CN100580459C - 电流测量设备 - Google Patents
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Abstract
电流测量设备包含含有电线或导体的罗果夫斯基线圈(20)，所述电线或导体形成线圈(22)并通过所述线圈(22)返回以作为中心导体。线圈(22)和中心导体由单个导体或电线形成，且因此所述罗果夫斯基线圈的末端处不需要电接合(例如，焊接接合或弯曲)。用来形成线圈(22)和中心导体(24)的电线(28)在形成所述罗果夫斯基线圈之前经绝缘处理。绝缘涂层(30)在单独线圈之间提供较好的绝缘，且还有助于在线圈之间提供更均匀的间隔。
Description
技术领域
本发明涉及电流测量设备和一种测量电流，且明确地说是测量脉动电流或交流电的方法。
背景技术
19世纪80年代Chattock发明了罗果夫斯基线圈(Rogowski Coil)(Chattock A.P.，1887年磁性电位计Philos杂志，第94-96页)。这是具有同轴回路导体的柔性螺线管，且以非插入的方式使用以通过环绕载流导体来感应由所述导体产生的磁场。罗果夫斯基线圈的输出是与所测量的电流的导数(derivative)或变化率成比例的电压。需要提供对此电压输出进行积分以产生与所测量的电流成比例的电压输出的构件。
基于安培定理，如果长度为1、具有N匝区域A，且螺距n＝N/1的螺线管垂直地环绕载流导体(以所述导体作为中心，半径R＝1/2π)，那么每一匝的中心处的磁场B由B＝μ0i(t)/(2πR)给定。假设A＜＜R2，每匝磁通量为AB(t)，这导致罗果夫斯基线圈的输出的惯用等式为e(t)＝-Nd(AB(t)/dt＝-μ0nAdi(t)/dt。
如果线圈布局为闭合的，那么罗果夫斯基线圈仅恰好对磁通量密度B的变化率进行积分。
如安培定理所定义，与此闭合回路的任何偏离导致不完整的线积分，且因此导致电流测量的精确度降级。
由于回路闭合耦合设计的性质导致错误的测量，所以柔性罗果夫斯基线圈技术的当前水平趋向于使用对接。然而，也使用其它接合设计，例如，直角接合和平行接合。通过在对接界面处缠绕额外的匝数，可能改进精确度。
国际工业安全标准(Industrial International Safety Standards)(例如，IEC61010)规定最小爬电与间隙距离，这进一步使与测量性能相关的状况恶化。
罗果夫斯基线圈中含有的电线通常具备绝缘覆盖层或涂层。针对安全标准(例如，EN61010-1：2001条款6.9.1)中描述的安全目的的功能性绝缘包含，出于安全目的而不可将以下各物用作绝缘物：(1)易于损坏(例如，物理损坏)的材料，例如，漆、瓷釉、氧化物、阳极薄膜，和(2)非浸渍的吸湿材料(例如，优选地，电线出于安全目的而具备功能性绝缘，且优选如适当安全标准中所描述)。
本发明的目的是克服本文涉及或未涉及的与现有技术关联的至少一个问题。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供包含罗果夫斯基线圈的电流测量设备，其中罗果夫斯基线圈包含在形成罗果夫斯基线圈之前经绝缘处理的电线。
优选地，出于安全目的，电线是绝缘的。
优选地，电线是由绝缘材料进行绝缘处理的。
优选地，绝缘材料抗物理损坏。
优选地，绝缘材料不易于损坏，且优选不易于物理损坏。
优选地，绝缘材料包含弹性材料。
出于安全目的，可将以下类型的材料视为不合适的：a)可易于损坏的材料(例如，漆、瓷釉、氧化物、阳极薄膜等)；b)非浸渍的吸湿材料(例如，纸、纤维、含纤维的材料等)。
优选地，电线的整个外表面被涂覆有绝缘材料，所述绝缘材料优选地提供绝缘，且更优选提供强化绝缘(本文献中称为绝缘)。明确地说，电线的外表面经绝缘处理，且不仅仅是被涂覆。
优选地，绝缘材料包含包裹电线或挤压电线。
优选地，绝缘材料不应用到电线(例如，漆)。
优选地，罗果夫斯基线圈包含单个绝缘电线，其提供中心导体和线圈；且更优选地包含单个均质绝缘电线，其提供中心导体和线圈。
绝缘涂层可小于0.25mm，且优选小于0.175mm，且更优选小于或等于0.125mm。
优选地，通过提供直的中心导体段并围绕所述直的电导体段的至少一部分缠绕线圈而形成罗果夫斯基线圈。罗果夫斯基线圈可包含内护套(例如，介电护套)，且包不包括此护套可取决于罗果夫斯基线圈的输出特性要求。
优选地，电线包含铜线。
优选地，罗果夫斯基线圈包含末端，其中所述末端不需要绝缘帽。
优选地，电线沿着大体上其整个长度而绝缘。
电线可包含复数层绝缘材料。电线可包含两层、三层，或更多层的绝缘材料。
优选地，罗果夫斯基线圈包含第一末端和第二末端。优选地，使用时，第一末端经布置(使用时)以定位在第二末端邻近处。优选地，使用时，位于第一末端上的第一末端组件经布置(使用时)以与定位在第二末端上的第二末端组件啮合。
优选地，位于罗果夫斯基线圈的一个末端上的第一末端组件经布置(使用时)以与位于罗果夫斯基线圈的第二末端上的第二末端组件协作。
优选地，使用时，罗果夫斯基线圈的第一末端经布置(使用时)以定位(或协作或啮合)位于罗果夫斯基线圈的第二末端上的第二末端组件，从而形成连续的回路或圆周。
优选地，罗果夫斯基线圈的第一末端经布置以与罗果夫斯基线圈的第二末端在磁方面协作，且优选形成连续的回路或圆周。
优选地，第一末端组件定位在罗果夫斯基线圈的第一末端上或朝着罗果夫斯基线圈的第一末端而定位，且第二末端组件定位在罗果夫斯基线圈的第二末端上或朝着罗果夫斯基线圈的第二末端而定位。
第一末端组件可包含母组件，且第二末端组件可包含公组件。优选地，公组件的至少一部分经布置(使用时)以定位在母组件的至少一部分上。
第一末端组件可包含磁性组件。
第二末端组件可包含磁性组件。
第二末端组件可包含金属。
第二末端组件可包含板或平坦组件。
优选地，第一末端组件经布置(使用时)以仅通过磁力而固定到第二末端组件。
根据本发明的第二方面，提供一种形成电流测量设备的方法，其包含用绝缘电线形成罗果夫斯基线圈。
所述方法可包含形成中心导体段，和使用绝缘电线围绕中心导体段形成线圈。
根据本发明的第三方面，提供一种测量电流的方法，其包含使用根据本发明的第一方面的电流测量设备。
根据本发明的第四方面，提供一种测量电流的方法，其包含使用根据本发明的第三方面而形成的电流测量设备。
附图说明
现将仅以举例的方式参看以下附图来描述本发明，附图中：
图1是现有技术罗果夫斯基线圈的一部分的透视图。
图2是包括端帽的现有技术罗果夫斯基线圈的末端的一部分的透视图。
图3是根据本发明的罗果夫斯基线圈的优选实施例的一部分的透视图。
图4是用于罗果夫斯基线圈的优选实施例的绝缘电线的优选实施例的一部分的透视图。
图5是使用时罗果夫斯基线圈的优选实施例的透视图。
图6是现有技术罗果夫斯基线圈的第一末端和第二末端的侧横截面。
图7是在使用之前罗果夫斯基线圈的第一末端和第二末端的优选实施例的侧视图。
图8是使用时罗果夫斯基线圈的第一末端和第二末端的优选实施例的侧视图。
具体实施方式
如图3所示，电流测量设备的优选实施例包含含有电线或导体的罗果夫斯基线圈20，所述电线或导体形成线圈22并通过线圈22返回作为中心导体24。线圈22和中心导体24由单个导体或电线形成，且因此罗果夫斯基线圈20的末端处不需要电接合(例如，焊接接合或弯曲)。现有技术罗果夫斯基线圈中需要此类接合。
用来形成线圈22和中心导体24的电线28在形成罗果夫斯基线圈20之前经绝缘处理，如图4所示。用所需量的绝缘物30或绝缘材料涂覆电线。电线不仅涂覆有涂层材料，因为这样不会提供必要的绝缘特性。电线上的绝缘涂层30在单独线圈之间提供较好的绝缘，且相对于提供绝缘护套或套管来说，还有助于在线圈之间提供更均匀的间隔。电线是铜质，且其外表面沿着其长度被完全涂覆。然而，电线的末端使电线能够电连接到测量设备以测量罗果夫斯基线圈中的感应电流，且因此计算导体32中的电流。
出于安全标准(例如，EN61010-1：2001第6.9.1条)中描述的安全目的起见，用功能性绝缘材料覆盖电线。此标准出于安全目的而排除将以下各物用作绝缘物：(1)易于损坏的材料(例如，漆、瓷釉、氧化物、阳极薄膜)，和(2)非浸渍的吸湿材料(例如，纸、含纤维的材料)。因此，绝缘材料包含弹性材料以防止或至少抑制其物理损坏。另外，绝缘材料包含防水材料。
电线由复数层绝缘材料涂覆或覆盖，且在优选实施例中包含用三个同心层的绝缘材料围绕电线的三重绝缘材料。明确地说，本发明的绝缘材料被包裹或挤压，而不是与漆一样使用。
线圈末端将仅需要受到保护以免遭物理侵害和/或损坏。现有技术罗果夫斯基线圈的线圈末端需要绝缘帽11来进一步使罗果夫斯基线圈的末端绝缘，如图2所示。本发明的线圈22和中心导体24具有内建到构造中的自然的电安全屏障。另外，在使用预绝缘的电线形成的线圈中，除了物理侵害和/或损坏外将不存在其它保护要求。
优选实施例在三重绝缘电线的情况下提供600V额定值。铜线28中的绝缘涂层30大体上等于或小于0.125mm。
也就是说，绝缘物的径向厚度等于或小于0.125mm。对于较高电压来说，绝缘涂层可较厚。电介质击穿电压将大于1kV或合乎所需的电压比。
由于形成线圈22和直的导体段24的电线被预先绝缘，所以罗果夫斯基线圈的外形尺寸经最小化，并且不需要端帽来提供绝缘。现有技术罗果夫斯基线圈体积相对较庞大，因为其包括内介电护套12和外护套14，或足够厚以能够防备电安全和物理侵害的封套。使用时，罗果夫斯基线圈20定位在电导体32周围以使罗果夫斯基线圈测量电导体32中的电流，如图5所示。
本发明提供的罗果夫斯基线圈较小、绝缘性较好，且不需要用于固有安全的末端绝缘帽。
本发明可包括内介电护套，且此护套的使用可提供较好的绝缘。此护套的使用可取决于罗果夫斯基线圈的输出特性。
请注意，与本申请案结合的与本说明书同时或在本说明书之前递交的所有文件和文献，其以本说明书向公众开放，且所有这些文件和文献的内容以引用的方式并入本文中。本说明书中(包括任何附属要求、摘要和附图)所揭示的所有特征，和/或如此揭示的任何方法或过程的所有步骤可以任何组合方式进行组合，但这些特征和/或步骤中的至少一些互相排斥的组合方式除外。
除非另外明确规定，否则本说明书中(包括任何附属要求、摘要和附图)揭示的每一特征可由达成相同、等效或类似目的的替代特征取代。因此，除非另外明确规定，否则所揭示的每一特征仅仅是一般的一系列等效或类似特征的一个实例。
本发明不限于前述实施例的细节。本发明延伸到本说明书中(包括任何附属要求、摘要和附图)揭示的特征的任何一个新颖特征或特征的任何新颖的组合，或者延伸到如此揭示的任何方法或过程的步骤的任何一个新颖步骤或步骤的任何新颖的组合。
Claims (15)
1.一种包含罗果夫斯基线圈的电流测量设备，其中所述罗果夫斯基线圈包含在形成罗果夫斯基线圈之前经绝缘材料绝缘处理的提供中心导体和线圈的单个绝缘电线。
2.根据权利要求1所述的电流测量设备，其中所述电线包含0.125mm的绝缘涂层。
3.根据权利要求1所述的电流测量设备，其中所述罗果夫斯基线圈是通过提供直的中心导体段并围绕所述直的中心导体段的至少一部分缠绕线圈而形成的。
4.根据权利要求1所述的电流测量设备，其中所述绝缘材料为可抗物理损坏的绝缘材料。
5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的电流测量设备，其中所述绝缘材料包含用于所述电线的包裹件。
6.根据权利要求1-4任一权利要求所述的电流测量设备，其中所述绝缘材料包含用于所述电线的挤压件。
7.根据权利要求1-4任一权利要求所述的电流测量设备，其中所述罗果夫斯基线圈包含内护套。
8.根据权利要求1-4任一权利要求所述的电流测量设备，其中所述电线包含铜线。
9.根据权利要求1-4任一权利要求所述的电流测量设备，其中所述罗果夫斯基线圈包含末端，其中所述末端不需要绝缘帽。
10.根据权利要求1-4任一权利要求所述的电流测量设备，其中所述电线包含复数层绝缘材料。
11.根据权利要求1-4任一权利要求所述的电流测量设备，其中所述罗果夫斯基线圈包含第一末端和第二末端。
12.根据权利要求11所述的电流测量设备，其中在使用时，所述第一末端在使用时经布置以定位在所述第二末端邻近处。
14.一种形成电流测量设备的方法，其包含用绝缘电线形成罗果夫斯基线圈，所述绝缘电线是提供罗果夫斯基线圈的中心导体和线圈的单个电线。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述方法包含形成中心导体段，和使用绝缘电线围绕所述中心导体段形成线圈。
16.一种测量电流的方法，其包含使用根据权利要求1到4中任一权利要求所述的电流测量设备。
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