DE4424368A1 - Producing Rogowski coil for current measurement unit - Google Patents

Producing Rogowski coil for current measurement unit

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Abstract

The method for producing a Rogowski coil involves the following steps. An electrically conductive layer (11) is applied to at least one section (1a-1d) of an annular coil carrier. The conductive layer (11) is interrupted by a helical separating track. Interruption of the electrically conductive layer takes place by milling, cutting, etching or by means of a laser beam. The coil is separated at a given place (15) for connector leads (17) which are attached by welding, soldering, clamping or gluing. The coil is covered with an insulating layer and a further electrically conductive layer which is then interrupted by a helical separating track. The two coils are electrically connected to one another. The coil carrier structure takes the form of an annulus, in particular, a circular annulus. The carrier structure may consist of several components joined electrically and mechanically to one another by connector pieces (9).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Strommeßanordnung, insbesondere für Hoch- oder Mittelspan­ nungsanlagen. Sie betrifft auch eine Strommeßanordnung nach dem Prinzip der Rogowski-Spule.The invention relates to a method for producing a Current measuring arrangement, especially for high or medium chip systems. It also relates to a current measuring arrangement according to the principle of the Rogowski coil.

Aus der EP 0 510 311 A2 ist ein kombinierter Strom- und Span­ nungswandler für eine metallgekapselte, gasisolierte Hoch­ spannungsanlage bekannt. Der Stromwandler arbeitet nach dem Prinzip der Rogowski-Spule. Die dort verwendete Spule ist aus gewickelten Drähten hergestellt und weist daher alle her­ stellungsbedingten Nachteile einer gewickelten Spule auf. Dies betrifft insbesondere Ungenauigkeiten beim Wickeln.A combined current and span is known from EP 0 510 311 A2 voltage converter for a metal-encapsulated, gas-insulated high voltage system known. The current transformer works according to the Principle of the Rogowski coil. The coil used there is off coiled wires and therefore shows them all positional disadvantages of a wound coil. This applies in particular to inaccuracies when winding.

Aus den technischen Mitteilungen AEG Telefunken, 60 (1970) 7, Seiten 444 bis 448 ist eine nach dem Prinzip der Rogowski- Spule arbeitende Meßanordnung beschrieben, die einen aus mehreren geraden Wicklungsstücken bestehenden Wicklungsring umfaßt. Zur Erzielung der erforderlichen Genauigkeit werden dort geschliffene Keramikstäbe als Wicklungsträger benutzt. Diese sind mit dem die Meßspule bildenden Leiter bewickelt. Die unter den Punkten 1 bis 4 aufgeführten Bedingungen für einen zuverlässigen Betrieb können aber auch dort nicht unbe­ dingt eingehalten werden.From the technical announcements AEG Telefunken, 60 (1970) 7, Pages 444 to 448 is based on the principle of Rogowski Coil working measuring arrangement described that one out several straight winding pieces existing winding ring includes. To achieve the required accuracy there ground ceramic rods used as winding carriers. These are wound with the conductor forming the measuring coil. The conditions listed under points 1 to 4 for a reliable operation can not be unscathed there either things must be observed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzu­ geben, mit der auf einfache Art und Weise eine Spule nach dem Rogowski-Prinzip für eine Strommeßanordnung hergestellt wer­ den kann. Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Meßanordnung nach dem Prinzip der Rogowski-Spule anzu­ geben, die besonders einfach herstellbar ist und bei der die obengenannten Nachteile vermieden sind. The invention has for its object to provide a method give with the easily a coil after the Rogowski principle for a current measuring arrangement who manufactured that can. The invention is based on the further object to set up a measuring arrangement based on the principle of the Rogowski coil give that is particularly easy to manufacture and at which the disadvantages mentioned above are avoided.  

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung einer Rogowski-Spule, bei demThe object is achieved with a method for the production of a Rogowski coil, in which

  • - zumindest auf einem Teilstück eines ringförmigen Wicklungs­ trägers eine elektrisch leitende Schicht aufgebracht wird und- At least on a section of an annular winding carrier an electrically conductive layer is applied and
  • - die leitende Schicht unter Bildung einer Spule wendelartig unterbrochen wird.- The conductive layer with a coil-like formation is interrupted.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich besonders einfach durchführen, wobei eine immer gleichbleibende Qualität der erzeugten Spule erzielbar ist. Dies betrifft auch Spulen, die bogenförmig oder aus geraden Spulenabschnitten zusammenge­ setzt sind.The method according to the invention is particularly simple perform, with a constant quality of the generated coil is achievable. This also applies to coils arc-shaped or composed of straight coil sections sets are.

Das Unterbrechen der leitenden Schicht erfolgt mit einem geeigneten Werkzeug. Mit Vorteil geschieht dies beispiels­ weise durch Fräsen, Schneiden, Atzen oder bevorzugt mit einem Laserstrahl. Es ist dabei denkbar, daß auch der Wicklungs­ träger mit unterbrochen oder zumindest eingeschnitten wird, so daß dieser eine wendelfederartige Form erhält. Insbeson­ dere ein Unterbrechen mit Laserstrahl läßt die Herstellung einer hochpräzisen Meßanordnung mit hoher Genauigkeit zu, wobei die Unterbrechungslinie sehr schmal gehalten werden kann. Dadurch ist eine sehr enge Windungsfolge gegeben.The conductive layer is interrupted with a suitable tool. This happens, for example, with advantage wise by milling, cutting, etching or preferably with one Laser beam. It is conceivable that the winding carrier is interrupted or at least cut into, so that it takes on a helical spring-like shape. In particular Interruption with a laser beam leaves the production a high-precision measuring arrangement with high accuracy, the break line being kept very narrow can. This gives a very close turn sequence.

Zwar ist es aus der Leiterplattenfertigung bekannt, Spulen in Leiterplatten einzusetzen. Dadurch werden jedoch nur ebene Spulen gebildet, die keine dreidimensionale Ausdehnung haben.Although it is known from printed circuit board manufacture, coils in Use circuit boards. However, this will only level Coils formed, which have no three-dimensional dimension.

Die Spule kann an einer geeigneten Stelle zur Bildung von Abgriffen durchtrennt werden. Damit ist eine einfache Mög­ lichkeit gegeben, elektrische Anschlüsse zu bilden, welche an einer beliebigen Stelle des Teilstücks positioniert werden können. Mit Vorteil werden die freien Enden oder Abgriffe der Spule mit Anschlußleitungen mittels Löten, Schweißen, Drücken, Klemmen oder Kleben elektrisch verbunden. Eine spezielle Verbindungstechnik ist nicht nötig. Damit ist ein Anschluß auf einer Baustelle unter einfachen Bedingungen möglich.The coil can be in a suitable location for the formation of Taps to be severed. This is an easy way given the possibility of forming electrical connections to which be positioned anywhere in the section can. The free ends or taps of the Coil with connection lines by means of soldering, welding, Pressing, clamping or gluing electrically connected. A  special connection technology is not necessary. So that's a Connection to a construction site under simple conditions possible.

Die Spule kann vorteilhafterweise mit einer Isolierschicht und einer darauf folgenden weiteren leitenden Schicht über­ zogen sein, welche ebenfalls unter Bildung einer weiteren Spule wendelartig unterbrochen wird. Beide Spulen können gegebenenfalls elektrisch miteinander verbunden werden. Auf diese Weise sind auch aufwendige Spulenanordnungen realisier­ bar, die beispielsweise zur Kompensation von Fremdeinwir­ kungen dienen können.The coil can advantageously with an insulating layer and a subsequent further conductive layer be drawn, which also with the formation of another Coil is interrupted like a coil. Both coils can optionally electrically connected. On In this way, complex coil arrangements are also possible bar, for example to compensate for external influences kung can serve.

Die Lösung der weiteren Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einer Strommeßanordnung nach dem Prinzip der Rogowski-Spule mit einem ringförmigen Wicklungsträger, welcher eine wendel­ förmig unterbrochene leitende Schicht an seiner Oberfläche aufweist, durch die eine Spule gebildet ist. Auf diese Weise bilden Spule und Wicklungsträger eine Baueinheit, die weit­ gehend gegen mechanische Störungen oder Temperatureinflüsse geschützt ist.According to the invention, the further task is solved with a current measuring arrangement based on the principle of the Rogowski coil with an annular winding support, which is a helix Conductively interrupted conductive layer on its surface has, through which a coil is formed. In this way form coil and winding carrier a structural unit that far against mechanical disturbances or temperature influences is protected.

Der Wicklungsträger ist bevorzugt ringförmig, insbesondere kreisringförmig, ausgebildet. Er kann dabei mehrere Teil­ stücke umfassen, die mittels Verbindungsmittel elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind. Bei Verwendung von geraden Teilstücken kann dabei eine annähernd kreisring­ förmige Form erzielt werden. Derartige Teilstücke sind sehr einfach herstellbar, wodurch sich die Strommeßanordnung kostengünstig realisieren läßt.The winding support is preferably ring-shaped, in particular circular, trained. He can do several parts include pieces that are electrically and by means of connecting means are mechanically connected. When using straight sections can be an almost circular ring shaped shape can be achieved. Such sections are very easy to manufacture, which makes the current measuring arrangement can be realized inexpensively.

Mit Vorteil ist der Wicklungsträger mit den Verbindungsteilen in einem Gießharz eingegossen. Damit ist insgesamt eine stabile Baueinheit gebildet, die auch die entsprechenden elektrischen Sicherheitsvorschriften erfüllt. Gegebenenfalls läßt sich auf diese Weise die Strommeßanordnung auch in einen Stützer oder einen Isolator einer Schaltanlage integrieren.The winding carrier with the connecting parts is advantageous poured in a resin. So that's a total stable unit formed, which also the corresponding electrical safety regulations met. Possibly  In this way, the current measuring arrangement can also be in one Integrate support or an isolator of a switchgear.

Die Erfindung, weitere Vorteile und Einzelheiten werden nach­ folgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.The invention, further advantages, and details are set forth in described below with reference to exemplary embodiments.

Zur Herstellung einer hochpräzisen Strommeßanordnung nach Art einer Rogowski-Spule sollten die folgenden Punkte erfüllt sein:For the production of a high-precision current measuring arrangement according to Art a Rogowski coil should meet the following points his:

  • 1. Konstante Krümmung des Integrationsweges, d. h. der Achse des Wicklungsträgers,1. Constant curvature of the integration path, d. H. the axis the winding support,
  • 2. konstanter Windungsquerschnitt auf der gesamten Länge des magnetischen Spannungsmessers,2. constant winding cross-section over the entire length of the magnetic voltmeter,
  • 3. konstante Windungsdichte der Meßwicklung und3. constant winding density of the measuring winding and
  • 4. senkrechte Stellung der Windungsflächen zur Achse des Wicklungsträgers.4. vertical position of the winding surfaces to the axis of the Winding carrier.

Bei dem vorliegenden Verfahren wird von einem festen Wick­ lungsträger, z. B. einem Keramikträger, ausgegangen. Es können gegebenenfalls auch andere Werkstoffe, z. B. ent­ sprechende Kunststoffe oder auch Glas, verwendet werden.In the present method, a fixed wick lung carrier, e.g. B. a ceramic support. It other materials, e.g. B. ent talking plastics or glass.

Auf den Wicklungsträger wird zunächst eine elektrisch lei­ tende Schicht, insbesondere aus einem metallischem Material, aufgebracht. Dies kann beispielsweise durch Spritzen, Tau­ chen, Aufdampfen, Kleben oder mittels eines galvanischen Ver­ fahrens erfolgen (Beispiel: Kupferkaschierung). Auf diese Weise bildet der später die Windungen bildende Leiter zusam­ men mit dem Wicklungsträger eine feste Baueinheit. Dies ist besonders günstig für das Temperaturverhalten und damit ver­ bundene Ausdehnungen des Wicklungsträgers und des Leiters.An electrical wire is first of all applied to the winding support layer, in particular made of a metallic material, upset. This can be done, for example, by spraying, dew Chen, vapor deposition, gluing or by means of a galvanic Ver driving (example: copper cladding). To this The conductor which later forms the turns thus forms together men with the winding support a solid structural unit. This is particularly favorable for the temperature behavior and thus ver bonded dimensions of the winding support and the conductor.

Anschließend wird zumindest die leitende Schicht mit einem geeigneten Werkzeug wendelartig unterbrochen, so daß eine Wicklung gebildet ist. Das Unterbrechen kann dabei beispiels­ weise durch Fräsen, Schneiden, Ätzen oder bevorzugt mit einem Laserstrahl erfolgen. Es ist auch denkbar, daß auch der Wick­ lungsträger mit unterbrochen oder zumindest eingeschnitten wird, so daß dieser eine wendelfederartige Form erhält.Then at least the conductive layer with a suitable tool helically interrupted so that a Winding is formed. The interruption can, for example  wise by milling, cutting, etching or preferably with one Laser beam done. It is also conceivable that the wick lung carrier with interrupted or at least cut is so that it takes on a helical spring-like shape.

Der Wicklungsträger kann dabei ringförmig als Kreisring oder auch als gerades Teilstück ausgebildet sein, wobei zur Bil­ dung eines Meßringes mehrere Teilstücke leitend miteinander verbunden werden müssen. Dies kann beispielsweise wie oben beim Stand der Technik beschrieben erfolgen.The winding support can be ring-shaped as a circular ring or also be formed as a straight section, with Bil a measuring ring conductive several sections together need to be connected. For example, as above described in the prior art.

Bei Ausbildung des Wicklungsträgers als Ring wird der nach dem Unterbrechen gebildete Endlosleiter an einer geeigneten Stelle durchtrennt, so daß Abgriffe zum Anschließen der so gebildeten Spule gegebenen sind. Gegebenenfalls kann durch eine spezielle Unterbrechungstechnik auch eine Doppelspule (mit zwei ineinanderliegenden Wicklungen) oder einander überlappende Anschlußenden der Spule gebildet werden. Das Befestigen von Anschlußleitungen an der Spule kann mittels Löten, Schweißen, Drücken, Klemmen oder auch einer geeigneten Klebeart erfolgen, so daß eine sichere elektrische Kontak­ tierung gegeben ist.When the winding support is formed as a ring, the after the continuous conductor formed on a suitable Site severed so that taps for connecting the so formed coil are given. If necessary, by a special interruption technique also a double coil (with two interlocking windings) or each other overlapping connection ends of the coil are formed. The Attaching connecting cables to the coil can be done by means of Soldering, welding, pressing, clamping or even a suitable one Type of adhesive, so that a safe electrical contact is given.

Gegebenenfalls können die Verfahrensschritte unter Zwischen­ schaltung eines weiteren Schrittes, bei dem eine Isolier­ schicht auf die erste Schicht aufgebracht wird, wiederholt werden. Auf diese Weise sind auch mehrlagige Spulen realisierbar.If necessary, the process steps under intermediate circuit of a further step in which an insulation layer is applied to the first layer, repeated become. In this way there are also multi-layer coils realizable.

Zur Erzielung einer vorgegebenen Spannungsfestigkeit sowie zur Bildung einer einbaufähigen Einheit kann eine auf diese Weise gebildete Wicklungsanordnung zusätzlich noch vergossen werden. Es ist dabei günstig, wenn das verwendete Vergußma­ terial ein ähnliches Temperaturverhalten wie der Wicklungs­ träger aufweist. Dazu eignet sich beispielsweise auch ein Gießharz. Die Meßanordnung kann bevorzugt auch in einer Durchführung oder in einem Stützer einer Hochspannungsschalt­ anlage integriert werden.To achieve a specified dielectric strength as well to form a ready-to-install unit, one can be placed on it Shaped winding arrangement additionally shed become. It is advantageous if the encapsulation used temperature behavior similar to that of the winding has carrier. For example, a Cast resin. The measuring arrangement can preferably also in a  Carrying out or in a supporter of a high voltage switch plant can be integrated.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel einer aus mehreren geraden Teilstücken 1a bis 1d zusammengesetzten Strommeßan­ ordnung 3 gezeigt, die in einem Rohr 5 einer gekapselten Schaltanlage angeordnet ist. Zentral im Rohr 5 verläuft ein elektrischer Leiter 7. Die Teilstücke 1a bis 1d sind mittels Verbindungsteile 9 miteinander verbunden. Die Verbindungs­ teile 9 können außer der mechanischen Verbindungsaufgabe auch eine Abschirmwirkung erfüllen. Sie weisen dazu zumindest eine abschirmende Schicht, insbesondere eine Metallschicht, auf.In the figure, an embodiment of a composed of several straight sections 1 a to 1 d Strommeßan arrangement 3 is shown, which is arranged in a tube 5 of an encapsulated switchgear. An electrical conductor 7 runs centrally in the tube 5 . The sections 1 a to 1 d are connected to one another by means of connecting parts 9 . The connecting parts 9 can also perform a shielding effect in addition to the mechanical connection task. For this purpose, they have at least one shielding layer, in particular a metal layer.

Die Teilstücke 1a bis 1d weisen in ihrem Inneren einen Wick­ lungsträger auf, der (am Beispiels des Teilstücks la gezeigt) mit einer leitenden Schicht 11 versehen ist. Die Schicht 11 ist mit einer wendelförmigen Unterbrechung 13 versehen, so daß sie eine Wicklung bildet. Die Teilstücke 1a bis 1d sind innerhalb der Verbindungsteile 9 elektrisch miteinander ver­ bunden. Die Bildung von elektrischen Abgriffen für die ge­ samte Meßanordnung 3 kann innerhalb eines der Verbindungs­ teile 9 erfolgen, da hier ohnehin eine elektrische Verbindung vorgesehen werden muß. Alternativ kann dies auch an einer Stelle 15 erfolgen, bei der die Schicht 11 derart (bei­ spielsweise in Längsrichtung) unterbrochen ist, daß die ge­ bildete Wicklung unterbrochen ist. Hier können dann Anschluß­ leitungen 17 elektrisch angeschlossen sein, die das erzeugte Meßsignal einer nicht näher gezeigten Verarbeitungseinrich­ tung, gegebenenfalls mit Integrator, zuführen.The sections 1 a to 1 d have a winding carrier in their interior, which (shown on the example of section la) is provided with a conductive layer 11 . The layer 11 is provided with a helical interruption 13 so that it forms a winding. The segments 1 a to 1 d are electrically connected to each other ver within the connecting parts. 9 The formation of electrical taps for the entire measuring arrangement 3 can take place within one of the connecting parts 9 , since an electrical connection must be provided here anyway. Alternatively, this can also be done at a point 15 at which the layer 11 is interrupted (for example in the longitudinal direction) in such a way that the winding formed is interrupted. Here, connecting lines 17 can then be electrically connected, which supply the measurement signal generated to a processing device (not shown in more detail), optionally with an integrator.

Die Meßanordnung 3 kann auch selbstverständlich in Kreisring­ form ausgebildet sein, wobei die Verbindungsteile 9 dann prinzipiell entfallen können. Es müssen dann lediglich Mittel zum Haltern der Meßanordnung 3 innerhalb des Rohres 5 vorge­ sehen werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird diese Aufgabe von den Verbindungsteilen 9 erfüllt. Zusätzlich kann die Meßanordnung 3 selbstverständlich mit den Verbindungs­ teilen 9 vergossen sein, so daß eine massive Baueinheit ge­ bildet ist (nicht näher gezeigt). Diese kann unter Umständen auch nach Art eines Stüzters Haltemittel zur Befestigung an dem Leiter 7 aufweisen.The measuring arrangement 3 can of course also be designed in the form of a circular ring, in which case the connecting parts 9 can in principle be omitted. It then only has to be seen means for holding the measuring arrangement 3 within the tube 5 . In the present exemplary embodiment, this task is performed by the connecting parts 9 . In addition, the measuring arrangement 3 can of course be cast with the connecting parts 9 , so that a solid structural unit is formed (not shown in more detail). Under certain circumstances, this can also have holding means for fastening to the conductor 7 in the manner of a support.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung einer Rogowski-Spule, bei dem
  • - zumindest auf einem Teilstück (1a bis 1d) eines ringför­ migen Wicklungsträgers eine elektrisch leitende Schicht (11) aufgebracht wird und
  • - die leitende Schicht (11) unter Bildung einer Spule wendelartig unterbrochen wird.
1. A method for producing a Rogowski coil, in which
  • - An electrically conductive layer ( 11 ) is applied to at least a portion ( 1 a to 1 d) of a ring-shaped winding support and
  • - The conductive layer ( 11 ) is interrupted to form a coil helically.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Unterbrechen durch Fräsen, Schneiden, Ätzen oder mit einem Laserstrahl erfolgt.2. The method of claim 1, wherein the interrupting by Milling, cutting, etching or using a laser beam. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Spule an einer geeigneten Stelle (15) zur Bildung von Abgriffen durchtrennt wird.3. The method of claim 1 or 2, wherein the coil is cut at a suitable location ( 15 ) to form taps. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei an die freien Enden oder Abgriffe der Spule Anschlußleitungen (17) mittels Löten, Schweißen, Drücken, Klemmen oder Kleben elektrisch verbunden werden.4. The method according to claim 1, 2 or 3, wherein at the free ends or taps of the coil connecting lines ( 17 ) are electrically connected by means of soldering, welding, pressing, clamping or gluing. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Spule mit einer Isolierschicht und einer darauf folgenden weiteren leitenden Schicht überzogen wird und welche eben­ falls unter Bildung einer weiteren Spule mit freien Enden wendelartig unterbrochen wird und welche gegebenenfalls mit der ersten Spule elektrisch verbunden wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the Coil with an insulating layer and a subsequent one another conductive layer is coated and which just if with the formation of another coil with free ends is interrupted helically and which, if necessary, with the first coil is electrically connected. 6. Strommeßanordnung nach dem Prinzip der Rogowski-Spule mit einem ringförmigen Wicklungsträger, welche eine wendelförmig unterbrochene leitende Schicht an seiner Oberfläche aufweist, durch die eine Spule gebildet ist.6. Current measuring arrangement according to the principle of the Rogowski coil an annular winding support, which is a helical has an interrupted conductive layer on its surface, through which a coil is formed. 7. Strommeßanordnung nach Anspruch 6, wobei der Wicklungs­ träger ringförmig, insbesondere kreisringförmig, ist. 7. Current measuring arrangement according to claim 6, wherein the winding carrier is annular, in particular circular.   8. Strommeßanordnung nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Wick­ lungsträger mehrere Teilstücke (1a bis 1d) umfaßt, die mittels Verbindungsteile (9) elektrisch und mechanisch mit­ einander verbunden sind.8. Current measuring arrangement according to claim 6 or 7, wherein the winding development carrier comprises a plurality of sections ( 1 a to 1 d) which are electrically and mechanically connected to one another by means of connecting parts ( 9 ). 9. Strommeßanordnung nach Anspruch 6, 7 oder 8, wobei der Wicklungsträger mit den Verbindungsteilen (9) in einem Gieß­ harz eingegossen ist.9. current measuring arrangement according to claim 6, 7 or 8, wherein the winding support with the connecting parts ( 9 ) is cast in a casting resin.
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