CN101027563A - 电流测量设备中的改进和与其有关的改进 - Google Patents

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Abstract

电流测试/测量设备10包含具有第一末端14和第二末端16的挠性组件12。在使用中，所述挠性组件12被配置成位于运载待测量的电流的导体11周围。具体地说，所述电流测量设备10包含罗果夫斯基线圈。所述挠性组件12的末端在使用中被耦合在一起，但在所述末端之间产生间隙。此距离可在电流测量中产生误差，且本发明提供补偿绕组形式的补偿构件28。所述补偿绕组包含提供在印刷电路板上的平面螺旋导体以补偿所述第一末端与所述第二末端之间的分离距离。

Description

电流测量设备中的改进和与其有关的改进
技术领域
本发明涉及用于电流测量设备的补偿构件，其中电流测量设备包含补偿构件，还涉及一种补偿电流测量设备的方法和一种测量导体中的电流的方法。
背景技术
电流测量设备包括缠绕在具有恒定横截面面积的非磁性线圈架上且成形为闭合回路的均匀线圈。此类电流测量设备被称为罗果夫斯基线圈(Rogowski coil)，其基于罗果夫斯基原理。所述罗果夫斯基线圈包含挠性开口组件，其形成为围绕导体的邻接回路，以便测量导体的电流和相关参数。
在使用中，挠性组件位于导体周围，以便使挠性组件的第一末端位于邻近挠性组件的第二末端处并与邻近挠性组件的第二末端耦合。因此，挠性组件形成围绕运载待被测量的电流的导体的“闭合”回路或邻接回路。然而，由于在挠性组件的第一末端与第二末端中的线圈之间必须存在物理间隙，因而罗果夫斯基线圈没有在物理上再现罗果夫斯基原理的理论闭合回路。
本发明的一个目的在于克服至少一个与本文中或另外提及的现有技术相关联的问题。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供用于电流测量设备的补偿构件，其中所述补偿构件包含导体，其中所述导体被配置为围绕固定点缠绕，且其中从导体上的第一点到固定点的距离大于从导体上的第二点到固定点的距离。
优选地，补偿构件的导体和固定点都位于同一平面内。
优选地，补偿构件为平面的。优选地，补偿构件包含平面螺旋导体。
优选地，固定点与导体之间的距离沿导体增加，且更优选地，所述距离增加以便使导体形成围绕固定点的螺旋。
优选地，固定点在使用中被配置成位于电流测量设备的中心导体的纵轴上或与所述纵轴相符。
优选地，固定点在使用中被配置成位于电流测量设备的外部线圈的中心上或与所述中心相符。
固定点可包含固定轴。
优选地，所述导体包含至少第一弯曲部分和第二弯曲部分，且其中所述第二弯曲部分的曲率半径小于第一弯曲部分的曲率半径。
优选地，所述补偿构件包含螺旋补偿构件。导体可包含由导体形成的螺旋绕组。
优选地，补偿构件包含平面螺旋。
优选地，电流测量设备包含位于中心导体周围的外部线圈，且更优选地，包含罗果夫斯基线圈。
优选地，电流测量设备包含挠性电流测量设备。
优选地，电流测量设备包含具有第一末端和第二末端的挠性组件，其中在使用中所述第一末端被配置成位于邻近所述第二末端处。在使用中，第一末端可与第二末端间隔。优选地，补偿构件在使用中被配置成位于第一末端与第二末端之间。优选地，在使用中，补偿构件经配置以补偿第一末端和第二末端的分离距离。优选地，在使用中，电流测量设备形成围绕导体的回路。优选地，在使用中，电流测量设备形成围绕导体的邻接回路。
优选地，电流测量设备包含中心导体和位于其周围的外部线圈。优选地，所述中心导体与所述外部线圈电通信。
优选地，补偿构件位于邻近(电流测量设备的)挠性组件的第一末端处。
优选地，补偿构件位于电流测量设备的中心导体与外部线圈之间。
优选地，补偿构件包含导体部分，其与电流测量设备的外部线圈电通信。
优选地，补偿构件包含导体螺旋部分，其在使用中优选地被配置成围绕电流测量设备的中心导体的纵轴螺旋。
优选地，所述导体部分包含铜部分。优选地，补偿构件被提供在印刷电路板上。优选地，补偿构件包含位于印刷电路板上的导体，且更优选地包含位于平面印刷电路板上的螺旋导体。
优选地，补偿构件在使用中被配置成位于罗果夫斯基线圈与计算构件之间，所述计算构件用于计算由电流测量设备测量得到的电流。
补偿构件可位于电流测量设备的挠性组件的第一末端与电流测量设备的挠性组件的第二末端之间。
根据本发明的第二方面，提供包括补偿构件的电流测量设备，所述电流测量设备包含导体线圈，所述补偿构件包含导体，其中所述导体被配置成围绕固定点缠绕，且其中从导体上的第一点到固定点的距离大于从导体上的第二点到固定点的距离。
优选地，所述导体包含至少第一弯曲部分和第二弯曲部分，且其中所述第二弯曲部分的曲率半径小于第一弯曲部分的曲率半径。
优选地，电流测量设备包含罗果夫斯基线圈。
根据本发明的第三方面，提供一种补偿电流测量设备的方法，其包含提供导体，其中所述导体被配置成围绕固定点缠绕，且其中从导体上的第一点到固定点的距离大于从导体上的第二点到固定点的距离。
优选地，所述导体包含至少第一弯曲部分和第二弯曲部分，且其中所述第二弯曲部分的曲率半径小于第一弯曲部分的曲率半径。
根据本发明的第四方面，提供一种测量导体中的电流的方法，其包含将电流测量设备的挠性组件定位在导体周围，其中所述电流测量设备包含根据本发明第一方面的补偿构件。
附图说明
现将仅以举例方式参看以下附图来描述本发明的优选实施例，附图中：
图1是位于运载待测量的电流的导体周围的电流测量设备的一实施例的透视图。
图2是包含补偿构件的优选实施例的电流测量设备的挠性组件的末端的透视图。
图3是电流测量设备的挠性组件的第一末端和第二末端的分解图，所述电流测量设备包含位于所述末端之间的补偿构件的优选实施例。
图4是补偿构件的导体的优选实施例的示意图。
具体实施方式
如图1所示，电流测试/测量设备10包含挠性组件12，所述挠性组件12具有第一末端14和第二末端16。所述电流测量设备10通过电缆17而与计算构件15合作，以便使计算构件依据从电流测量设备10获得的信号来计算导体11中的电流。在使用中，挠性组件12被配置成位于运载待测量的电流的导体11周围。挠性组件12的第一末端14在使用中被配置成位于邻近挠性组件的第二末端16处，以便使挠性组件12形成邻接回路。
如图2和图3所示，电流测量设备10包含罗果夫斯基线圈，其包括中心导体20和由导线或其它导电材料形成的的外部线圈22。罗果夫斯基原理指出，如果均匀线圈缠绕在具有恒定横截面面积的非磁性线圈架上且成形为闭合回路，那么在线圈中感应的电压与穿过回路的电流的变化速率成正比。挠性组件12被配置成被夹持(或未被夹持)或以另外的方式耦合在运载待测量的电流的导体11周围。
电流测量设备10包括耦合构件(未图示)，其使得挠性组件12的第一末端14能够耦合到挠性组件12的第二末端16。然而，所述耦合在挠性组件12的第一末端14与挠性组件12的第二末端16之间产生间隙或分离距离(或间隔)。因此，罗果夫斯基线圈的挠性组件12不产生完全闭合的回路。
此分离距离可在初级电流的测量中产生误差，且因此，考虑到这一点，使用分离距离(或间隙)补偿构件28。所述补偿构件28包含补偿绕组，其有效地补偿由于挠性组件12未在导体11周围产生理论闭合回路而未呈现的罗果夫斯基线圈的外部线圈22的绕组。与罗果夫斯基线圈一起使用的补偿绕组的数目直接与间隙大小和匝数目有关，如果在挠性组件的末端14、16之间不存在分离距离(即，理论闭合回路)，那么所述匝在理论上本该已位于罗果夫斯基线圈的外部线圈22上。
如图1、图3和图4所示，用于本发明的补偿构件28的绕组缠绕在固定点或轴29周围，且其中从导体上的第一点40到固定点或轴29的距离41大于从导体上的第二点42到固定点或轴29的距离43。所述固定点在罗果夫斯基线圈的中心导体20的纵轴29上。因此，固定点29也与形成罗果夫斯基线圈的外部线圈22的中心相符。因此，补偿构件28中的绕组30与罗果夫斯基线圈的外部线圈22中的线圈22在实际上相符。螺旋绕组为平面的。
补偿构件28的导体包含至少第一弯曲或弓形部分和第二弯曲或弓形部分，其中所述第二弓形位置的曲率半径小于所述第一弯曲或弓形部分的曲率半径。具体地说，补偿绕组包含螺旋导体30或螺线，使得导体部分的曲率半径从外部部分向内部部分逐渐减小。如先前所解释，绕组中的匝数目取决于分离距离。
补偿构件包含提供在印刷电路板上的平面铜螺旋，且补偿构件28位于罗果夫斯基线圈的挠性组件的末端14、16之间。
螺旋绕组30实际上包含同心匝或绕组以便形成平面绕组，即在使用中，匝或螺旋绕组都在大体上同一平面中，且具有与罗果夫斯基线圈的中心导体20的纵轴29相符的轴。具体地说，从罗果夫斯基线圈的中心导体的纵轴到补偿绕组的半径或距离径向向外逐渐增加，以便产生螺旋绕组30。
在优选实施例中，如图2、图3和图4所示，螺旋绕组30实际上位于罗果夫斯基线圈的中心导体20与外部线圈22之间。
在使用中，螺旋补偿绕组30被提供在电路板32上，所述电路板32位于挠性组件12的第一末端14与第二末端16之间。螺旋绕组30包含提供在电路板32上的铜带。
现有技术补偿构件可包括形成圆柱形套筒的绕组，其位于罗果夫斯基线圈的外部线圈上方且在罗果夫斯基线圈的末端的一部分上方形成圆柱形线圈部分。这可导致罗果夫斯基线圈或其至少一个末端变得相对庞大。本发明为平面的(且被提供在平面电路板上)且非常薄，并位于罗果夫斯基线圈的末端与末端盖之间。此外，补偿构件和(尤其)包括补偿绕组的电路板可为挠性的和/或弹性的。
本发明的螺旋补偿绕组30被提供在电路板32上，与现有技术圆柱形补偿绕组相比，其较快地形成，且这因而减少了本发明补偿构件28的成本。
同样，由于补偿螺旋绕组30被提供在电路板32上，因而与现有技术补偿绕组相比，本发明中涉及的生产工艺较少，且因此本发明的补偿构件花费较少时间来建立，且因此与现有技术装置相比，可形成较大量的本发明。另外，由于涉及较少工艺，因而不正确地形成设备的概率较小，且因此与现有技术装置相比，所述设备将更加可靠且准确。此外，在现有技术补偿构件中，生产工人必须精确计数所需的匝数目，且可能发生计数错误且这可能导致不准确性。最后，本发明涉及一种螺旋绕组电路，其可重复用于生产目的，且设备的准确性和整体质量高于现有技术圆柱形绕组。
关注与结合本申请案的本说明书同时或在此之前申请的且对本说明书的公开审查开放的所有文件和文档，且所有此类文件和文档的内容以引用的方式并入本文中。
本说明书(包括任何附随权利要求书、摘要和附图)中所揭示的所有特征和/或如此揭示的任何方法或工艺的所有步骤可以任何组合形式(除了其中此类特征和/或步骤中的至少某些互相排斥的组合形式之外)来进行组合。
除非另外特别陈述，否则本说明书(包括任何附随权利要求书、摘要和附图)中所揭示的每个特征可由用于相同、等效或类似目的的替代特征代替。因此，除非另外特别陈述，否则所揭示的每个特征仅为一系列普通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。本发明扩展到本说明书(包括任何附随权利要求书、摘要和附图)中所揭示的特征中的任何一个新颖特性或任何新颖组合，或扩展到如此揭示的任何方法或工艺的步骤中的任何一个新颖步骤或任何新颖组合。

Claims (33)

1.一种用于电流测量设备的补偿构件，其中所述补偿构件包含导体，其中所述导体被配置成围绕固定点缠绕，且其中从所述导体上的第一点到所述固定点的距离大于从所述导体上的第二点到所述固定点的距离。
2.根据权利要求1所述的补偿构件，其中所述补偿构件的所述导体和所述固定点都位于同一平面内。
3.根据权利要求2所述的补偿构件，其中所述补偿构件为平面的。
4.根据权利要求3所述的补偿构件，其中所述补偿构件包含平面螺旋导体。
5.根据任一前述权利要求所述的补偿构件，其中所述固定点与所述导体之间的距离沿所述导体增加。
6.根据权利要求5所述的补偿构件，其中所述固定点与所述导体之间的所述距离增加以便使所述导体形成围绕所述固定点的螺旋。
7.根据任一前述权利要求所述的补偿构件，其中所述固定点在使用中被配置成位于所述电流测量设备的中心导体的纵轴上或与所述纵轴相符。
8.根据任一前述权利要求所述的补偿构件，其中所述固定点在使用中被配置成位于所述电流测量设备的外部线圈的中心上或与所述中心相符。
9.根据任一前述权利要求所述的补偿构件，其中所述导体包含至少第一弯曲部分和第二弯曲部分，且其中所述第二弯曲部分的曲率半径小于所述第一弯曲部分的曲率半径。
10.根据任一前述权利要求所述的补偿构件，其中所述补偿构件包含螺旋补偿构件。
11.根据任一前述权利要求所述的补偿构件，其中所述导体包含由导体形成的螺旋绕组。
12.根据任一前述权利要求所述的补偿构件，其中所述电流测量设备包含位于中心导体周围的外部线圈。
13.根据任一前述权利要求所述的补偿构件，其中所述电流测量设备包含罗果夫斯基线圈。
14.根据任一前述权利要求所述的补偿构件，其中所述电流测量设备包含具有第一末端和第二末端的挠性组件，其中在使用中，所述第一末端被配置成位于邻近所述第二末端处。
15.根据权利要求14所述的补偿构件，其中在使用中所述第一末端与所述第二末端间隔。
16.根据权利要求14或权利要求15所述的补偿构件，其中所述补偿构件被配置成在使用中位于所述第一末端与所述第二末端之间。
17.根据权利要求15或附属于权利要求15时的权利要求16所述的补偿构件，其中在使用中所述补偿构件被配置成补偿所述第一末端与所述第二末端的分离距离。
18.根据任一前述权利要求所述的补偿构件，其中在使用中所述电流测量设备形成围绕导体的回路。
19.根据任一前述权利要求所述的补偿构件，其中在使用中所述电流测量设备形成围绕导体的邻接回路。
20.根据任一前述权利要求所述的补偿构件，其中所述补偿构件位于所述电流测量设备的中心导体与外部线圈之间。
21.根据任一前述权利要求所述的补偿构件，其中所述补偿构件包含导体的螺旋部分，其在使用中被配置成围绕电流测量设备的中心导体的纵轴螺旋。
22.根据任一前述权利要求所述的补偿构件，其中所述导体的所述部分包含铜部分。
23.根据任一前述权利要求所述的补偿构件，其中所述补偿构件被提供在印刷电路板上。
24.根据任一前述权利要求所述的补偿构件，其中所述补偿构件包含位于印刷电路板上的导体。
25.根据任一前述权利要求所述的补偿构件，其中所述补偿构件在使用中被配置成位于所述罗果夫斯基线圈与计算构件之间，所述计算构件用于计算由所述电流测量设备测量得到的电流。
26.一种包括补偿构件的电流测量设备，所述电流测量设备包含导体的线圈，所述补偿构件包含导体，其中所述导体被配置成围绕固定点缠绕，且其中从所述导体上的第一点到所述固定点的距离大于从所述导体上的第二点到所述固定点的距离。
27.根据权利要求26所述的电流测量设备，其中所述电流测量设备包含罗果夫斯基线圈。
28.一种补偿电流测量设备的方法，其包含提供导体，其中所述导体被配置成围绕固定点缠绕，且其中从所述导体上的第一点到所述固定点的距离大于从所述导体上的第二点到所述固定点的距离。
29.一种测量导体中的电流的方法，其包含将电流测量设备的挠性组件定位在所述导体周围，其中所述电流测量设备包含根据权利要求1到25中任一权利要求所述的补偿构件。
30.一种用于电流测量设备的补偿构件，其实质上如本文中参看附图中任一者所描述且如附图中任一者所展示。
31.一种包括补偿构件的电流测量设备，其实质上如本文中参看附图中任一者所描述且如附图中任一者所展示。
32.一种补偿电流测量设备的方法，其实质上如本文中参看附图中任一者所描述且如附图中任一者所展示。
33.一种测量导体中的电流的方法，其实质上如本文中参看附图中任一者所描述且如附图中任一者所展示。
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