CN110174540B - 分流电阻器的测量系统 - Google Patents

Abstract

提供了分流电阻器的测量系统。该分流电阻器包括：‑分流主体(1)，该分流主体包括：两个连接板(3)，该两个连接板被构造为将分流电阻器连接到电路；‑分流电阻器金属(2)，该分流电阻器金属位于两个连接板(3)之间；以及‑两个信号连接(5)，该两个信号连接被构造为将分流电阻器连接到测量装置(6)，位于分流电阻器金属(2)处并且由与分流电阻器金属(2)相同的材料制成。该测量系统包括：‑上述分流电阻器；‑测量装置(6)；以及‑两条导线(4)，该两条导线由与分流电阻器金属(2)相同材料的合金制成，连接到信号连接(5)，并且与测量装置(6)电连接。

Description

分流电阻器的测量系统

技术领域

本发明涉及分流电阻器和包括所述分流电阻器的相应测量系统，其避免了由于已知的塞贝克效应导致的不准确性。

背景技术

为了测量电路中的电流，通常的解决方案是使用基于分流电阻器的电流传感器。分流电阻器是在要测量电流的电路中串联使用的低电阻电阻器。流过电阻器的电流产生与电流成比例的压降。该电压可以由电子电路来测量。

为了使得测量结果不依赖于温度，分流电阻器金属基于具有零温度系数的合金，通常为锰铜(Manganine,)、康铜(Constantan)或镍-铬合金。

为了将分流电阻器连接到主电路，部件的通常设计基于在分流电阻器金属两侧处的例如铜合金制成的两个相邻板。板的设计依赖于对主电路的连接的类型。作为示例，具有连接电力电缆或母线的孔的一些板或要由表面贴装技术(SMT)焊接到印刷电路板(PCB)中的一些板垫。

除了主电流连接之外，还存在仅用于收集电压读取结果的附加信号连接。这些信号连接由用螺丝拧紧的电缆、焊接的插针或焊接的电缆而从板导出。

因此，已知分流电阻器包括分流主体，该分流主体包括分流电阻器金属和用于将分流电阻器连接到电路的两个相邻的连接板，该分流电阻器金属位于两个连接板之间。另外，分流电阻器包括至少两个信号连接，该至少两个信号连接位于连接板中，并且被构造为收集在分流主体的两个纵向侧处的电压读取结果，以知道分流电阻器处的压降。

已知在两种不同导电材料之间的接缝中，可能发生称为塞贝克效应的热电效应。根据该效应，依赖于温度，一对金属会产生在接缝中的电压。因此，塞贝克效应是热量在不同类型材料的接合点处直接到电的转换。

分流电阻器的连接板经常由铜制成，并且分流电阻器金属经常由锰铜制成，因此，在如在已知分流电阻器中使用的铜-锰铜-铜的材料的通常链条中，存在两个接缝，各接缝产生相反的电压。例如，如果铜-锰铜接缝产生正电压(v1)，那么锰铜-铜接缝产生负电压(v2)。

在两个接缝处的温度相同的情况下，各接缝处的电压的值将相同(|v1|＝|v2|)，但为具有相反极性的两个电压，端子之间的总电压将被抵消(v＝(v1+v2)＝0)。

当分流电阻器在两端处不具有相同温度时发生问题。在这种情况下，由塞贝克效应产生的电压不同(|v1|<>|v2|)，并且端子之间的总电压与零不同(v＝(v1+v2)<>0)。

由塞贝克效应产生的该电压与由流过部件的电流生成的电压叠加，并且产生读取结果的不准确性。

因为在大多数系统中，无法保证在分流电阻器的两端处温度相同，因此该问题有可能发生。分流电阻器中的温度的梯度是由于以下事实：在完整系统中，分流电阻器在各侧处连接到不同的部件，这些部件具有不同的热条件，即，功率耗散、热阻等，由此产生沿着分流电阻器的热梯度。另外，分流电阻器会从附近部件接收热量，并且流过分流器本身的实际电流甚至会在分流电阻器中引起温差。

为了解决塞贝克效应的问题，已经提出了一些对策，其基于在分流电阻器的两侧处用热敏电阻对温度的实际测量和随后用软件进行的对测量结果的补偿。

由于温度传感器的热惯性以及不准确性，基于温度测量的这些类型的实施方案在动态情况下无法正确执行。

发明内容

所要求保护的本发明的特征在于：被构造为收集电压读出的两个信号连接直接连接到分流电阻器金属，并且由与分流电阻器金属相同的金属制成。

信号连接可以为与插针或螺丝甚至焊接不同的已知类型。

因此，所提出的对以上提及的技术问题的解决方案是避免分流主体中的金属的组合。这通过测量导线借助由相同材料制成的信号连接直接连接到分流电阻器金属上，而不是例如连接到相邻的铜板而实现。

本发明的目的还是一种测量系统，该测量系统包括：

-根据上述内容的分流电阻器；

-测量装置；以及

-两条导线，该两条导线由与分流电阻器金属相同材料的合金制成，连接到信号连接并且与测量装置电连接。

根据上述测量系统，被构造为收集电压读取结果的感测导线附加地用与分流电阻器金属相同的材料制成，优选地用与分流电阻器金属相同的合金制成。

因此，在用于收集电压读取结果的感测电路内，将不存在像板-分流电阻器的分流电阻器金属的接缝那样的、不同材料的接缝，因为接缝将被分配在感测区域外，例如至少直到执行压降计算的测量装置的入口为止，其中连接可以以两条导线之间的短距离来进行，并且其中温度的梯度将几乎不存在，因此，将可以忽略由于塞贝克效应引起的张力。

用与分流电阻器金属相同的材料来制成导线的优点在于使例如测量装置直接位于信号连接处的可能性或导线由铜制成的可能性，在这两种情况下由于在分流电阻器中温度梯度通常远高于在测量装置中原本是会存在“大”塞贝克效应的，所以使得测量更加精确。

附图说明

为了完成描述且为了提供本发明的更佳理解，提供一组附图。所述附图形成描述不可缺少的一部分，并且例示了本发明的优选实施方式。附图包括以下图。

图1示出了现有技术的已知分流电阻器和使用该已知分流电阻器的测量系统。

图2示出了根据本发明的实施方式的分流电阻器和使用该分流电阻器的测量系统的实施方式。

具体实施方式

图1示出了一种包括分流主体1的已知分流电阻器，包括：

-分流电阻器金属2，例如由锰铜制成；

-两个相邻的连接板3，由铜制成；以及

-两个信号连接5，设置在分流主体1的两个纵向侧处，具体地接合到连接板3。

而且，图1还示出了使用该已知分流电阻器的测量系统，该测量系统包括：

-已经提及的分流电阻器；

-两条导线4，例如由铜制成，被构造为通过其对信号连接5的连接来收集电压读取结果；以及

-测量装置6，该测量装置连接到导线4。

因此，存在源自由于分流电阻器金属2与相邻连接板3由不同材料制成而导致的两个元件之间的接缝的塞贝克效应。

图2示出了本发明的分流电阻器的实施方式，其也示出了分流主体1，包括：分流电阻器金属2，例如由锰铜制成；两个相邻连接板3，例如由铜制成；以及两个信号连接5，由与分流电阻器金属2相同的材料制成，例如由锰铜制成，并且位于分流电阻器金属2中。

分流电阻器金属2可以由锰铜、康铜或镍-铬合金制成，并且两个相邻连接板3可以由铜或与分流电阻器金属2相同材料的合金甚至相同材料制成。

图2还示出了测量系统的实施方式，该测量系统包括：根据本发明的分流电阻器；测量装置6；以及两条导线4，由与分流电阻器金属2相同的材料(例如，锰铜)制成，被构造为借助其对信号连接5的连接来收集电压读取结果，并且与测量装置6电连接。

因此，根据前面的实施方式，在感测电路内的、锰铜与铜之间的对接将在导线4与PCB连接的位置而在测量装置6处进行。如之前说明的，如果两条导线4非常近地连接，则在该点处没有预期温差，而且预期没有由于塞贝克效应造成的压差。

作为示例，提供以下标准分流电阻器：

-在170A和100μΩ分流：

锰铜分流电阻器长度：3.0mm，

由铜制成的连接板3中的信号连接5之间的距离：3.6mm。

-在600A和100μΩ分流：

锰铜分流电阻器长度：9.3mm，

由铜制成的连接板3中的信号连接5之间的距离：12.6mm。

-在700A和100μΩ下分流：

锰铜分流电阻器长度：18.5mm，

由铜制成的连接板3中的信号连接5之间的距离：21.6mm。

如可以看到的，对于特定强度，分流电阻器金属2的长度和信号连接5之间的距离在分流电阻器中不是可忽略的，因此，将出现温度梯度。

Claims (4)

1.一种分流电阻器的测量系统，所述测量系统包括：

测量装置(6)；以及

分流电阻器，所述分流电阻器包括：

分流主体(1)，所述分流主体包括：

-两个连接板(3)，所述两个连接板(3)被构造为将所述分流电阻器连接到电路；以及

-分流电阻器金属(2)，所述分流电阻器金属(2)位于所述两个连接板(3)之间并且基于具有零温度系数的合金；

-两个信号连接(5)，所述两个信号连接(5)被构造为将所述分流电阻器连接到所述测量装置(6)，所述两个信号连接(5)位于所述分流电阻器金属(2)处并且由与所述分流电阻器金属(2)相同的材料制成，

其中，所述测量系统还包括两条导线(4)，所述两条导线(4)被构造为与所述测量装置(6)电连接，所述两条导线(4)通过所述信号连接(5)来连接到所述分流电阻器金属(2)上并且由与所述分流电阻器金属(2)相同材料的合金制成。

2.根据权利要求1所述的测量系统，其中，所述分流电阻器金属(2)由锰铜、康铜、镍-铬合金中的任一种制成。

3.根据权利要求1或2所述的测量系统，其中，所述两个连接板(3)由铜制成。

4.根据权利要求1或2所述的测量系统，其中，所述两个连接板(3)由与所述分流电阻器金属(2)相同材料的合金制成。