用于測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量系統(tǒng)中適用的裝置。用于測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)。
【專利說明】用于測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量系統(tǒng)中適用的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]包括帶有被測量電流的導(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傳感器的系統(tǒng)屬于最常用的電流測量系統(tǒng)。這些系統(tǒng)操作而沒有反饋控制環(huán)路。如果測量系統(tǒng)配有放置在磁芯上的二次繞組，該繞組與磁場傳感器和促使電流在二次繞組中流動的另外電源系統(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量范圍。其特征是以電壓或電流信號形式表示導(dǎo)體中被測量電流的值和波形。對于直流分量和交流分量兩者來說，這些測量系統(tǒng)的輸出信號與測量電流成比例。直流分量指值在給定有限時間間隔中恒定的電流，而交流分量指值在給定時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傳感器的氣隙。來自場傳感器的信號被供應(yīng)到信號轉(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量系統(tǒng)。
[0004]上述解決方案的缺點(diǎn)在于如果在被測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，則要求具有大的測量分辨率的十分精確的測量系統(tǒng)。在此類系統(tǒng)中，來自更低若干數(shù)量級的直流分量的測量信號能夠處在轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的噪聲級，這在最差情況下使得測量直流分量變得不可能。在其中直流分量測量重要，同時不要求交流分量的精確測量的情況下，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傳感器)測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)由上半部和下半部兩個半部組成，該兩個半部永久性相互機(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)的兩個半部形成，該兩個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)在于其簡單的設(shè)計，該設(shè)計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 %的情況下精確測量交流電的直流分量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[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的磁場傳感器4，通過絕緣端子裝置連接到附圖中未示出的測量系統(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)保持測量系統(tǒng)的磁路的磁通量中直流分量的同時，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。與無補(bǔ)償繞組的情況下相比，芯2中存在的磁場將低許多倍。為在二次繞組中誘發(fā)電動勢(EMF)發(fā)生而必須存在的另外必需條件是磁場變化，磁場變化促使在短路補(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中觀察到的磁場將對于交流分量減小許多倍，并且將對于直流分量保持不變。因此，在直接測量的信號中存在的直流分量的百分比含量(即，磁場的量級)大大高于在載流導(dǎo)線I中直接測量的信號中的百分比含量。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)兩個半部形成，所述兩個半部沿所述環(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)的兩個半部(9a)和(9b)形成，所述兩個半部沿所述環(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】G01R19/00GK103575958SQ201310318584
【公開日】2014年2月12日 申請日期: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 申請人:Abb 技術(shù)有限公司