[发明专利]直导线PCB平面螺旋线圈一次电流传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子式电流互感器的一次电流传感器，特别涉及一种直导线PCB平面螺旋线圈一次电流传感器。

背景技术

电子式电流互感器的一次电流传感器现有技术包括磁光效应型、Rogowski空心线圈型、Rogowski空心线圈PCB板型、螺旋管空心线圈型和PCB型空心线圈电流传感器。

磁光效应型电流传感器是利用光学材料的物理效应，如法拉第磁光效应进行电流测量，由于光学材料受环境温度和机械振动等因素的影响较大，国内外虽有样机挂网运行，但运行的稳定性和可靠性不高，而且价格昂贵，还有相角测量等许多关键技术没有得到解决，因此未能形成产品在电力系统推广应用。

Rogowski空心线圈电流传感器是将二次线圈绕制在非磁性材料圆形骨架上，一次导线垂直穿过骨架正中心，目前国内外已形成产品应用。由于结构复杂、制作工艺要求高、抗电磁干扰技术有待提高，对小电流信号测量精度不高。

Rogowski空心线圈PCB板型电流传感器是将二次线圈制作在圆形PCB板上，一次导线垂直穿过PCB板中心，同样存在Rogowski空心线圈电流传感器的技术难题，而且测量精度更低，抗干扰能力不强，目前还处于研究阶段。

螺旋管空心线圈和PCB板空心线圈型电流传感器是本专利发明人的专利技术，一次线圈围绕部分二次线圈绕制成各种形状的一匝或多匝螺旋管，二次线圈绕制4以上的偶数个螺旋线圈，制作工艺复杂，通过大电流时受电动力的影响较大，二次线圈的抗干扰效果较好，精度较高，用作电表和微机保护小电流传感器有优势，不适合用作大电流电子式电流互感器的一次电流传感器，目前处在研制阶段。

因此，以上电子式电流互感器的一次电流传感器技术都存在一些不足。

发明内容

为解决现有电子式电流互感器的一次电流传感器技术存在的不足，本发明提供一种结构简单、测量精度高、线性度好、无铁芯暂态特性好、抗电磁干扰能力强的直导线PCB平面螺旋线圈一次电流传感器，可以用于大电流电子式电流互感器的一次电流传感器。

本发明解决上述技术问题的方案是：电流传感器的一次电流直导线根据一次电流的大小设计成圆形或矩形截面直导线，设有两层或偶数多层PCB电路板，每层设有4以上的偶数个相同的平面螺旋线圈，各螺旋线圈磁中心按等边四边形或多边形对称布置，各螺旋线圈不能有交错重叠，两层对应位置螺旋线圈通过中心点过孔联接，构成一个双层平面螺旋线圈。相邻位置的螺旋线圈依次反极性串联，首末两个端头构成二次线圈输出端，使外部干扰电磁场在两组平面螺旋线圈中感应信号方向相反而相互抵消，双层或多层PCB板的各层平面螺旋线圈可以通过各层PCB板的过孔联接组成一个二次线圈，多块双层或多层PCB板可以分成两部分串联组成一个二次线圈。

上述的直导线PCB型平面螺旋线圈一次电流传感器中，所述二次螺旋线圈为以磁中心向外均匀逐增的矩形、圆形或椭圆形中的任一种，每个平面螺旋线圈过磁中心点有中心纵向轴线，且层与层之间相应的二次螺旋线圈共轴。

上述的直导线PCB平面螺旋线圈一次电流传感器中，多层PCB板叠装平放在矩形直导线上或镶嵌在圆形与矩形截面中心轴线方向的契槽中，用螺栓固定，而且一根矩形直导线上可叠装两个或多个不同层数的PCB平面螺旋线圈一次电流传感器。

上述的直导线PCB板平面螺旋线圈电流传感器中PCB电路板的二次线圈输出电压须接积分放大器以保证输出电压与一次电流同相位。

本发明的技术效果

一次电流线圈采用截面为圆形或矩形的直导线，PCB电路板采用4以上偶数个平面螺旋线圈组成二次线圈，按一个边侧平面螺旋线圈插入一次直导线中心轴线契槽中或平放在直导线上方或下方或两侧的方法组成电子式电流互感器的一次电流传感器。其结构简单、制作工艺精细、便于批量生产、二次电压对一次电流的测量精度高、线性度好、对外部电磁场的抗干扰能力强，适合于特高压及以下各个电压等级的电子式电流互感器用作一次电流传感器。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明直导线PCB型平面螺旋线圈一次电流传感器结构原理图。

图2为本发明实施例PCB上层平面螺旋线圈示意图。

图3为本发明实施例PCB下层平面螺旋线圈示意图。

图4为本发明相对附近大电流产生的干扰磁场无响应原理图。

图5为本发明实施例PCB长方形平面螺旋线圈示意图。

具体实施方式