[發(fā)明專利]一種長寬定比例的高準(zhǔn)確度矩形電流線圈

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810054534.0
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108344891B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李振華;李秋惠;陶淵;李春燕;李振興;邱立;徐艷春
• 申請（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號: G01R15/18
• 分類號: G01R15/18;G01R19/00;H01F5/02;H01F41/04
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 吳思高

一種長寬定比例的高準(zhǔn)確度矩形電流線圈，包含四個直筒狀線圈構(gòu)成整個電流線圈，四個直筒狀線圈采用首尾相連的方式。單個直筒狀線圈外形為圓柱體空心結(jié)構(gòu)，骨架材料采用環(huán)氧樹脂構(gòu)成。直筒狀線圈安裝在矩形盒中，矩形盒中含有多個卡柱，用于卡緊四個直筒狀線圈，安裝快捷方便。單個直筒狀線圈繞制簡單，且根據(jù)繞線直徑可以在長度21mm的尺寸上繞制數(shù)百匝，從而有效提高測量準(zhǔn)確度。針對直筒狀線圈構(gòu)成整個電流線圈存在的邊角缺少線匝問題，本發(fā)明提出了通過線圈長寬比的設(shè)計，降低鄰相電流、導(dǎo)線偏心等因素的影響，從而大大提高矩形電流線圈的測量準(zhǔn)確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一種長寬定比例的高準(zhǔn)確度矩形電流線圈，用于對導(dǎo)線電流進(jìn)行實時準(zhǔn)確的測量。

背景技術(shù)

電流測量對于判斷線路所連接設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)至關(guān)重要，通過線路電流的測量，及時準(zhǔn)確獲取電流幅值、相位、波形、諧波含量等參數(shù)，可以實時反映及評估線路設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而提出合理的檢修或應(yīng)對措施。

目前對于線路電流的監(jiān)測，一般有以下幾種方法：傳統(tǒng)電磁式互感器、光學(xué)傳感器、空心線圈。傳統(tǒng)電磁式互感器體積大、重量重，且測量頻帶較窄，因而限制了其應(yīng)用；光學(xué)傳感器制作工藝復(fù)雜、價格高、溫度穩(wěn)定性較差。因此，目前應(yīng)用較多的是空心線圈測量方法。

專利“CN103400680A”提出了一種帶閉合磁路的空心線圈，通過設(shè)置鐵芯和空心線圈的配合，利用鐵芯的集磁作用提高空心線圈的輸出，但由于鐵芯的存在，盡管增大了空心線圈的輸出，仍然降低了其測量頻帶，比純空心線圈的測量頻帶要窄得多。

專利“CN102024556A”提出了一種基于自粘空心線圈的電子式電流互感器，由若干個自粘空心線圈、印刷電路板骨架制作成空心線圈，若干個自粘空心線圈按照逆時針順序依次均勻焊接固定在圓形印刷電路板骨架上，通過印刷導(dǎo)線依次相互串聯(lián)，構(gòu)成一個大的空心線圈。然而本身印刷電路板型空心線圈的匝數(shù)就很少，導(dǎo)致其輸出信號較小，易受干擾信號影響。

此外，四個直筒狀線圈構(gòu)成的矩形電流線圈，測試時由于四個邊角沒有線匝存在，導(dǎo)致測量時易受鄰相電流、導(dǎo)線偏心等因素的影響。

發(fā)明內(nèi)容

針對目前空心線圈存在的輸出信號小、信噪比不高、易受鄰相電流或?qū)Ь€偏心等影響問題，本發(fā)明提供了一種長寬定比例的高準(zhǔn)確度矩形電流線圈。該矩形電流線圈包含四個直筒狀線圈，每個直筒狀線圈均采用機(jī)械方式繞制。由于直筒狀線圈在一條直線上，繞制起來較為容易，布線也較為均勻，因而抗干擾能力較強(qiáng)。

同時，本發(fā)明通過理論及實際測試分析，提出了一種計算矩形電流線圈長寬比例的方法，通過長寬比的設(shè)計，降低鄰相電流、導(dǎo)線偏心等因素的影響，從而有效提高矩形電流線圈的測量準(zhǔn)確度。尤其當(dāng)在狹小空間使用時，印刷電路板型空心線圈匝數(shù)太小，輸出易受干擾，傳統(tǒng)閉環(huán)繞制式空心線圈也由于尺寸限制不好繞制。本發(fā)明提出的由直筒狀線圈構(gòu)成的整體線圈，單個直筒狀線圈繞制簡單，組合起來方便快捷，且根據(jù)繞線直徑可以在長度20mm的尺寸上繞制數(shù)百匝，從而有效提高測量準(zhǔn)確度。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種長寬定比例的高準(zhǔn)確度矩形電流線圈，包含四個直筒狀線圈：第一直筒狀線圈、第二直筒狀線圈、第三直筒狀線圈、第四直筒狀線圈，每個直筒狀線圈上纏繞一定匝數(shù)的線匝，每個直筒狀線圈首端與另一個臨近直筒狀線圈的尾端相連，四個直筒狀線圈串聯(lián)在一起，構(gòu)成一個整體矩形電流線圈。

所述直筒狀線圈的外形為圓柱體空心結(jié)構(gòu)，骨架材料采用環(huán)氧樹脂構(gòu)成，既保證了一定的承重能力，又有效減輕了整個線圈的重量，骨架相對磁導(dǎo)率為1。

所述直筒狀線圈上的繞線采用漆包線，漆包線直徑可根據(jù)被測電流大小而定。線圈匝數(shù)可達(dá)上千匝甚至更高，從而有效提高其輸出信噪比，尤其是小電流時可有效提高信噪比。如被測電流為100A時，要求線圈輸出電壓不低于50mV，此時可采用0.05mm直徑的漆包線繞制，單層繞制后整個線圈的匝數(shù)可達(dá)1000匝以上。