CN102411079B - 一种用于测量交直流电流的器件和包括该器件的断路器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于测量交直流电流的器件，其特征在于，包括：沿围绕载流线的多边形闭合路径布置的复数个磁场传感器，所述复数个磁场传感器的磁灵敏度不全部相等，或所述复数个磁场传感器被非均匀布置，或所述复数个磁场传感器的磁场敏感方向不全部相同。本发明提供的测量交直流电流的器件，适用于需要测量交流电流或直流电流以及需要同时测量交直流电流的场合，不会由于铁芯的磁通饱和而引起对电流测量范围的限制，也不会出现磁记忆现象，并且减小了尺寸，降低了成本。

Description

一种用于测量交直流电流的器件和包括该器件的断路器

技术领域

本发明涉及一种测量器件，具体涉及一种用于测量交直流电流的器件和包括该器件的断路器。

背景技术

断路器是用于监视载流线的正确操作并在故障操作状况下切断电流所需的低电压功率系统保护器件之一。在这类器件中，必须有用于测量载流线中流动的电流的电流测量器件。如今，在交流和直流载流线中使用了各种类型基于不同工作原理的电流测量器件。

测量流经载流线的电流的一种方式是布置连接至载流线的电阻支路，该电阻支路包括电阻器，流经载流线的至少一部分电流可以流经该电阻器。通过电阻支路两端的电压降就可以计算得到流经载流线的电流。当待测量的直流电流较小时，即小于100A时，使用电阻支路测量电流相对较容易。但是，在考虑到可接受的输出范围以及电流流经电阻器时所导致的温度升高时，需要进行特殊的支路设计。并且用于测量高直流电流的电阻支路的成本通常很高。而且，使用电阻支路时还需要采取隔离手段。这些都增加了电流测量的成本。此外，电阻支路的交流特性通常会在瞬态时引起较大的电流测量误差，因此这种电流测量方式无法测量交流电流。

采用铁芯作为磁集中器且基于开环或闭环的电流传感器可以遵守安培环路定理，即对围绕载流线的闭环的磁场进行的线积分与载流线中流动的电流成比例。这种电流传感器可以用于测量交流电流。然而，铁芯固有的磁通饱和使得这种电流传感器的电流测量范围受到限制。而且，在测量载流线中的电流峰值之后，这种电流传感器还会出现“磁记忆”现象，从而影响后续电流测量的准确率。另外，铁芯固有的结构使其占据空间大且成本高。

为了以有限的尺寸实现宽的电流测量范围，例如100A-70KA，并且没有“磁记忆”的风险，出现了不包含铁芯的电流传感器。

在载流线附近放置一个或两个磁场传感器，磁场传感器可以利用载流线中的电流所产生的磁场，其输出信号与载流线中的电流成比例。通过使用正确类型的磁场传感器，可以响应于交流或直流电流。然而，依赖于一或两个磁场传感器的电流传感器不能很好地接近安培环路定理，因此这种传感器在安装之后必需进行校准，但在安装并校准之后，载流线会由于振动等偏离原始校准的位置，从而相对于传感器产生位置变化，进而影响电流的测量准确性。并且，附近的其它载流线所产生的杂散磁场也会引起其测量误差。

因此，需要一种没有铁芯且电流测量准确率较高的电流传感器，使得电流传感器不会由于铁芯的磁通饱和而引起对电流测量范围的限制，不会出现磁记忆现象，并且基本不受相邻载流线所感应的外部磁场以及载流线相对于传感器的位置变化的影响。

专利号为US7164263B2的美国专利中公开了一种由围绕载流线而布置的多个磁场传感器组成的电流传感器。如图1所示，两个印刷电路板(PCB)102布置在密封的被布置为围绕载流线106形成闭合路径的两个壳体101上。两个壳体101由转轴105啮合在一起，并且由紧固装置103锁在一起，从而围绕载流线106闭合。在每个PCB 102上沿围绕载流线的一个或多个闭合路径布置多个磁场传感器104。沿每个闭合路径，多个磁场传感器104具有基本相同的磁灵敏度，并且具有相等的间隔。这种电流传感器不包含铁芯，因此不会由于铁芯的磁通饱和而引起对电流测量范围的限制，也不会出现磁记忆现象。同时，这种电流传感器近似遵守安培环路定理，因此不受相邻载流线所感应的外部磁场以及载流线相对于传感器的位置变化的影响。然而，这种电流传感器必需是由相同磁灵敏度的磁场传感器的形成的环形或椭圆形，在载流线为例如矩形或方形的多边形并且用于容纳电流传感器的空间有限时不适合使用，例如不适用于框架式断路器或塑壳断路器。

发明内容

因此，本发明提供一种用于测量交直流电流的器件和包括该器件的断路器，其可以适用于多边形的载流线。

本发明提供的霍尔电流传感器包括：沿围绕载流线的多边形闭合路径布置的复数个磁场传感器，所述复数个磁场传感器的磁灵敏度不全部相等，或所述复数个磁场传感被非均匀布置，或所述复数个磁场传感器的磁场敏感方向不全部相同。该器件既可以测量直流电流，也可以测量交流电流，因此不仅适用于需要测量交流电流或直流电流的场合，也可以适用于需要同时流量交直流电流的场合；不包含铁芯，因此不会由于铁芯的磁通饱和而引起对电流测量范围的限制，也不会出现磁记忆现象，并且减小了尺寸，降低了成本。

在一个实施例中，所述多边形闭合路径可以为具有至少一个对称轴的多边形闭合路径，复数个磁场传感器可以以所述至少一个对称轴对称的方式布置在多边形闭合路径上。例如，所述多边形闭合路径为矩形、方形或轴对称的六边形，因此适用于方形、矩形或六边形的载流线。

在一个实施例中，所述复数个磁场传感器的数目为至少4个。在多边形闭合路径的至少两个相对侧边布置有至少三个传感器的情况下，所述至少两个相对侧边中每一侧边的中部可以分别布置有一个磁场传感器，每一侧边的中部与相应的两个端部之间分别布置有至少一个磁场传感器。例如，所述复数个磁场传感器的数目为10个时，所述矩形或方形的两个相对侧边分别布置有三个磁场传感器，每一侧边的中部布置有一个磁场传感器，每一侧边的中部和两个端部之间分别布置有一个磁场传感器；所述矩形或方形的另外两个相对侧边中每一侧边分别布置有两个磁场传感器。

布置在多边形闭合路径的至少两个相对侧边上的端部与中部之间的磁场传感器中至少一个的磁灵敏度和/或磁场敏感方向，不同于布置在多边形闭合路径上的其它磁场传感器的磁灵敏度和/或磁场敏感方向；和/或布置在多边形闭合路径的至少两个相对侧边上的至少两个相邻磁场传感器之间的间隔，不同于布置在多边形闭合路径上的其它相邻磁场传感器之间沿多边形闭合路径的间隔。

更优选地，如果布置在多边形闭合路径的至少两个相对侧边上的端部与中部之间的磁场传感器中至少一个的磁灵敏度，大于布置在多边形闭合路径上的其它磁场传感器的磁灵敏度；布置在多边形闭合路径至少两个相对侧边上的端部与中部之间的磁场传感器中至少一个的磁场敏感方向与相应侧边之间的角度，大于布置在多边形闭合路径上的其它磁场传感器的磁场敏感方向与相应侧边之间的角度；和/或布置在多边形闭合路径至少两个相对侧边上的至少两个相邻磁场传感器之间的间隔，大于布置在多边形闭合路径上的其它相邻磁场传感器之间沿多边形闭合路径的间隔，则该器件会更近似于遵守安培环路定理，从而提高电流测量的准确率。

在多边形闭合路径的至少两个相对侧边布置有三个传感器的情况下，布置在多边形闭合路径的至少两个相对侧上的端部与中部之间的磁场传感器的磁灵敏度和/或磁场敏感方向，不同于布置在多边形闭合路径其它位置的磁场传感器的磁灵敏度和/或磁场敏感方向；和/或布置在多边形闭合路径的至少两个相对侧上的端部与中部之间的磁场传感器与布置在相应侧中部的磁场传感器之间的间隔，不同于其它相邻磁场传感器之间沿多边形闭合路径的间隔。

更优选地，如果布置在多边形闭合路径的至少两个相侧上的端部与中部之间的磁场传感器的磁灵敏度，大于布置在多边形闭合路径其它位置的磁场传感器的磁灵敏度；布置在多边形闭合路径至少两个相对侧上的端部与中部之间的磁场传感器的磁场敏感方向与相应侧之间的角度，大于布置在多边形闭合路径其它位置的磁场传感器磁场敏感方向与相应侧之间的角度；和/或布置在多边形闭合路径至少两个相对侧上的端部与中部之间的磁场传感器与布置在相应侧中部的磁场传感器之间的间隔，大于其它相邻磁场传感器之间沿多边形闭合路径的间隔，则该器件会更近似于遵守安培环路定理，从而提高电流测量的准确率。

以上述10个磁场传感器的磁灵敏度为例，布置在所述中部和端部之间的磁场传感器的磁灵敏度高于所述中部的磁场传感器。具体来说，布置在所述中部和端部之间的磁场传感器采用磁灵敏度比所述中部的磁场传感器高的材料制成，或者布置在所述中部和端部之间的磁场传感器的控制功率高于所述中部的磁场传感器。因此，可以通过调节磁场传感器的磁灵敏度来灵活地扩展电流测量范围。位于所述中部的磁场传感器可以偏离所述中部的位置以扩展使所述器件的电流测量范围，因此可以通过调节位于多边形侧边中部的磁场传感器的位置，来扩展电流测量范围。

复数个磁场传感器优选布置在多边形闭合路径的各个侧边上，而不布置在多边形的顶点上。

该器件可以进一步包括调节单元，用于调节所述复数个磁场传感器的磁灵敏度、所述复数个磁场传感器的布置间隔和/或所述复数个磁场传感器的磁场敏感方向，使所述器件近似遵守安培环路定理。因此电流的测量不会受相邻载流线所感应的外部磁场以及载流线相对于磁场传感器的位置变化的影响，从而能够达到所需的测量准确率。

优选地，该器件进一步包括加法单元，用于将所述复数个磁场传感器的输出相加以得到流经所述载流线的电流的大小。

在一个实施例中，所述复数个磁场传感器可以布置在围绕所述载流线布置的支撑板上，所述支撑板可以为印刷电路板。所述印刷电路板包括加法单元、调节单元、温度补偿单元、缓冲/滤波单元、直流偏移补偿单元和电源单元中的一个或多个。

所述磁场传感器可以为霍尔元件、磁阻传感器或磁致伸缩传感器等点磁场传感器。

本发明还提供一种断路器，包括以上所述的用于测量交直流电流的器件。

附图说明

图1为现有技术中电流传感器的结构图；

图2为本发明第一实施例中电流传感器的截面图；

图3为本发明第一实施例中的电流传感器的详细电路图；

图4为对相邻载流线在本发明第一实施例的电流传感器中引入的测量误差进行建模的示意图；

图5为相邻载流线在本发明第一实施例的电流传感器中引入的测量误差；

图6为多个霍尔元件的磁灵敏度相等时相邻载流线所引入的测量误差；

图7为对载流线的位置变化在本发明第一实施例的电流传感器中引入的测量误差进行建模的示意图；

图8为载流线的位置变化在本发明第一实施例的电流传感器引入的测量误差；

图9为多个霍尔元件的磁灵敏度相等时载流线的位置变化所引入的测量误差；

图10为霍尔元件的数目为4时相邻载流线在本发明实施例的电流传感器中引入的测量误差；

图11为霍尔元件的数目为4时载流线的位置变化在本发明的电流传感器引入的测量误差；

图12为霍尔元件的数目为8时相邻载流线在本发明实施例的电流传感器中引入的测量误差；

图13为霍尔元件的数目为8时载流线的位置变化在本发明的电流传感器引入的测量误差；

图14为本发明第四实施例中的电流传感器的截面图；

图15为本发明第五实施例中的电流传感器的截面图；

图16为本发明第六实施例中的电流传感器的截面图。

具体实施方式

本发明提供的用于测量交直流电流的器件，包括：沿围绕载流线的多边形闭合路径布置的复数个磁场传感器，所述复数个磁场传感器的磁灵敏度不全部相等、所述复数个磁场传感器沿所述多边形闭合路径非均匀布置和/或所述复数个磁场传感器的磁场敏感方向不全部相同。该器件其既可以测量直流电流，也可以测量交流电流，适用于多边形的载流线，不包含铁芯。因此，本发明提供的用于测量交直流的器件不会由于铁芯的磁通饱和而引起对电流测量范围的限制，也不会出现磁记忆现象。

为了提高电流测量的准确率，可以对复数个磁场传感器的磁灵敏度、相邻磁场传感器之间沿多边形闭合路径的布置间隔和/或复数个磁场传感器的磁场敏感方向进行调节，以使该器件近似遵守安培环路定理，即，使得相邻载流线的位置变化所引入的电流测量误差和/或载流线本身相对于磁场传感器的位置变化所引入的电流测量误差处于期望的范围之内，以达到实际应用对电流测量准确率的要求。

优选地，上述多边形闭合路径可以为具有至少一个对称轴的多边形闭合路径，复数个磁场传感器可以以至少一个对称轴对称的方式布置在多边形闭合路径上。

在多边形闭合路径的至少两个相对侧边布置有至少三个磁场传感器的情况下，所述至少两个相对侧边中每一侧边的中部可以分别布置有一个磁场传感器，每一侧边的中部与相应的两个端部之间分别布置有至少一个磁场传感器。

此时，优选的是，布置在多边形闭合路径的至少两个相对侧边上的端部与中部之间的磁场传感器中至少一个的磁灵敏度和/或磁场敏感方向，不同于布置在多边形闭合路径上的其它磁场传感器的磁灵敏度和/或磁场敏感方向；和/或布置在多边形闭合路径的至少两个相对侧边上的至少两个相邻磁场传感器之间的间隔，不同于布置在多边形闭合路径上的其它相邻磁场传感器之间沿多边形闭合路径的间隔。

更优选地，如果布置在多边形闭合路径的至少两个相对侧边上的端部与中部之间的磁场传感器中至少一个的磁灵敏度，大于布置在多边形闭合路径上的其它磁场传感器的磁灵敏度；布置在多边形闭合路径至少两个相对侧边上的端部与中部之间的磁场传感器中至少一个的磁场敏感方向与相应侧边之间的角度，大于布置在多边形闭合路径上的其它磁场传感器的磁场敏感方向与相应侧边之间的角度；和/或布置在多边形闭合路径至少两个相对侧边上的至少两个相邻磁场传感器之间的间隔，大于布置在多边形闭合路径上的其它相邻磁场传感器之间沿多边形闭合路径的间隔，则该器件会更近似于遵守安培环路定理，从而提高电流测量的准确率。

在多边形闭合路径的至少两个相对侧边布置有三个传感器的情况下，布置在多边形闭合路径的至少两个相对侧上的端部与中部之间的磁场传感器的磁灵敏度和/或磁场敏感方向，不同于布置在多边形闭合路径其它位置的磁场传感器的磁灵敏度和/或磁场敏感方向；和/或布置在多边形闭合路径的至少两个相对侧上的端部与中部之间的磁场传感器与布置在相应侧中部的磁场传感器之间的间隔，不同于其它相邻磁场传感器之间沿多边形闭合路径的间隔。

更优选地，如果布置在多边形闭合路径的至少两个相侧上的端部与中部之间的磁场传感器的磁灵敏度，大于布置在多边形闭合路径其它位置的磁场传感器的磁灵敏度；布置在多边形闭合路径至少两个相对侧上的端部与中部之间的磁场传感器的磁场敏感方向与相应侧之间的角度，大于布置在多边形闭合路径其它位置的磁场传感器磁场敏感方向与相应侧之间的角度；和/或布置在多边形闭合路径至少两个相对侧上的端部与中部之间的磁场传感器与布置在相应侧中部的磁场传感器之间的间隔，大于其它相邻磁场传感器之间沿多边形闭合路径的间隔，则该器件会更近似于遵守安培环路定理，从而提高电流测量的准确率。

复数个磁场传感器优选布置在多边形闭合路径的各个侧边上，而不是布置在多边形的顶点上。

第一实施例：

本实施例中，磁场传感器的数目为10个，多边形闭合路径为矩形。

以下结合图2和图3详细说明本发明第一实施例提供的用于测量交直流电流的器件。图2为本发明第一实施例中电流传感器的截面图。图3为本发明第一实施例的电流传感器的详细电路图。

如图2所示，多个磁场传感器1至10布置在围绕载流线11的多边形闭合路径12上。具体来说，多边形闭合路径12的两个相对侧边，即上侧边和下侧边上分别布置三个磁场传感器，每一侧边的中部布置一个，每一侧边的中部与两个端部之间各布置一个，另外两个相对侧边中每一侧边各布置2个。具体如图2所示，另外两个相对侧边中每一侧边布置的2个磁场传感器可以分别布置于每一侧边的中部与两个端部之间。从图2可以看出，本实施例中的多边形闭合路径为以两个轴(矩形的长轴和短轴)相对称的图形，10个磁场传感器的布置方式以矩形的长轴和短轴相对称。

10个磁场传感器沿多边形闭合路径12均匀布置，即复数个磁场传感器中相邻磁场传感器之间沿多边形闭合路径12的间隔是相等的。多边形闭合路径顶点附近的相邻磁场传感器沿多边形闭合路径12的间隔是指相邻磁场传感器至该顶点的距离之和。以磁场传感器3和4为例，相邻磁场传感器3和4沿多边形闭合路径12的间隔是指，磁场传感器3至多边形闭合路径右上顶点之间的距离与磁场传感器4至多边形闭合路径右上顶点之间的距离之和。

10个磁场传感器的磁场敏感方向相同，即复数个磁场传感器的磁场敏感方向与多边形闭合路径相应侧边之间的夹角均相等。具体在图2中，复数个磁场传感器的磁场敏感方向与多边形的相应侧边之间的夹角为0度，即复数个磁场传感器的磁场敏感方向平行多边形闭合路径12的相应侧边，具体是指每个磁场传感器的磁场敏感方向平行于该磁场传感器所处的多边形闭合路径12的侧边。

在本实施例中，复数个磁场传感器的磁灵敏度不全部相等。更具体地，位于多边形闭合路径12的上下两个相对侧边中部与端部之间的磁场传感器的磁灵敏度，不同于位于多边形闭合路径其它位置的磁场传感器的磁灵敏度，例如位于多边形闭合路径12的上下两个相对侧边中部与端部之间的磁场传感器的磁灵敏度相对较高或较低。

为了提高本实施例中电流测量的准确率，可以对磁场传感器的磁灵敏度进行调节，例如使布置在上下两个相对侧边中部与端部之间的磁场传感器1、3、6和8的磁灵敏度大于布置在其它位置的磁场传感器2、4、5、7、9和10的磁灵敏度，从而使电流传感器近似遵守安培环路定理。

公知的是，如果电流传感器遵守安培环路定理，则电流传感器的输出仅与流过载流线的电流值成比例。以霍尔元件为例，具体以沿闭合路径的第i(i＝1，2，3，...10)个霍尔元件为例，以载流线的中心为原点，以水平方向为x轴，竖直方向为y轴，建立坐标系，假设霍尔元件i距离载流线中心的距离为r_i，载流线中心和霍尔元件i的中心之间的连线与y轴所成的夹角为θ_i，则根据比奥-萨伐尔定律，霍尔元件i处的磁场强度B_i可以计算为：

$B_i=\frac{{\mathrm{\μ}}_{0}I}{2\mathrm{\π}{r}_i}$ 公式1

其中，I是载流线中的待测量电流，μ₀为空气的磁导率。

沿闭合路径的第i个霍尔元件的输出V_ioutput可以计算为：

V_ioutput＝B_icosθ_i×K_i    公式2

其中K_i为第i个霍尔元件的磁灵敏度。

如图3所示，本发明实施例的电流传感器的电路包括加法单元SUM，所有霍尔元件的输出由加法单元加起来形成电流传感器的输出E_output：

$E_{\mathrm{output}}=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{ioutput}}$ 公式3

根据以上推导可知，在测量得到所有霍尔元件的输出之和时，就可以通过以上公式反推得到流经载流线的电流大小。

上述加法单元也可以是加法放大器，同时具备相加和放大的功能，从而可以省略单独的放大单元。

除加法放大器或者加法单元之外，本发明实施例中的电流传感器的具体电路还可以包括缓冲/滤波单元B/F，用于提高电源传感器的抗干扰能力；可以进一步包括直流偏移补偿单元，用于补偿电路中的直流电流；还可以进一步包括温度补偿单元，用于在环境温度产生变化的情况下，通过调节磁灵敏度和/或磁场敏感方向来补偿环境温度变化对磁场传感器的测量准确率的影响；或者还可以进一步包括电源单元，用于给磁场传感器及其它单元供电。具体结构和实现方式为现有技术，在此不再赘述。以上所述的电流传感器的电路均可以通过硬件电路或者软件算法来实现。

本发明实施例的电流传感器中，复数个磁场传感器可以被固定在一个多边形的支撑板13上。在电流传感器还包括电源单元、加法单元、温度补偿单元、缓冲/滤波单元和/或直流偏移补偿单元等外围处理单元的情况下，例如多边形的支撑板13可以是多边形的PCB，其中电源单元、调节单元、加法单元、温度补偿单元、缓冲/滤波单元和/或直流偏移补偿单元等的外围处理单元可以布置在PCB上。

下面以用于框架式断路器和塑壳断路器的电流传感器且通过调节磁灵敏度提高电流测量准确率为例来描述本发明实施例的电流传感器的性能。

用于框架式断路器的电流传感器

本发明实施例的电流传感器适用于框架式断路器。例如，框架式断路器的额定电流可以是I_n＝630A-6300A，接地故障保护和瞬动保护的保护电流范围可以是0.2I_n-10I_n，即126A-63KA。考虑到容限，优选的电流测量范围为100A-70KA。期望的电流测量准确率为误差≤2％，包括相邻载流线所感应的外部磁场所引入的误差以及载流线由于安装、振动等造成的相对于霍尔元件的位置变化所引入的误差。

电流传感器具有框架式断路器所需的尺寸，即用于支持霍尔元件的方形闭合路径的长为68mm、宽为34mm，霍尔元件与其位置的关系可以例如如表1中所示。复数个霍尔元件的磁灵敏度的关系例如可以是K₁＝K₃＝K₆＝K₈＝1.7K₂＝1.7K₄＝1.7K₅＝1.7K₇＝1.7K₉＝1.7K₁₀。本实施例中，所选霍尔元件的线性磁范围为±1T。

表1各个霍尔元件的磁灵敏度和位置

在电流传感器的输出是所有霍尔元件的输出之和的情况下，当输入主电流为100A-70KA时，根据以上公式1-3可以计算出电流传感器的输出为6.91mV-4.8397V，该电压范围是常规信号处理电路可以处理的范围。

为了验证本实施例的电流传感器的性能，引入Matlab仿真。评估的指标包括电流传感器的测量范围、与被测载流线具有相同电流的相邻载流线感应的磁场所引入的误差和被测载流线相对于霍尔元件的位置变化所引入的误差。根据以上公式1-3建立Matlab仿真数学模型。

在载流线需要承载的最大电流为70kA的情况下，沿闭合路径的每个霍尔元件的位置处的磁场B_i列于表2中。

表2在载流线承载的电流为70kA的情况下每个霍尔元件的磁场B_i

编号	B(T)	编号	B(T)	编号	B(T)
						霍尔元件1	0.4117	霍尔元件5	0.4006	霍尔元件9	0.4006
霍尔元件2	0.8235	霍尔元件6	0.4117	霍尔元件10	0.4006
						霍尔元件3	0.4117	霍尔元件7	0.8235
霍尔元件4	0.4006	霍尔元件8	0.4117

本实施例中所选霍尔元件的线性磁范围为±1T。因此，可以得出，以上的所有磁场强度均位于霍尔元件的线性范围之内，因此70kA位于电流传感器的线性范围之内。还可以发现，霍尔元件2的位置和霍尔元件7的位置具有最大的磁场，从而限制电流传感器的最大线性范围。因此，如果霍尔元件2和霍尔元件7被设置在离中部较远的其它位置，使其到载流线的距离变大，从而使更大的电流所感应的磁场仍然位于线性范围内，就可以扩展霍尔电流传感器的电流测量范围。

以下参照图4-图6描述与被测载流线具有相同电流的相邻载流线所引入的测量误差。图4为对相邻载流线在本发明实施例的电流传感器中引入的测量误差进行建模的示意图。图5为相邻载流线在本发明实施例的电流传感器中引入的测量误差。图6为复数个霍尔元件的磁灵敏度相等时相邻载流线所引入的测量误差。

参见图4，框架式断路器中相邻载流线的中心与被测载流线的中心之间的距离例如为90mm，即相邻载流线的中心相对于被测载流线的中心的坐标为(90，0)。考虑到载流线在安装以后可能会在x轴方向或y轴方向移动，以±5mm作为典型的载流线移动容限，使用表1中所列出的霍尔元件磁灵敏度，与被测载流线具有相同电流的相邻载流线在本发明实施例的电流传感器引入的测量误差如图5中所示。可以看出，在磁灵敏度设计为K₁＝K₃＝K₆＝K₈＝1.7K₂＝1.7K₄＝1.7K₅＝1.7K₇＝1.7K₉＝1.7K₁₀的情况下，最大绝对误差为大约0.06％。比较而言，在所有霍尔元件具有相同磁灵敏度的情况下，与被测载流线具有相同电流的相邻载流线所引入的误差如图6所示。可以清楚地看到，在K₁＝K₂＝K₃＝K₄＝K₅＝K₆＝K₇＝K₈＝K₉＝K₁₀的情况下，最大绝对误差为大约2.09％。因而，基于仿真结果可以得出，本发明的电流传感器可以更有效地将相邻载流线所引入的误差减小为比所需误差(2％)更小的值(0.06％)。

以下参照图7-图9描述被测载流线相对于霍尔元件的位置变化所引入的测量误差。图7为对载流线的位置变化在本发明的电流传感器中引入的测量误差进行建模的示意图。图8为载流线的位置在本发明的电流传感器引入的测量误差。图9为复数个霍尔元件的磁灵敏度相等时载流线的位置变化所引入的测量误差。

参见图7，在安装电流传感器时载流线可能在x轴的方向或y轴的方向移动。考虑5x5mm²的方形区域作为移动容限，使用表1中所列出的霍尔元件磁灵敏度，载流线的位置变化在本发明实施例的电流传感器引入的误差如图8所示。可以发现，在磁灵敏度设计为k₁＝k₃＝k₆＝k₈＝1.7k₂＝1.7k₄＝1.7k₅＝1.7k₇＝1.7k₉＝1.7k₁₀的情况下，最大绝对误差为大约0.46％。比较而言，在所有霍尔元件具有相同磁灵敏度的情况下，被测载流线位置变化所引入的误差如图9所示。可以清楚地看到，在k₁＝k₂＝k₃＝k₄＝k₅＝k₆＝k₇＝k₈＝k₉＝k₁₀的情况下，最大绝对误差为大约1.07％。因而，基于仿真结果可以得出，本发明实施例的电流传感器可以更有效地将载流线位置变化引入的误差减小为比所需误差(2％)小的值(0.46％)。

可见，本发明第一实施例的电流传感器减小了相邻载流线的位置变化所引入的测量误差和被侧边载流线位置变化所引入的测量误差，从而与复数个霍尔元件的磁灵敏度全部相等的情况相比，复数个霍尔元件的磁灵敏度不完全相等使电流传感器更近似于安培环路定理。

用于塑壳断路器的电流传感器

本发明的电流传感器还适用于塑壳断路器。例如，塑壳断路器的额定电流可以为In＝630A-1600A，接地故障保护和瞬动保护的保护电流范围可以为0.2In-10In，即126A-16KA。考虑到容限，优选的电流测量范围为100A-16KA。期望的电流测量准确率为误差≤2％，包括与被测载流线具有相同电流的相邻载流线感应的外部磁场所引入的误差以及被测载流线由于安装、振动等造成的相对于霍尔元件的位置变化所引入的误差。

与用于框架式断路器的电流传感器一样，布置在多边形闭合路径12上下两个相对侧边中部与端部之间的霍尔元件1、3、6和8的磁灵敏度大于布置在其它位置的霍尔元件2、4、5、7、9和10，磁灵敏度的关系也可以是k₁＝k₃＝k₆＝k₈＝1.7k₂＝1.7k₄＝1.7k₅＝1.7k₇＝1.7k₉＝1.7k₁₀。霍尔元件与其位置的关系可以例如如表3中所示。用于塑壳断路器的电流传感器与用于框架式断路器的不同之处仅在于，最大电流测量范围为16KA。

表3用于塑壳断路器电流传感器中各个霍尔元件的磁灵敏度和位置

在电流传感器的输出是所有霍尔元件的输出之和的情况下，当输入主电流为100A-70KA时，根据以上公式1-3可以计算出电流传感器的输出为34.56mV-5.5311V，该电压范围是常规信号处理电路可以处理的范围。

为了验证本实施例的电流传感器的性能，引入Matlab仿真。评估的性能指标包括电流传感器的测量范围、与被测载流线具有相同电流的相邻载流线感应的磁场所引入的误差和被测载流线相对于霍尔元件的位置变化所引入的误差。根据以上公式1-3建立Matlab仿真数学模型。在载流线需要承载的最大电流为16kA的情况下，沿路径的每个霍尔元件的位置处的磁场B_i列于表4中。

表4在主电流为16kA的情况下每个霍尔元件的磁场B_i

编号	B(T)	编号	B(T)	编号	B(T)
						霍尔元件1	0.0941	霍尔元件5	0.0916	霍尔元件9	0.0916
霍尔元件2	0.1882	霍尔元件6	0.0941	霍尔元件10	0.0916
						霍尔元件3	0.0941	霍尔元件7	0.1882
霍尔元件4	0.0916	霍尔元件8	0.0941

在霍尔元件2、4、5、7、9和10的磁灵敏度为400mv/kG的情况下，这些霍尔元件的线性范围为大约±0.5T，在霍尔元件1、3、6和8的磁灵敏度为680mv/kG的情况下，这些霍尔元件的线性范围为±0.2941T。因此，表4中的所有磁场强度均位于霍尔元件的线性范围之内，这意味着，16kA位于电流传感器的线性范围之内。同样，霍尔元件2的位置和霍尔元件7的位置具有最大的磁场，从而限制电流传感器的最大线性范围。因此，如果霍尔元件2和霍尔元件7被设置在离中部较远的其它位置，使其到载流线的距离变大，从而使更大的电流所感应的磁场仍然位于线性范围内，就可以扩展电流传感器的电流测量范围。

对具有以上参数的用于塑壳断路器的电流传感器进行仿真，得到的结果基本对应于上述对用于框架式断路器的电流传感器进行仿真的结果。基于仿真结果可以得出，用于塑壳断路器的电流传感器可以更有效地将与被测载流线具有相同电流的相邻载流线所引入的误差减小为比所需误差(2％)更小的值(0.06％)，并且可以更有效地将被测载流线位置变化所引入的误差减小为比所需误差(2％)更小的值(0.46％)。

可见，本发明第一实施例的电流传感器减小了相邻载流线所引入的测量误差和载流线位置变化所引入的测量误差，因此与复数个霍尔元件的磁灵敏度全部相等的情况相比，复数个霍尔元件的磁灵敏度不完全相等使得电流传感器更近似于安培环路定理。

上述详细描述以霍尔元件为例，但是本发明不限于此。例如，除霍尔元件外，磁场传感器还可以是磁阻传感器或磁致伸缩传感器等点磁场传感器，其中磁阻传感器例如为巨磁阻传感器。

虽然优选如上述实施例所示，在复数个磁场传感器均匀布置并且磁场敏感方向相同的情况下，位于多边形闭合路径12上下两个相对侧边的中部与端部之间的磁场传感器的磁灵敏度，高于位于其它位置的磁场传感器，但是在电流测量准确率要求不高的情况下，也可以是位于中部与端部之间的磁场传感器的磁灵敏度小于位于其它位置的磁场传感器，或者以其它方式使多边形闭合路径上复数个磁场传感器的磁灵敏度不全部相等。可见，可以通过调节磁场传感器的磁灵敏度，使电流传感器更近似于遵守安培环路定理，以满足电流测量准确率的要求；还可以通过调节磁场传感器的磁灵敏度，来调节电流测量范围。磁场传感器的磁灵敏度越高，可测量的电流范围就越小。换句话说，可以根据所需测量的电流范围灵活地调节磁场传感器的磁灵敏度。

磁场传感器的磁灵敏度可以由调节单元来调节，例如通过分别调节每个磁场传感器的控制功率来调节磁灵敏度，包括调节电压源的电压大小、电流源的电流大小或连接在电源与磁场传感器之间的电阻器的电阻等等；分别调节每个磁场传感器的放大单元来调节磁灵敏度，例如将放大单元的增益调高，使得相同磁场下磁场传感器的输出增大；或者选择由磁灵敏度高的材料制成的磁场传感器来调节磁场传感器的磁灵敏度。调节单元可以通过硬件电路或者软件算法来实现。

在一个实施例中，复数个磁场传感器均匀布置且磁灵敏度相等，但是复数个磁场传感器的磁场敏感方向不全部相同，即复数个磁场传感器的磁场敏感方向与多边形的相应侧边之间的夹角不全部相同。例如，布置在多边形闭合路径12上下两个相对侧边的端部与中部之间的磁场传感器1、3、6和8的磁场敏感方向，与多边形闭合路径的相应侧边之间存在一定的夹角；而布置在其它位置的磁场传感器2、4、5、7、9和10的磁场敏感方向与多边形的相应侧边之间的夹角为0度，即布置在其它位置的磁场传感器的磁场敏感方向与多边形的相应侧边平行。也就是说，可以通过调节复数个磁场传感器的磁场敏感方向，来调节电流传感器的电流测量准确率和/或电流测量范围，甚至使电流传感器遵守或者近似遵守安培环路定理。

在本发明另外的实施例中，复数个磁场传感器的磁灵敏度和磁场敏感方向可以相同，但是布置间隔不均匀，即相邻磁场传感器之间沿多边形闭合路径的间隔可以不完全相同。例如，布置在多边形闭合路径12上下两个相对侧边的端部与中部之间的磁场传感器与布置在相应侧边中部的磁场传感器之间的间隔，不同于其它相邻磁场传感器之间沿多边形闭合路径的间隔。例如，图2中磁场传感器1和3与磁场传感器2、磁场传感器6和8与磁场传感器7之间的间隔大于或小于磁场传感器3与4、4与5、5与6、8与9、9与10以及10与1之间沿多边形闭合路径12的间隔。可见，可以通过调节相邻磁场传感器沿多边形闭合路径的布置间隔来调节电流传感器的电流测量准确率，甚至使电流传感器遵守或者近似遵守安培环路定理；并且还可以通过调节相邻磁场传感器的布置间隔来调节电流传感器的电流测量范围。例如，可以将图2中上下侧边中部的磁场传感器偏离中点布置，从而减小磁场传感器所感应的磁场，使磁场传感器的测量范围处于其可接受线性范围内，以扩展电流测量范围。

在本发明的其它实施例中，也可以同时调节复数个磁场传感器的磁灵敏度、磁场敏感方向和相邻磁场传感器沿多边形闭合路径的布置间隔中的任意两者或者全部，来调节电流传感器的电流测量准确率和/或电流测量范围，甚至使电流传感器遵守或者近似遵守安培环路定理。

图2所示本发明的第一实施例中，磁场传感器的数目为10个，但是本发明不限于此。实际应用中，磁场传感器的数目可以是至少4个。

第二实施例：

磁场传感器的数目可以是4个，矩形或方形的每一侧边各布置1个磁场传感器，可以调节这些磁场传感器的磁灵敏度、在每一侧边上的布置位置和/或磁场敏感方向中的至少一种，使电流传感器符合实际应用对测量准确率的要求。图10为霍尔元件的数目为4时相邻载流线在本发明实施例的电流传感器中引入的测量误差，图11为霍尔元件的数目为4时载流线的位置变化在本发明的电流传感器引入的测量误差。从图10和11可以看出，当霍尔元件的数目为4时，与被测量载流线具有相同电流的相邻载流线所引入的最大测量误差为3.78％，被测载流线相对于霍尔元件的位置变化所引入的最大测量误差为6.84％。可见，在测量准确率要求不高的场合，例如要求测量误差低于7％，可以使用4个霍尔元件的电流传感器，从而以较低的成本满足需求。

第三实施例：

磁场传感器的数目可以是8个，这8个磁场传感器的布置方式可以是：矩形或方形闭合路径的每一侧边各布置2个磁场传感器，或者其中两个相对侧边各布置3个，另外两个相对侧边各布置1个。可以对这些磁场传感器的磁灵敏度、相邻磁场传感器之间沿多边形闭合路径的布置间隔和/或磁场敏感方向中的至少一个进行调节，使电流传感器符合实际应用对测量准确率的要求。具体地说，在方形闭合路径的其中两个相对侧边布置3个磁场传感器的情况下，布置在端部与中部之间的磁场传感器的磁灵敏度可以高于布置在中部的磁场传感器。

以上述第一种布置方式为例，图12为霍尔元件的数目为8时相邻载流线在本发明实施例的电流传感器中引入的测量误差，图13为霍尔元件的数目为8时载流线的位置变化在本发明的电流传感器引入的测量误差。从图12和图13可以看出，当霍尔元件的数目为8时，与被测载流线具有相同电流的相邻载流线的位置变化所引入的最大测量误差为4.49％，被测载流线相对于霍尔元件的位置变化所引入的最大测量误差为1.83％。可见，在测量准确率要求不高的场合，例如要求测量误差低于5％，可以使用上述方式布置的具有8个霍尔元件的电流传感器，从而以较低的成本满足需求。

基于以上对第一至第三实施例的仿真结果可以得出，当霍尔元件的数目为10时，实现测量误差小于2％，从而可以适用于以上所述的框架式断路器和塑壳断路器。

第四实施例：

本实施例中，磁场传感器的数目为12个，多边形闭合路径为方形。以下结合图14详细描述本发明第四实施例提供的测量交直流电流的器件。图14为本发明第四实施例中电流传感器的截面图。如图14所示，复数个磁场传感器401-412布置在围绕载流线11的方形闭合路径413上。具体来说，方形闭合路径413的每一侧边分别布置有3个磁场传感器，但12个传感器非均匀地布置，使得布置在上下(和/或左右)两个相对侧边的磁场传感器之间(图中所示为磁场传感器401-403之间以及407-409之间)的间隔小于其它相邻磁场传感器之间沿多边形闭合路径413的间隔。

在其它实施例中，也可以是布置在上下(和/或左右)两个相对侧边的磁场传感器之间的间隔大于其它相邻磁场传感器之间沿多边形闭合路径413的间隔。

12个磁场传感器的磁灵敏度和/或磁场敏感方向也可以不同。例如，在磁灵敏度和/或磁场敏感方向不同的情况下，布置在各侧边端部与中部之间的磁场传感器401、403、404、406、407、409、410和412的磁灵敏度和/或磁场敏感方向不同于(对磁灵敏度来说，是大于或者小于)中部的磁场传感器402、405、408和411。

当然，磁场传感器的数目为12个时，也不限于以上所述的布置方式。例如，12个磁场传感器可以均匀布置，或者多边形闭合路径413的四个侧边可以非均匀地分别布置2、4、2、4个磁场传感器。

本实施例的电流传感器中，12个磁场传感器可以被固定在一个多边形的支撑板414上。在电流传感器还包括电源单元、加法单元、温度补偿单元、缓冲/滤波单元和/或直流偏移补偿单元等外围处理单元的情况下，例如多边形的支撑板414可以是多边形的PCB，其中电源单元、调节单元、加法单元、温度补偿单元、缓冲/滤波单元和/或直流偏移补偿单元等的外围处理单元可以布置在PCB上。

第五实施例：

本发明的第一至第四实施例中，布置复数个磁场传感器的多边形闭合路径为矩形或方形，但是本发明不限于此。实际应用中，多边形闭合路径也可以是六边形或其它多边形。以下以六边形为例进行详细说明。

本实施例中，磁场传感器的数目为12个，多边形闭合路径为以横轴和纵轴为对称轴的六边形。以下结合图15详细描述本发明第五实施例提供的测量交直流电流的器件。图15为本发明第五实施例中电流传感器的截面图。如图15所示，复数个磁场传感器501-512布置在围绕载流线11的六边形闭合路径513上。具体来说，六边形闭合路径513的上下两个相对侧边分别布置有3个磁场传感器501-503和507-509，左边的两个侧边和右边的两个侧边分别布置有1个磁场传感器504、506、510和512，左右两个顶点分别布置1个磁场传感器505和511。

12个磁场传感器的磁场敏感方向全部相同，即布置在六边形各侧边上的磁场传感器的磁场敏感方向平行于相应的侧边，而布置在顶点的磁场传感器的磁场敏感方向平行于纵轴(y轴)。12个磁场传感器沿六边形闭合路径均匀布置。并且，磁灵敏度不全部相等，例如布置在上下两个相对侧边端部与中部之间的磁场传感器501、503、507和509的磁灵敏度大于或小于布置在其它位置的磁场传感器，优选是端部与中部之间的磁场传感器501、503、507和509的灵敏度大于布置在其它位置的磁场传感器。

当然，多边形闭合路径为六边形时，磁场传感器的数目不限于12个，也不限于以上所述的布置方式。12个磁场传感器也可以非均匀地布置。例如磁场传感器501-503和507-509之间的间隔大于或者小于其它相邻磁场传感器之间沿多边形闭合路径513的间隔。

磁场传感器的参数之间的关系也不限于上述磁灵敏度的不同，磁场敏感方向也可以不全部相同。例如，磁场传感器501、503、507和509的磁场敏感方向可以不同于其它磁场传感器。

本实施例的电流传感器中，12个磁场传感器可以被固定在一个多边形的支撑板514上。在电流传感器还包括电源单元、加法单元、温度补偿单元、缓冲/滤波单元和/或直流偏移补偿单元等外围处理单元的情况下，例如多边形的支撑板514可以是多边形的PCB，其中电源单元、调节单元、加法单元、温度补偿单元、缓冲/滤波单元和/或直流偏移补偿单元等的外围处理单元可以布置在PCB上。

第六实施例：

本实施例，多边形闭合路径为以横轴和纵轴为对称轴的六边形，多边形闭合路径的至少两个相对侧边布置有三个以上磁场传感器。

以下结合图16详细描述本发明第六实施例提供的测量交直流电流的器件。图16为本发明第六实施例中电流传感器的截面图。如图16所示，复数个磁场传感器601-616布置在围绕载流线11的六边形闭合路径617上。具体来说，六边形闭合路径617的上下两个相对侧边分别布置有5个磁场传感器601-605和609-613，左边的两个侧边和右边的两个侧边分别布置有1个磁场传感器606、608、614和616，左右两个顶点分别布置1个磁场传感器607和615。

所有磁场传感器的磁场敏感方向全部相同，即布置在六边形各个侧边上的磁场传感器的磁场敏感方向平行于相应的侧边，而布置在顶点的磁场传感器的磁场敏感方向平行于纵轴(y轴)。所有磁场传感器沿六边形闭合路径均匀布置。并且，磁灵敏度不全部相等，例如布置在上下两个相对侧边端部与中部之间的磁场传感器601、602、604、605、609、610、612和613中至少一个的磁灵敏度大于或小于所有其它磁场传感器，优选是上下两个相对侧边最外侧的磁场传感器601、605、609和613的磁灵敏度大于六边形闭合路径上的所有其它磁场传感器。

当然，与以上所有实施例相同，这些磁场传感器也可以非均匀地布置。例如，上下两个相对侧边上的至少两个相邻磁场传感器之间的间隔，不同于所有其它相邻磁场传感器之间沿六边形闭合路径的间隔，优选上下两个相对侧边上最外侧磁场传感器与次外侧磁场传感器之间的间隔大于其它相邻磁场传感器之间沿六边形闭合路径的间隔，即相邻磁场传感器601与602、604与605、609与610、612与613之间的间隔大于其它相邻磁场传感器之间沿六边形闭合路径617的间隔。

磁场传感器的参数之间的关系也不限于上述磁灵敏度的不同，磁场敏感方向也可以不全部相同。例如，上下两个相对侧边上端部与中部之间的磁场传感器中至少一个的磁场敏感方向不同于所有其它磁场传感器的磁场敏感方向。优选是，上下两个相对侧边上最外侧的磁场传感器601、605、609和613的磁场敏感方向不同于所有其它磁场传感器的磁场敏感方向。

本实施例的电流传感器中，所有磁场传感器可以被固定在一个多边形的支撑板618上。在电流传感器还包括电源单元、加法单元、温度补偿单元、缓冲/滤波单元和/或直流偏移补偿单元等外围处理单元的情况下，例如多边形的支撑板618可以是多边形的PCB，其中电源单元、调节单元、加法单元、温度补偿单元、缓冲/滤波单元和/或直流偏移补偿单元等的外围处理单元可以布置在PCB上。

以上所描述的本发明第一至第五实施例的多边形闭合路径为一个，但是本发明不限于此。在其它实施例中，多边形闭合路径可以为两个或更多个。

本发明提供的用于测量交直流电流的器件，包括：沿围绕载流线的多边形闭合路径布置的复数个磁场传感器，可以对所述复数个磁场传感器的磁灵敏度、所述复数个磁场传感器之间沿多边形闭合路径的布置间隔，和/或所述复数个磁场传感器的磁场敏感方向进行调节，以使该器件近似遵守安培环路定理，即，使得相邻载流线的位置变化所引入的电流测量误差和/或载流线本身相对于磁场传感器的位置变化所引入的电流测量误差处于期望的范围之内。其可以实现以下有益效果：

一、既可以测量直流电流，也可以测量交流电流，因此不仅适用于需要测量交流电流或直流电流的场合，也可以适用于需要同时流量交直流电流的场合；

二、不包含铁芯，因此不会由于铁芯的磁通饱和而引起对电流测量范围的限制，也不会出现磁记忆现象，并且减小了尺寸，降低了成本；

三、包括沿围绕载流线的多边形闭合路径布置的复数个磁场传感器，因此适用于多边形的载流线；

四、通过调整各个磁场传感器的磁灵敏度、分布间隔、磁场敏感方向而近似遵守安培环路定理，因此不受相邻载流线所感应的外部磁场以及载流线相对于磁场传感器的位置变化的影响，从而能够达到所需的测量准确率；

五、进一步可以通过调节磁场传感器的磁灵敏度、磁场敏感方向和/或调节位于多边形侧边中部的磁场传感器的位置，来灵活地扩展电流测量范围。

Claims (19)

1.一种用于测量交直流电流的器件，其特征在于，包括：沿围绕载流线的多边形闭合路径布置的复数个磁场传感器，其中所述复数个磁场传感器的磁灵敏度不全部相等，或所述复数个磁场传感器被非均匀布置，或所述复数个磁场传感器的磁场敏感方向不全部相同，进一步包括调节单元，用于调节所述复数个磁场传感器的磁灵敏度和/或所述复数个磁场传感器的布置间隔和/或所述复数个磁场传感器的磁场敏感方向，使所述器件近似遵守安培环路定理。

2.如权利要求1所述的器件，其中布置在所述多边形闭合路径的至少两个相对侧边上的端部与中部之间的磁场传感器中至少一个的磁灵敏度和/或磁场敏感方向，不同于布置在多边形闭合路径上的其它磁场传感器的磁灵敏度和/或磁场敏感方向；和/或布置在多边形闭合路径的至少两个相对侧边上的至少两个相邻磁场传感器之间的间隔，不同于布置在多边形闭合路径上的其它相邻磁场传感器之间沿多边形闭合路径的间隔。

3.如权利要求2所述的器件，其中布置在所述多边形闭合路径的至少两个相对侧边上的端部与中部之间的磁场传感器中至少一个的磁灵敏度，大于布置在多边形闭合路径上的其它磁场传感器的磁灵敏度；和/或布置在多边形闭合路径至少两个相对侧边上的端部与中部之间的磁场传感器中至少一个的磁场敏感方向与相应侧边之间的角度，大于布置在多边形闭合路径上的其它磁场传感器的磁场敏感方向与相应侧边之间的角度；和/或布置在多边形闭合路径至少两个相对侧边上的至少两个相邻磁场传感器之间的间隔，大于布置在多边形闭合路径上的其它相邻磁场传感器之间沿多边形闭合路径的间隔。

4.如权利要求1所述的器件，所述多边形闭合路径为具有至少一个对称轴的多边形闭合路径。

5.如权利要求4所述的器件，其中复数个磁场传感器以所述至少一个对称轴对称的方式布置在多边形闭合路径上。

6.如权利要求4所述的器件，其中所述多边形闭合路径为矩形。

7.如权利要求6所述的器件，其中所述复数个磁场传感器的数目为至少4个。

8.如权利要求7所述的器件，其中所述复数个磁场传感器的数目为10个，所述矩形的两个相对侧边分别布置有三个磁场传感器，每一侧边的中部布置有一个磁场传感器，每一侧边的中部和两个端部之间分别布置有一个磁场传感器；所述矩形的另外两个相对侧边中每一侧边分别布置有两个磁场传感器。

9.如权利要求8所述的器件，其中布置在所述中部和端部之间的磁场传感器的磁灵敏度高于所述中部的磁场传感器。

10.如权利要求9所述的器件，其中布置在所述中部和端部之间的磁场传感器采用磁灵敏度比所述中部的磁场传感器高的材料制成。

11.如权利要求9所述的器件，其中布置在所述中部和端部之间的磁场传感器的控制功率高于所述中部的磁场传感器。

12.如权利要求9所述的器件，其中位于所述中部的磁场传感器偏离所述中部的位置以扩展所述器件的电流测量范围。

13.如权利要求1所述的器件，进一步包括加法单元，用于将所述复数个磁场传感器的输出相加以得到流经所述载流线的电流的大小。

14.如权利要求1所述的器件，其中所述复数个磁场传感器布置在所述多边形闭合路径的各个侧边上。

15.如权利要求1所述的器件，其中所述复数个磁场传感器布置在围绕所述载流线布置的支撑板上。

16.如权利要求15所述的器件，其中所述支撑板为印刷电路板。

17.如权利要求16所述的器件，其中所述印刷电路板包括加法单元、调节单元、温度补偿单元、缓冲/滤波单元、直流偏移补偿单元和电源单元中的一个或多个。

18.如权利要求1所述的器件，其中所述磁场传感器为霍尔传感器、磁阻传感器或磁致伸缩传感器。

19.一种断路器，其特征在于，包括权利要求1至18中任一项所述的用于测量交直流电流的器件。