[发明专利]一种长宽定比例的高准确度矩形电流线圈

说明书

一种长宽定比例的高准确度矩形电流线圈，包含四个直筒状线圈构成整个电流线圈，四个直筒状线圈采用首尾相连的方式。单个直筒状线圈外形为圆柱体空心结构，骨架材料采用环氧树脂构成。直筒状线圈安装在矩形盒中，矩形盒中含有多个卡柱，用于卡紧四个直筒状线圈，安装快捷方便。单个直筒状线圈绕制简单，且根据绕线直径可以在长度21mm的尺寸上绕制数百匝，从而有效提高测量准确度。针对直筒状线圈构成整个电流线圈存在的边角缺少线匝问题，本发明提出了通过线圈长宽比的设计，降低邻相电流、导线偏心等因素的影响，从而大大提高矩形电流线圈的测量准确度。

技术领域

本发明一种长宽定比例的高准确度矩形电流线圈，用于对导线电流进行实时准确的测量。

背景技术

电流测量对于判断线路所连接设备的运行状态至关重要，通过线路电流的测量，及时准确获取电流幅值、相位、波形、谐波含量等参数，可以实时反映及评估线路设备的运行状态，进而提出合理的检修或应对措施。

目前对于线路电流的监测，一般有以下几种方法：传统电磁式互感器、光学传感器、空心线圈。传统电磁式互感器体积大、重量重，且测量频带较窄，因而限制了其应用；光学传感器制作工艺复杂、价格高、温度稳定性较差。因此，目前应用较多的是空心线圈测量方法。

专利“CN103400680A”提出了一种带闭合磁路的空心线圈，通过设置铁芯和空心线圈的配合，利用铁芯的集磁作用提高空心线圈的输出，但由于铁芯的存在，尽管增大了空心线圈的输出，仍然降低了其测量频带，比纯空心线圈的测量频带要窄得多。

专利“CN102024556A”提出了一种基于自粘空心线圈的电子式电流互感器，由若干个自粘空心线圈、印刷电路板骨架制作成空心线圈，若干个自粘空心线圈按照逆时针顺序依次均匀焊接固定在圆形印刷电路板骨架上，通过印刷导线依次相互串联，构成一个大的空心线圈。然而本身印刷电路板型空心线圈的匝数就很少，导致其输出信号较小，易受干扰信号影响。

此外，四个直筒状线圈构成的矩形电流线圈，测试时由于四个边角没有线匝存在，导致测量时易受邻相电流、导线偏心等因素的影响。

发明内容

针对目前空心线圈存在的输出信号小、信噪比不高、易受邻相电流或导线偏心等影响问题，本发明提供了一种长宽定比例的高准确度矩形电流线圈。该矩形电流线圈包含四个直筒状线圈，每个直筒状线圈均采用机械方式绕制。由于直筒状线圈在一条直线上，绕制起来较为容易，布线也较为均匀，因而抗干扰能力较强。

同时，本发明通过理论及实际测试分析，提出了一种计算矩形电流线圈长宽比例的方法，通过长宽比的设计，降低邻相电流、导线偏心等因素的影响，从而有效提高矩形电流线圈的测量准确度。尤其当在狭小空间使用时，印刷电路板型空心线圈匝数太小，输出易受干扰，传统闭环绕制式空心线圈也由于尺寸限制不好绕制。本发明提出的由直筒状线圈构成的整体线圈，单个直筒状线圈绕制简单，组合起来方便快捷，且根据绕线直径可以在长度20mm的尺寸上绕制数百匝，从而有效提高测量准确度。

本发明采取的技术方案为：

一种长宽定比例的高准确度矩形电流线圈，包含四个直筒状线圈：第一直筒状线圈、第二直筒状线圈、第三直筒状线圈、第四直筒状线圈，每个直筒状线圈上缠绕一定匝数的线匝，每个直筒状线圈首端与另一个临近直筒状线圈的尾端相连，四个直筒状线圈串联在一起，构成一个整体矩形电流线圈。

所述直筒状线圈的外形为圆柱体空心结构，骨架材料采用环氧树脂构成，既保证了一定的承重能力，又有效减轻了整个线圈的重量，骨架相对磁导率为1。

所述直筒状线圈上的绕线采用漆包线，漆包线直径可根据被测电流大小而定。线圈匝数可达上千匝甚至更高，从而有效提高其输出信噪比，尤其是小电流时可有效提高信噪比。如被测电流为100A时，要求线圈输出电压不低于50mV，此时可采用0.05mm直径的漆包线绕制，单层绕制后整个线圈的匝数可达1000匝以上。