[发明专利]罗氏线圈型电流测量传感器、保护和测量装置及断路器

说明书

罗氏线圈型的电流测量传感器、保护和测量装置及包括传感器的断路器，传感器包括由非磁材料制成的载体(1)和缠绕在所述载体(1)上的二次绕组(5)，以输送表示在导电中流动穿过线圈内部的电信号。载体(1)基本上由模制的刚性塑料材料制成，并包括分布在载体本体的长度上的至少一个外部凹槽(2，3)。凹槽(2)包括由隔壁(4)分隔的至少两个沟槽(3)。保护和测量装置以及断路器包括这种电流传感器。

技术领域

本发明涉及一种罗氏线圈型(Rogowski coil type)的电流测量传感器，其包括由非磁材料制成的架和缠绕在所述架上的二次绕组，以供给电信号，电信号表示在导体中流动穿过线圈内部的电流。

本发明还涉及一种电测量和保护装置和包括这样传感器的断路器。

背景技术

罗氏线圈在装备电子触发器的电源断路器的领域中是公知的。它们因它们的线性度质量和宽测量动态范围而使用，因为它们不包括可被饱和的磁路。因此，精度与绕组的规则性和传感器的横截面直接相关。

专利申请EP2667205A1和US2014132249A1中描述了断路器中使用的罗氏线圈传感器的示例。专利US5982265显示了具有椭圆横截面的另一罗氏线圈传感器。

来自罗氏线圈的输出信号由以下式子给出：

V＝μnSdi/dt

V是由罗氏线圈供给的输出信号的电压，

S是线匝的横截面，

μ₀是渗透性，

n是匝数，

di/dt是一次电流相对于时间的导数。

因此，由环形线圈输送的电压是线匝的总表面区域的函数，电压的精度与线圈架的尺寸变化直接相关。

根据制造技术，用于罗氏线圈的绕组架一般由用柔性塑料材料制造的管制成或者通过模制刚性塑料元件而制成。

这些刚性塑料元件的形状是稳定的，且易于适配于大量生产。然而，在不使用校准系统的情况下难以达到优于1％的测量精度。

而且，在断路器中可用的空间很少，并且环境温度动态范围十分宽广，例如从-40℃(断路器在诸如高海拔或北极区域的恶劣环境中操作)到180℃(断路器在诸如赤道或热带区域的热环境中在标称电流下操作)。

这种变化产生膨胀效应或改变架的横截面的尺寸，这对输出信号的精度有影响。

此外，在制造期间，在实心架或中空架的情况下难以控制在模制阶段中的收缩。当对于大量生产的环形线圈需求高精度时，这还有助于改变测量。

发明内容

本发明之目的是一种十分精确的罗氏线圈传感器以及一种保护装置和包括这种传感器的断路器，该传感器可大量生产，并且几乎不对温度变化敏感。

根据本发明，罗氏线圈型电流测量传感器包括由非磁材料制成的架和缠绕在所述架上的二次绕组，以供给电信号，电信号表示在导体中流动穿过线圈内部的电流，所述架基本上由模制的刚性塑料材料制成，并包括分布在架的本体的长度或圆周上的至少一个外部切口，所述切口包括由隔壁分隔的至少两个沟槽。

优选地，所述架具有带圆角的四边形形状横截面、内表面、外表面和两个横向表面。

有利地，所述架的各表面中的至少一个包括具有由隔壁分隔的至少两个沟槽的所述切口。特别地，所述架的两个横向表面中的至少一个包括由隔壁分隔的至少两个沟槽。优选地，所述架的两个横向表面包括由隔壁分隔的至少两个沟槽。

优选地，环形线圈架的所述横截面具有带圆角的大致梯形形状。有利地，具有梯形形状的架的内表面和外表面相对于两个横向表面形成直角正负8至20度。