[發(fā)明專利]磁式變換器以及用于測量電流的電流變換器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310279186.4
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN103529277A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 拉迪沃耶·波波維奇;馬里安·布拉戈耶維奇;薩沙·迪米特里耶維奇;卡倫·路易斯·勞;伊恩·詹姆斯·沃克
• 申請（專利權(quán)）人: 塞尼斯公司
• 主分類號: G01R19/15
• 分類號: G01R19/15
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;陳煒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磁式變換器以及用于測量流過電纜的電流的電流變換器。

背景技術(shù)

磁式變換器的一個重要應(yīng)用是非侵入式電流測量，其通過測量由電流產(chǎn)生的磁場來進(jìn)行(不破壞運送電流的電纜)。執(zhí)行這種電流測量的便利方法是利用包括所謂的鉗式電流變換器的電流變換器。能夠測量DC和AC電流的電流變換器通常包括圍繞運送電流的電纜的鐵磁芯件以及磁式變換器的組合。可以通過關(guān)聯(lián)的磁場來測量的電流最小值在很大程度上取決于磁式變換器的固有噪聲和測量系統(tǒng)對外部磁場的靈敏度。鉗式安培計的精確度還受到測量結(jié)果與被圍繞的電纜關(guān)于鐵磁芯件的對稱軸的位置的相關(guān)性所限制。

各種各樣的以及用于不同目的的大型電機，如發(fā)電機，可能在制造期間或者在一定的時間內(nèi)形成可能引起短路（在最壞情況下）的電流泄漏路徑。如果出現(xiàn)短路，則機器被損壞的風(fēng)險很高。為了減少該風(fēng)險，大型電機被定期地測試，以便檢測電流泄漏路徑，并且在被檢測時定位電流泄漏路徑。對于這種測試，需要非常靈敏并且非常抗干擾的鉗式安培計。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的是開發(fā)一種具有以下特征的磁式變換器：

-非常高DC以及低頻AC磁分辨率，低至或者低于1nT；

-能夠測量某一位置處的磁場或者兩個位置處的磁場的差值；

-變換器中尺寸非常小的磁場靈敏部件(也稱為磁性傳感器)，尺寸低至或者低于1mm(使得傳感器可以被安裝在鐵磁芯件的氣隙中或者附近，該間隙具有1mm的數(shù)量級)。

本發(fā)明的第二目的是開發(fā)一種電流變換器：

-能夠測量低至100A或者甚至低至1μA的數(shù)量級的非常低的DC和AC電流，

-對干擾磁場具有高的抗擾性，特別是由其它運送電流的電纜所產(chǎn)生的磁場，

-以及對所包圍的運送電流的電纜的位置的低靈敏度。

本發(fā)明的又一目的是開發(fā)一種檢測并且定位電機中的高電阻的電流泄漏路徑的系統(tǒng)和方法。高電阻表示數(shù)量級為100MΩ的電阻。因此該系統(tǒng)應(yīng)該能夠測量低至100μA或者甚至低至數(shù)量級為1μA的DC電流。

根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種用于測量流過電纜的電流的電流變換器，所述電流變換器包括：具有包圍電纜的至少兩個鐵磁芯件的頭部，每個芯件具有氣隙和放置在所述氣隙處的磁場傳感器，其中所述鐵磁芯件大致彼此平行地布置并且沿著軸線彼此以預(yù)定距離間隔開以及繞軸線相對于彼此以預(yù)定的旋轉(zhuǎn)角來轉(zhuǎn)動，使得所述鐵磁芯件的氣隙以不同的角度被放置。

在優(yōu)選的實施例中，所述頭部的鐵磁芯件的數(shù)量是兩個并且預(yù)定的旋轉(zhuǎn)角大約是180°，使得所述兩個鐵磁芯件的氣隙被放置相對于所述軸線的徑向相反的側(cè)上。

在另一個優(yōu)選的實施例中，所述頭部的鐵磁芯件的數(shù)量是四個并且所述預(yù)定的旋轉(zhuǎn)角大約是90°，使得所述四個鐵磁芯件的氣隙相互轉(zhuǎn)動大約90°的角度。

每個鐵磁芯件可以包括至少兩個件，使得所述鐵磁芯件可以被安裝在所述電纜的周圍而不用拆卸電纜。

優(yōu)選地，所述磁場傳感器是被放置在所述鐵磁芯件的氣隙內(nèi)或者鄰近的霍爾元件或者磁阻傳感器，例如AMR傳感器。

這種電流變換器還可以包括：

耦接到所述磁場傳感器的變壓器，

耦接到所述變壓器的全差分前置放大器，

耦接到所述前置放大器的相敏檢測器，以及

配置為操作所述磁場傳感器以提供AC輸出信號的邏輯模塊。

根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種磁式變換器，包括：

磁場傳感器，以及

電子電路，包括：

提供供電電流的電流源，

包括兩個輸入端子和兩個輸出端子的變壓器，

包括兩個輸入端子和兩個輸出端子的全差分前置放大器，所述兩個輸入端子耦接到所述變壓器的兩個輸出端子，

包括兩個輸入端子的相敏檢測器，所述兩個輸入端子耦接到所述前置放大器的輸出端子，并且所述相敏檢測器提供DC輸出電壓，以及

配置為操作所述磁場傳感器以提供AC輸出電壓的邏輯模塊，或者其中，

所述磁場傳感器是包括四個端子的霍爾元件，所述四個端子用來接收供電電流并且傳送輸出電壓，并且所述邏輯模塊包括根據(jù)預(yù)定的旋轉(zhuǎn)電流法則將所述霍爾元件連接到所述電流源和所述變壓器的輸入端子的電路，或者其中