B，使得它們各自的兩對端子并排設(shè)置。以下參考圖8所示實(shí)施例來解釋這種設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)。
在圖2a中示意性地示出了圖2所示完整電路CB的部分電路CB1。在這種情況中，在環(huán)形圓角的第一角端E11處，印制電路的兩個端子T11和T21位于形成pcb的襯底的單層3的一個表面A上。所述兩個端子隔開一距離，該距離通常為十分之幾毫米，使得它們例如通過焊接分別連接到在采集系統(tǒng)中止的兩條電纜，采集系統(tǒng)用于測量電路CB1的emf Vs(1)。優(yōu)選地，所述兩個端子由穿過板3厚度的電鍍通孔構(gòu)成，并且其構(gòu)成了部分電路CB1之繞組的終端T11和T21。在這種方式下，用于上述電纜的焊接可以在電路的兩個表面A和B任何一個上做出。特別地，在圖2看得見的部分電路CB2設(shè)計成與電路CB1相同，但是對于測量電路的emf Vs(2)的兩條電纜做在其表面B上。在這種方式下，來自部分電路的電纜對可以都設(shè)置在完整電路CB的同一側(cè)，例如，圖2可以看見的一側(cè)上。
在圖2b中，示意性地示出了圖2a的部分電路CB的第二角端E21，顯示了在該表面上的一序列金屬軌道31。去繞組C10的軌道和返回繞組C11的軌道交錯并且?guī)缀跸嗷テ叫校@樣使得軌道密度盡可能高，從而賦予對于部分電路之繞組更高的靈敏度。所述第二角端E21的表面B以及它的一序列金屬軌道32示意性地顯示在圖2c中。電鍍通孔6在軌道的端部穿過電路的襯底，用作互連給定去繞組C10或者返回繞組C11的軌道，以便形成如專利文件0573350中所述的Rogowski繞組的線圈匝。
圖3是次級電路的示意性刨面圖，包括兩個相互平行設(shè)置的完整電路。為了簡化起見，僅僅示出了部分電路CBn和CBn+4。以與專利文件EP0573350所描述的相同的原理，并且參考該文件的圖3，優(yōu)選地，疊置多個Rogowski線圈，以便相應(yīng)地倍增全部次級電路的靈敏度。在這種情況中，設(shè)置每個完整線圈，使得通過固定到環(huán)形框架15的棒保持在原位。環(huán)形金屬屏蔽層17設(shè)置在兩個線圈之間，并且用作支撐體，用于保證部分電路CBn+4是平面的。該屏蔽層以相對于由環(huán)形框架15形成的主支撐體形成電容器的方式工作，其中，在這種情況中，它由金屬做成。兩個疊置的金屬框架15和17通過固定到框架15上的棒條以軸向?qū)?zhǔn)的方式保持。這樣，可以形成由pcb和金屬屏蔽層17做成的Rogowski線圈之交替層的層疊。優(yōu)選地，聚酯薄膜層可以設(shè)置在屏蔽層17的每個表面和保持壓住該表面的完整線圈的印制電路之間。
圖4是另一個次級電路的示意性刨面圖，包括相互平行設(shè)置的兩個完整電路。在這種情況中，除了移去電容性屏蔽之外，該次級電路電性等效于圖3的次級電路。樹脂或者一些其它絕緣材料層5設(shè)置在每個部分電路CBn和疊置在其上的部分電路CBn+4之間，使得每組疊置的部分電路形成兩個pcb的層疊。分開兩個pcb的絕緣層5的材料必須具有接近于或者等于pcb襯底的膨脹系數(shù)，以及優(yōu)選地，它也具有將pcb結(jié)合在一起的功能。在圖1種僅僅顯示了一組，但是，應(yīng)當(dāng)理解，次級電路由設(shè)置在同一環(huán)形框架15上的四組疊置部分電路組成。
圖5是本發(fā)明電流互感器的另一個次級電路的示意性刨面圖，在這種情況中，它由單個完整線圈組成。完整線圈的每個部分電路包括兩個疊置的印制電路圓角，它們被絕緣材料層5分開。在這種情況中，形成圓角的每個pcb以這種的方式蝕刻，即由pcb形成的繞組由單個去繞組或者返回繞組構(gòu)成。例如，如果去繞組從由在圓角的一個角端處的終端T1n構(gòu)成的端子開始蝕刻在pcb 3上，那么在相對角端進(jìn)行電連接，以與蝕刻在板4上的返回繞組連接。必須設(shè)置返回繞組的軌道，使得線圈匝的繞組方向與去繞組的方向相同，以便去繞組和返回繞組的對應(yīng)通量相加。返回繞組的端子T2n可以位于非?？拷俗覶1n的位置，它們通過絕緣層5的厚度分開。優(yōu)選地，該厚度被限定為十分之幾毫米。
圖5a是沿著虛線箭頭所示方向看去部分電路的示意性平面圖。以已經(jīng)的方式，在板4的兩個表面上蝕刻的兩個軌道序列41和42通過穿過pcb厚度的電鍍通孔來互連。這同樣適用于板3的兩個表面上蝕刻的兩個軌道序列51和52。絕緣層的厚度優(yōu)選地小于pcb 3或者4的厚度。
圖6是特定結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的另一電流互感器的透視圖?；ジ衅鞯拇渭売赏暾墓軤瞽h(huán)形電路形成，所述完整的管狀環(huán)形電路通過結(jié)合形成相等圓角的四個部分電路做成，該完整的電路固定到環(huán)形框架15上。這樣，彎曲每個pcb，使得具有管狀環(huán)之角部分的形狀，所述管狀環(huán)的對稱軸基本上與互感器的主導(dǎo)體10的軸Z重合。正如從圖6a所看到的，部分電路的表面A和B每一個的金屬軌道平行于所述對稱軸。部分電路的每個角端E1n或者E2n位于沿著形成電路的彎曲pcb的直線邊緣的位置。
圖7顯示了本發(fā)明電流互感器的電路圖。借助于例子，互感器對應(yīng)于圖2所示的互感器，并且它包括通過利用交替平面結(jié)合四個相等部分電路所做成的完整次級電路CB。互感器的次級電路電性連接到采集系統(tǒng)7，在這種情況中，采集系統(tǒng)7同時用作求和以及放大，并且為此目的，包括具有反饋回路的運(yùn)算放大器8。對于每個部分電路CBn，繞組的兩個端子T1n和T2n其中之一連接到公用參考電勢G，而另一端子電性連接到采集系統(tǒng)的輸入En。
例如，部分電路CB1的端子T11連接到地電勢，而另一端子T12連接到采集系統(tǒng)7輸入處的電阻R1。正如圖中示意性示出的，每個部分電路CBn必須使得它的線圈匝在去路徑和返回路徑上分別以相同的方向纏繞，使得去繞組和返回繞組Cn0和Cn1之間具有相加的通量。例如，正如所看到的，在從端子C11到端子C12上，去繞組C10和返回繞組C11具有它們以相同方向纏繞的線圈匝，其中方向是逆時針。
優(yōu)選地，以對于相鄰部分電路的兩個端子T1n+1和T2n+1交替的方式，部分電路的兩個端子T1n和T2n分別接地和連接到采集系統(tǒng)7的輸入E1到E4其中之一。
在這種方式下，部分電路的輸出電壓信號Vs(1)到Vs(4)由求和系統(tǒng)同相求和。避免這些信號以相位相反的方式求和是很重要的，因?yàn)樵谇蠛拖到y(tǒng)的輸出端11處測量的電壓信號Vs將基本上為零。因?yàn)椴糠蛛娐防盟鼈兂蓪惶娴谋砻嫒鐖D2所示結(jié)合在一起，所以在這種結(jié)構(gòu)中，必須交替部分電路的端子與求和系統(tǒng)的輸出之間連接極性。這樣，電壓信號的同相求和被應(yīng)用到運(yùn)算放大器8的反相輸入9。
當(dāng)電流互感器具有p個相互平行設(shè)置的完整電路時，圖7電路所示的求和放大原理也被應(yīng)用。參考圖3和4，上面說明書了完整電路的這種設(shè)置。運(yùn)算放大器8的輸入9經(jīng)由電阻器R1連接到構(gòu)成p個完整電路的每個部分電路CBn的一個端子。如果，每個完整電路包括四個部分電路，則到求和系統(tǒng)具有4p個輸入電阻器。
如下所述，假如采集系統(tǒng)的輸入電阻器R1滿足以下關(guān)系式書(9)，則采集系統(tǒng)7的輸出處測量的信號Vs與溫度變化無關(guān)。
正如上面所顯示的，定義部分電路的靈敏度s，使得在部分電路的端子兩端測量的emf信號Vs滿足以下關(guān)系式(4)---vs=s.∂ip∂t]]>而且，在本身公知的以下關(guān)系式的應(yīng)用中，部分電路的繞組的內(nèi)部電阻r隨部分電路的溫度T線性地變化(5)r＝r0(1+β.δT)其中δT＝T-T0，其中β是對于構(gòu)成繞組之材料的電阻律的溫度系數(shù)，以及其中T0是參考溫度。例如，如果材料是銅，則β為大約3900每攝氏溫度百萬分率(ppm/°c)。
類似地，部分電路的靈敏度s隨襯底的溫度T線性地變化，這是因?yàn)橐r底的膨脹增加了部分電路的線圈匝的截面，所述截面與襯底的厚度成正比，這個關(guān)系式寫作如下(6)s＝s0(1+αz.δT)其中α是在垂直于襯底表面的方向襯底的線性膨脹系數(shù)。在圖2所示的實(shí)施例中，這個方向?qū)?yīng)于軸z。根據(jù)所用的材料，系數(shù)αz通常40ppm/℃到60ppm/℃。
假如放大器是理想的，則運(yùn)算放大器8的反相輸入9處的電流是零，這樣Kirchoff原理導(dǎo)致以下關(guān)系式Σn=1N[vs(n)r(n)+R1]+vsR2=0]]>其中N是部分電路的數(shù)目?？紤]關(guān)系式(4)，獲得以下關(guān)系式(7)---vs=-R2.Σn=1N[s(n).∂ip∂tr(n)+R1]]]>
因?yàn)镹個部分電路被假定相同并在相同的溫度T，所以可以假設(shè)繞組都具有相同的內(nèi)部電阻r和相同的靈敏度s，在所述溫度T，內(nèi)部電阻r和靈敏度s分別滿足(5)和(6)。這樣，關(guān)系式(7)變?yōu)関s=-R2r0(1+β.δT)+R1.N.s.∂ip∂t]]>i.e.vs=-R2[(r0+R1)[1+r0.β.δTr0+R1]].N.s0.(1+α2.δT).∂ip∂t]]>或者(8)---vs=-R2r0+R1.s0.∂ip∂t.[1+αz.δT[1+r0.β.δTr0+R1]]]]>可以看到，如果值R1被選擇使得滿足關(guān)系式αz=β.r0r0+R1]]>即(9)---R1=r0(βαz-1)]]>則關(guān)系式(8)可以寫為
(10)---vs=-R2r0+R1.s0.δipδt]]>這樣，參考關(guān)系式(2)，求和采集系統(tǒng)7的總放大系數(shù)滿足關(guān)系式(11)---K=-R2(r0+R1)]]>或者，代替R1作為關(guān)系式(9)的函數(shù)K=-R2αzr0β]]>在絕對項(xiàng)，電阻R1和R2不完全隨溫度變化是穩(wěn)定的。但是實(shí)際上，首先，每個電阻的溫度系數(shù)可以選擇為很小(例如對于NiCr做的電阻小于5ppm/0C)，然后，作為溫度函數(shù)的各個電阻R1和R2的微小變化一起發(fā)生并且在同一方向上，使得比率R2(r0+R1)]]>可以被認(rèn)為對于溫度是完全穩(wěn)定的。這樣，系數(shù)K以及所測量的信號Vs與溫度變化無關(guān)。這樣，信號Vs是由主導(dǎo)體10所承載的電流ip的非常準(zhǔn)確的影像。
圖8是本發(fā)明電流互感器的電路圖，其中正如上述參考圖3和4所解釋的那樣設(shè)置相互平行的兩個完整電路。每個完整電路是上述參考圖2所解釋的那種完整電路。應(yīng)當(dāng)理解，所示的用于在互感器的次級電路和求和采集系統(tǒng)之間電連接的原理可以應(yīng)用到大于2的p個完整電路中。求和采集系統(tǒng)7’包括兩級放大。在這種情況中，第一放大級包括兩個運(yùn)算放大器8，每個處理部分電路的emf信號Vs(n)的一半。這樣，第一放大級由兩個相同的放大子組合71和72構(gòu)成，每個放大子組合類似于圖7所示的采集系統(tǒng)7的電路。在第一級中來自每個放大器7的輸出連接到用于產(chǎn)生完整信號(Vs)的第二求和級，完整信號是主電流的影像。所述第二級包括具有反饋回路的運(yùn)算放大器8’，用于放大由第一放大級所產(chǎn)生的信號總和。
所述采集系統(tǒng)7’的主要優(yōu)勢與電流互感器之部分電路的端子的位置相關(guān)聯(lián)。不管完整電路的數(shù)目，獲得兩組直徑相反的端子。例如，部分電路CB1、CB2、CB5、和CB6的端子相互靠近，形成第一組，而其余部分電路的端子形成直徑相反的第二組。每組端子電性連接到放大子組合71或者72，以及如果每個子組合71或者72設(shè)置在它自己的端子組旁邊時，構(gòu)成總電纜的相同長度電纜的長度可以特別短。這樣，可以實(shí)現(xiàn)每個電纜以及分配給端子組的每個放大子組合的有效屏蔽，而沒有任何大的困難，使得分別在采集系統(tǒng)7’的輸入E1到E4以及E5到E8的兩組信號Vs(n)不受在相鄰于電流互感器的主導(dǎo)體重流過的電流所產(chǎn)生的電磁場的干擾。
由第一放大級所產(chǎn)生的信號V71和V72滿足以下關(guān)系式(12)---v71=-R2.Σn=3,4,7,8[s(n).∂ip∂t(r+R1)]]]>(13)---v72=-R2.Σn=1,2,5,6[s(n).∂ip∂t(r+R1)]]]>
完整信號Vs滿足以下關(guān)系式vs=-R4R3.(v71+v72)=R2.R4R3(r+R1).[Σn=14s(n)+Σn=58s(n)].∂ip∂t]]>即(14)---vs=R2.R4R3(r+R1).2S.∂ip∂t]]>考慮到完整電路的靈敏度S和部分電路的內(nèi)部電阻分別滿足以下關(guān)系式-s＝s0(1+αz.δT)和r＝r0(1+αz.δT)所以可能選擇R1，使得滿足關(guān)系式(9)，從而來自采集系統(tǒng)7’的輸出電壓Vs與完整電路的溫度T無關(guān)。
然后，關(guān)系式(14)變?yōu)関s=R2.R4R3(r0+R1).2S0.∂ip∂t]]>可以選擇使得電阻R3和R4相同，從而第二放大級只對來自第一和第二級71和72的輸出電壓進(jìn)行求和。然后，上述關(guān)系式寫為(15)---vs=2R2r0+R1.S0.∂ip∂t]]>比較關(guān)系式(10)和(15)，清楚地顯示了等效于并聯(lián)的兩個相同完整電路的靈敏度等于一個完整電路的靈敏度S0的兩倍。另外，具有多個平行設(shè)置的完整電路的優(yōu)勢也在于能夠增加用于采集系統(tǒng)之輸出信號Vs的信噪比。用于p個相同完整電路的信噪比比用于單個完整電路的信噪比大p倍。
對于由本發(fā)明電流互感器的次級電路所提供的信號采集系統(tǒng)來說，使用運(yùn)算放大器不是必需的。次級電路的每個部分電路的靈敏度足以獲得在電阻R1兩端之間滿意的電壓信號Vs(n)，其中電阻R1滿足關(guān)系式(9)并且互連部分電路的兩個相鄰的點(diǎn)終端T1n和T2n。然后可以分別獲得N個信號Vs(n)，以及每個可以被傳送到求和系統(tǒng)(具有或者沒有放大)，以便重新產(chǎn)生由N和部分電路形成的完整電路的次級信號。例如，在電阻R1兩端之間的每個電壓信號Vs(n)可以通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器獲得，并且數(shù)字信號然后優(yōu)選地被傳送到求和系統(tǒng)，求和系統(tǒng)可以處于遠(yuǎn)離次級電路的位置。
可以省略圖7所示的采集系統(tǒng)7’的第二放大/求和級中的運(yùn)算放大器8’。模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以被提供在來自第一放大器級之兩個放大組合71和72的每一個的輸出處，以及兩個數(shù)字信號然后例如優(yōu)選地被傳送到數(shù)字求和系統(tǒng)，用于重新產(chǎn)生信號Vs。
這樣，本發(fā)明的電流互感器可以用于檢測任何剩余電流。圖9是互感器的示意圖，其次級電路通過將三個部分電路組合在一起以便圍繞三相線的三個主導(dǎo)體10A、10B和10C。然后部分電路CB1到CB3的三個輸出電壓Vs(1)到Vs(3)應(yīng)當(dāng)由采集系統(tǒng)同相求和，以便獲得總的主電流影像ip，例如由在三個主導(dǎo)體中的三個電流的矢量和構(gòu)成的剩余電流影像。在沒有任何故障電流時，該矢量和為零，以及這樣來自求和系統(tǒng)的輸出產(chǎn)生基本上為零的電壓信號。但是，在接地故障出現(xiàn)的情況下，矢量和不再為零，以及然后采集系統(tǒng)獲得剩余電流的影像。雖然測量系統(tǒng)的精確度沒有上述具有完整環(huán)形線圈的好，但是它可以毫無困難的滿足，因?yàn)闇y量剩余誤差通常用于觸發(fā)保護(hù)動作。在這種情況下，沒有必要具有0.1％量級的測量精確度。
權(quán)利要求
1.一種電流互感器，包括至少兩個部分電路(CB1、CB2、...、CBn、...、CBN)，其中每一個部分電路包括一茹科夫斯基型繞組(C1、C2、...、Cn、...、CN)，所述部分電路的每一個都被做成完整電路(CB)之角部分的形式，所述完整電路在360°上環(huán)繞所述互感器的至少一個主導(dǎo)體(10、10A、10B、10C)，所述完整電路具有用于所述互感器的Rogowski型次級電路的功能，每一個部分電路(CBn)的繞組(Cn)由延伸在所述部分電路(CBn)之角范圍(θn)上的去繞組(Cn0)和返回繞組(Cn1)構(gòu)成，其特征在于對于每一個部分電路(CBn)，所述去繞組和返回繞組(Cn0、Cn1)是電性串聯(lián)的，所述去繞組和返回繞組(Cn0、Cn1)都具有以相同方向纏繞的線圈匝，使得形成具有一對相鄰電終端(T1n、T2n)的單個繞組(Cn)，所述繞組(Cn)的該對電終端(T1n、T2n)連接到用于產(chǎn)生完整信號(VS)的采集系統(tǒng)(7、7′)，其中所述完整信號(VS)是所述互感器之主電流(iP)的影像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電流互感器，其中，部分電路(CBn)的一對電終端(T1n、T2n)設(shè)置在所述部分電路之兩個角端(E1n、E2n)的其中之一處，所述去繞組和返回繞組(Cn0、Cn1)每一個都沿著所述部分電路(CBn)的所述角范圍(θn)延伸，并且在所述部分電路的另一角端處被電性串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的電流互感器，其中，每一個部分電路(CB1、CB2、...、CBN、)都被以平面或者彎曲pcb的形式做成，所述pcb在其兩表面的每一個上都具有金屬軌道序列(31、32)，一個序列(31)的軌道經(jīng)由穿過所述Pcb的電鍍通孔(6)電性連接到另一個序列(32)的軌道，以形成所述部分電路(CBn)的所述繞組(Cn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的電流互感器，其中，所述pcb包括在金屬軌道的兩個序列(31、32)之間的具有恒定厚度的襯底層，每一個序列中的軌道的第一半用于所述去繞組(Cn0)，而另一半用于所述部分電路的返回繞組(Cn1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的電流互感器，其中，每一個部分電路(CB1、CB2、...、CBN、)是由兩個襯底板(3、4)做成的，每一個板都在其兩表面的每一個上設(shè)置有金屬軌道的一個序列(41、42；51、52)，在一個板上的一個序列(41、51)的軌道經(jīng)由電鍍通孔與相同板上另一序列(42；52)的軌道電性連接，以形成所述部分電路(CBn)的去繞組(Cn0)或者返回繞組(Cn1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的電流互感器，其中，每一個部分電路(CB1、CB2、...、CBN)都是平面環(huán)之角部分的形式，以便形成完整的環(huán)形電路(CB)，以及pcb之金屬軌道上的每一個序列(31、32)是由基本上沿半徑直線延伸的軌道構(gòu)成的，其中所述半徑被延伸時穿過一軸(Z)，該軸(Z)在所述環(huán)的中心垂直于所述環(huán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的電流傳感器，其中，每一個Pcb是管狀環(huán)之角部分的形式，所述管狀環(huán)的對稱軸與所述互感器之主導(dǎo)體的軸(Z)重合，以及其中，所述印制電路的金屬軌道都平行于所述主導(dǎo)體的所述軸(Z)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的電流互感器，其中，所述完整電路設(shè)置在具有至少一個垂直穿過其中的所述互感器的主導(dǎo)體(10)的平面框架(15)上，以及其中，提供具有彈性返回特性的扣件(16)，用于使所述pcb的相鄰角端相互靠緊。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的電流互感器，結(jié)合權(quán)利要求2，其中，所述完整的環(huán)形電路(CB)由至少四個相同的部分電路(CB1、CB2、CB3、CB4、)組成，所述至少四個相同的部分電路在所述環(huán)之一側(cè)上的表面(A、B)成對交替，使得第一部分電路之繞組的一對電終端(T1n、T2n)緊挨著所述兩個部分電路中與所述第一部分電路相鄰的一個部分電路的另一對電終端設(shè)置。
10.根據(jù)任意一個前述權(quán)利要求的電流互感器，其中，對于每一個部分電路(CBn)，所述繞組的兩個電終端(T1n、T2n)中的一個被電性連接到公共參考電勢(G)，而另一個終端電性連接到采集系統(tǒng)(7、7′)的輸入端(En)，所述采集系統(tǒng)具有求和以及放大功能并且包括至少一個運(yùn)算放大器(8)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的電流互感器，其中，所述部分電路(CBn)是相同的，并且所述采集系統(tǒng)(7、7′)的每一個輸入端(En)經(jīng)由電阻為R1的電阻器連接到所述運(yùn)算放大器(8)的輸入端(9)，選擇所述R1以滿足以下關(guān)系式R1=r0(βαz-1)]]>其中，αz是由所述繞組(Cn)形成的Rogowski線圈之靈敏度(Sn)的溫度系數(shù)，β是構(gòu)成所述部分電路(CBn)之繞組(Cn)的材料的電阻率的溫度系數(shù)，以及r0是所述繞組(Cn)在給定參考溫度(T0)下的內(nèi)部電阻；在這種方式下，來自所述完整電路(CB)并且經(jīng)由所述采集系統(tǒng)(7、7′)放大的信號與所述互感器的溫度(T)變化無關(guān)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或權(quán)利要求11的電流互感器，其中，由所述部分電路輸出的電壓信號(VS(n))通過所述采集系統(tǒng)(7、7′)被同相求和。
13.根據(jù)任何一個前述權(quán)利要求的電流互感器，其特征在于它包括多個(P)互相平行設(shè)置的完整電路(CB)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的電流互感器，結(jié)合權(quán)利要求11或權(quán)利要求12，其中，所述采集系統(tǒng)(7)包括具有一運(yùn)算放大器(8)的放大器電路，所述運(yùn)算放大器的一個輸入端(9)連接到構(gòu)成所述完整電路(CB)的每一個部分電路(CBn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的電流傳感器，結(jié)合權(quán)利要求11或權(quán)利要求12，其中，所述采集系統(tǒng)(7′)包括具有至少兩個運(yùn)算放大器(8)的第一放大級(71、72)，所述第一級的每一個放大器(8)的輸出端連接到用于產(chǎn)生所述完整信號(VS)的求和第二級。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的電流互感器，其中，所述求和第二級包括具有反饋回路的運(yùn)算放大器(8′)，用于對由所述第一放大級產(chǎn)生的信號和進(jìn)行放大。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電流互感器，包括至少兩個部分電路(CB
文檔編號G01R15/00GK1783372SQ200510068779
公開日2006年6月7日 申請日期2005年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月10日
發(fā)明者讓-皮埃爾·迪普拉, 利昂內(nèi)爾·呂科, 奧利維耶·許尼奧德, 貝爾納·雷尼耶 申請人:阿雷瓦T&D股份公司