[發明專利]線圈式傳感器、包括其的測量裝置、斷路器及其纏繞方法

有效

• 申請號: 201710769735.4
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107796974B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: A.奧利維爾;P.布魯內爾;S.布法特;D.格拉涅爾
• 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;G01R19/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳钘

一種用于測量電流的羅氏線圈式傳感器，包括：載體和至少一個次級繞組(3)。該繞組包括：具有高匝密度的至少一個內層(6)，沿從繞組(3)的第一端(5)朝向相對的第二端(9)的“向外”的第一纏繞方向(10)纏繞，以及具有低匝密度的至少一個外層(7)，所述層沿“返回”的第二纏繞方向(11)纏繞。具有低匝密度的外層包括：具有高匝密度的第一補償部分(12)，該部分具有小的長度(L1)并且接近第一端，具有低匝密度的中部部分(13)，該部分具有大的長度(L2)，以及具有高匝密度的第二補償部分(14)，該部分具有小的長度(L3)并且接近第二端。

技術領域

本發明涉及用于測量電流的羅氏線圈式傳感器，包括由非磁性材料制成的載體和纏繞在所述載體上以提供代表導體中流動通過線圈內部的電流的電信號的至少一個次級繞組，還提供纏繞這種傳感器的方法。本發明還涉及包括這種傳感器的測量裝置和電路斷路器。

背景技術

羅氏(Rogowski)線圈在配備有電子觸發系統的電力斷路器領域中通常是已知的。由于它們不包括能夠被飽和的任何磁路，所以它們由于它們的線性屬性和寬的測量動態范圍而被使用。從而，精度與繞組的規則性以及與傳感器的橫截面直接相關。

在電路斷路器中使用的羅氏線圈式傳感器的實例在專利申請EP2667205A1和US2014132249A1中描述。

來自羅氏線圈的輸出信號由下式給出：

V＝μn S di/dt

V為由羅氏線圈提供的輸出信號的電壓，S為匝的橫截面積，μ₀為磁導率，n為匝數，di/dt為初級電流相對于時間的導數。

從而線圈傳輸的電壓是匝數的函數。電壓的精度與繞組的屬性直接相關。

在高電流電裝置中，如果繞組不完美的話，這種類型的傳感器也對線圈外部的磁場敏感。一般來說，羅氏線圈式傳感器與電流互感器相關聯，電流互感器使用磁路給電子電路提供電源。這些電流互感器連接到對電流測量傳感器的電磁環境產生干擾的開關模式調節電路。

一些傳感器包括屏蔽，以便使它們對外部變化和干擾不敏感。但是，當傳感器與電流互感器相關聯用于電子電路的電源時，這些方案不是很有效。

發明內容

本發明的目的是能夠在批量生產中制造、并且對外部電磁場的變化相對不敏感的非常精確的羅氏線圈，以及這種傳感器的纏繞方法和包括這種傳感器的測量裝置和電路斷路器。

根據本發明，一種用于測量電流的羅氏線圈式傳感器包括：由非磁性材料制成的載體；和纏繞在所述載體上，用于提供代表通過線圈內部的導體中流動的電流的電信號的至少一個次級繞組，

所述次級繞組包括至少兩個層，其繞組的電端子位于繞組的同一第一端處，所述繞組包括：

具有高匝密度的至少一個內層，接近載體，并沿從繞組的第一端朝向相對的第二端的第一纏繞方向纏繞，以及

具有低匝密度的至少一個外層，包括至少三個部分，沿從繞組的相對的第二端朝向第一端的第二纏繞方向纏繞，所述具有低匝密度的外層包括：

接近繞組的第一端的具有高匝密度和小的長度的第一補償部分，

具有低匝密度和大的長度的中部部分，以及

接近繞組的第二端的具有高匝密度和小的長度的第二補償部分。

優選地，在具有低匝密度的所述外層中，長的中部部分的長度比高密度部分的長度的和大十倍。

在一個優選實施例中，所述繞組包括偶數數量的層，

一半的層沿從繞組的第一端朝向相對的第二端的第一纏繞方向纏繞，并且

另一半的層沿從繞組的相對的第二端朝向第一端的第二纏繞方向纏繞，