[發明專利]電流傳感器和用于測量電流的裝置

有效

• 申請號: 201611042266.8
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN107037251B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: L.烏蘭卡
• 申請（專利權）人: 施耐德電器工業公司
• 主分類號: G01R15/18
• 分類號: G01R15/18;G01R21/133
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 葛青

一種羅氏型電流傳感器，包括圍繞電流導體(10)的兩個線圈層(2、3)，每個線圈層包括纏繞在多個軸線上的多個繞組，所述軸線形成布置在平行平面(P1、P2)上的相同形式的多邊形輪廓，并且彼此面對地布置，使得第一多邊形的每個角區域(201、202、203、204)面向第二多邊形(31、32、33、34)的相應角區域，并且使得在每個角區域中，第一層線圈(2)的繞組(21、22、23、24)的匝具有與第二層線圈(3)的繞組的匝不同的取向。

技術領域

本發明涉及一種用于測量電導體中的電流的傳感器。它更具體地適用于工業環境中的交流電流的測量。

本發明還涉及一種用于測量電功率或能量的裝置，或者涉及一種用于保護或控制配電電路的裝置(例如斷路器或接觸器)，其包括至少一個這樣的電流傳感器。

背景技術

電流傳感器使用在用于測量電流、功率或能量的裝置中，以及用于保護或控制配電設備的裝置(諸如斷路器、接觸器、開關)中。

在電流傳感器中，Rogowski型感應傳感器的使用在文獻中被廣泛描述。

Rogowski型的電流傳感器包括由磁性材料制成的支撐件，其圍繞也被稱為電流線的電導體，待測電流在其中流動。導線纏繞在支撐件上以形成次級繞組。整體形成變壓器，其中所述電流線構成初級繞組，并且所述次級繞組提供測量信號，該測量信號表示在電流線中流動的電流的導數。

不存在冒著被電流線中的電流產生的磁場飽和的風險的任何磁芯允許傳感器在初級電流的寬動態范圍上具有非常好的線性響應。這種質量在電流測量中是非常有益的。

另一方面，由在電流線中流動的電流在次級繞組中產生的磁場比傳感器包括磁路的情況弱得多，從而使得羅氏傳感器對外部電磁干擾更敏感，例如對由在傳感器附近放置在支撐件外部的另一電流線產生的場。在主導體中測量的電流越低，對外部干擾的敏感性就越顯著，在這種情況下信噪比同樣越低。

此外，對于在通常為平行六面體形狀的測量裝置中的安裝，多邊形形狀，特別是矩形或正方形比羅氏傳感器中的常規圓形形狀更合適，因為空間被更好地填充。羅氏圓環的增益與匝數和每匝的面積成比例，能夠使多邊形形狀的傳感器的增益最大化：

-通過使用矩形或正方形的匝截面，每匝的面積將大于直徑等于等效正方形或矩形的邊的圓形匝的面積，

-通過使用正方形或矩形支撐件，傳感器的平均周長將大于等效體積的圓形支撐件的周長，因此，對于等效的卷繞厚度，可以在正方形或矩形支撐件上卷繞更大數量的匝。

然而，對于諸如這樣的多邊形傳感器，不再可能在拐角中保持每單位長度的匝數恒定，因為它們表示高不連續點，并且已知為了最小化外部電磁場的影響，卷繞間距在繞組的整個長度上必須是恒定的。

旨在解決這種困境的各種實施例是已知的：專利EP1596206描述了一種電流測量裝置，其包括由至少三個線圈形成的次級繞組，其中至少一個的端部的局部電感大于朝向線圈中心部分的局部電感。

專利EP0838686描述了一種電流測量裝置，其包括由至少四個線圈形成的次級繞組。通過以這樣的方式布置四個線圈來補償拐角中的缺失匝，使得每個線圈端部由與其相鄰的線圈部分地或全部地重疊。

這些解決方案不能完全解決與外部通量對電流測量的影響有關的問題，特別是在三相電氣設備被單相負載高度不平衡的情況下，并且更具體地不能完全解決與在測量初級導體中的低電流的情況下獲得增加的測量精度有關的問題。

發明內容

因此，本發明旨在通過提出一種用于測量電流的裝置來補救現有技術的缺點，該裝置能夠傳遞適于精確測量電流的信號，對外部電磁干擾非常不敏感，并且其形狀適于安裝在緊湊型工業設備中。

根據本發明的電流傳感器包括圍繞電流導體的至少兩線圈層，以便執行在所述導體中流動的電流的測量：