開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器，屬于電氣工程【技術(shù)領(lǐng)域】。該傳感器包括兩塊環(huán)形PCB板，所述環(huán)形PCB板由布置有導(dǎo)線線圈的兩個(gè)半環(huán)形PCB板拼接而成，其特征在于：在環(huán)形PCB板的內(nèi)層環(huán)、中間層環(huán)和外層環(huán)上均設(shè)置有相應(yīng)的內(nèi)過孔、中間過孔和外過孔，從外過孔繞線到對(duì)應(yīng)的內(nèi)過孔再回到該外過孔，正反面布線形成大線匝；從外過孔繞線到相鄰的中間過孔再到下一外過孔，正反面布線形成小線匝；小線匝布線后導(dǎo)線跨到再下一外過孔重復(fù)大線匝布線。本實(shí)用新型采用開口式設(shè)計(jì)、對(duì)稱性布線、兩板串聯(lián)式連接以及采用大線匝與小線匝同時(shí)布線的設(shè)計(jì)，能夠保證傳感器布線均勻、對(duì)稱，從而保證磁通全部穿過線圈等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及電氣工程【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]電力系統(tǒng)中，電流互感器是作為電能計(jì)量和獲取繼電保護(hù)信號(hào)的重要電力設(shè)備，因此，電磁式電流互感器廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。近些年來(lái)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的容量不斷增大、電網(wǎng)的運(yùn)行電壓等級(jí)不斷提高，傳統(tǒng)的電磁式電流互感器存在以下問題:
[0003]I)互感器的傳感器部分絕緣結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜；
[0004]2)動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍小、頻帶窄；
[0005]3)大部分電流互感器依靠絕緣油作為主絕緣；
[0006]4)電磁式電流傳感器具有鐵芯，存在磁飽和的問題；
[0007]5)傳感器體積大、造價(jià)高且不易安裝。
[0008]羅氏線圈是一種空心環(huán)形的線圈，可以之間套在被測(cè)導(dǎo)體上測(cè)量電流，測(cè)量方式簡(jiǎn)單易操作，但是傳統(tǒng)的羅氏線圈在測(cè)量電流的精度較低，且體積較大，特別是在高電壓、大電流輸電線路中測(cè)量電流時(shí)操作起來(lái)非常不方便。
[0009]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，需要設(shè)計(jì)出一種應(yīng)用于高電壓、大電流輸電線路電力系統(tǒng)中。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供一種開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器，該傳感器基于羅氏線圈測(cè)量電流的原理研制，采用開口式設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了傳感器的結(jié)構(gòu)并提高了安裝的靈活性。
[0011]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0012]一種開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器，包括兩塊環(huán)形PCB板，所述環(huán)形PCB板由布置有導(dǎo)線線圈的兩個(gè)半環(huán)形PCB板拼接而成，在環(huán)形PCB板的內(nèi)層環(huán)、中間層環(huán)和外層環(huán)上均設(shè)置有相應(yīng)的內(nèi)過孔、中間過孔和外過孔，從外過孔繞線到對(duì)應(yīng)的內(nèi)過孔再回到該外過孔，正反面布線形成大線匝；從外過孔繞線到相鄰的中間過孔再到下一外過孔，正反面布線形成小線匝；小線匝布線后導(dǎo)線跨到再下一外過孔重復(fù)大線匝布線；大線匝與小線匝交替布置在兩個(gè)半環(huán)形PCB板上，且兩個(gè)半環(huán)形PCB板的布線線路完全相同；兩個(gè)半環(huán)形PCB板之間的布線線路通過在拼接處的兩外過孔之間以插針繞線的方式連接起來(lái)。
[0013]進(jìn)一步的，圍繞環(huán)形PCB板的中心每隔α角度均勻設(shè)置外過孔，每隔2 α角度均勻設(shè)置內(nèi)過孔，所述中間過孔間隔設(shè)置在兩內(nèi)過孔之間；且外過孔與內(nèi)過孔和中間過孔交替對(duì)應(yīng)，相互對(duì)應(yīng)的兩過孔與環(huán)形PCB板中心位于同一直線上。
[0014]進(jìn)一步的，所述α為5°，單片半環(huán)形PCB板上的外過孔有36個(gè)，內(nèi)過孔有18個(gè)，中間過孔有17個(gè)。
[0015]進(jìn)一步的，所述環(huán)形PCB板上的設(shè)置有至少三個(gè)連接鍵槽，且所述連接鍵槽處于同一圓環(huán)上。
[0016]進(jìn)一步的，所述兩半環(huán)形PCB板在拼接處形成凹凸交錯(cuò)的兩條開口沿線。
[0017]進(jìn)一步的，所述兩半環(huán)形PCB板依靠絕緣壓板固定，所述絕緣壓板壓覆在開口沿線上，使絕緣壓板的一端位于上半環(huán)形PCB板，另一端位于下半環(huán)形PCB板；所述絕緣壓板再通過固定鎖將其兩端固定。
[0018]進(jìn)一步的，所述上半環(huán)形PCB板或者下半環(huán)形PCB板上還設(shè)置有兩個(gè)接線孔。
[0019]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:本實(shí)用新型采用開口式設(shè)計(jì)、對(duì)稱性布線、兩板串聯(lián)式連接以及采用大線匝與小線匝同時(shí)布線的設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、制作成本低；開口式的設(shè)計(jì)便于傳感器的安裝使用；相同兩塊PCB板的串聯(lián)使用，能夠有效抑制雜散磁場(chǎng)的干擾；采用PCB制作工藝，并采用小線匝的設(shè)計(jì)，能夠保證傳感器布線均勻、對(duì)稱，從而保證磁通全部穿過線圈等優(yōu)點(diǎn)。
[0020]本實(shí)用新型的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本實(shí)用新型的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本實(shí)用新型的目標(biāo)和其它優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說(shuō)明書，權(quán)利要求書，以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中:
[0022]圖1為本實(shí)用新型環(huán)形PCB板的整體結(jié)構(gòu)及布線示意圖；
[0023]圖2為本實(shí)用新型兩半環(huán)形PCB板分別的結(jié)構(gòu)及布線示意圖；
[0024]圖3為本實(shí)用新型測(cè)量電流的檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)施方式圖；
[0025]圖4為圖3的檢測(cè)系統(tǒng)的硬件電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]其中:1-連接鍵槽；2_正面導(dǎo)線；3_絕緣壓板；4_固定鎖；5_開□沿線；6_外過孔-J-反面導(dǎo)線；8-中間過孔；9_接線孔；10_內(nèi)過孔。

【具體實(shí)施方式】
[0027]以下是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說(shuō)明本實(shí)用新型，而不是為了限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0028]本實(shí)用新型的電流傳感器是基于羅氏線圈原理，將導(dǎo)線按均勻布置于環(huán)形PCB板上，被測(cè)導(dǎo)體穿過兩片同軸布置的環(huán)形PCB板的軸心，當(dāng)導(dǎo)體中通有電流時(shí)，會(huì)在導(dǎo)體周圍產(chǎn)生磁通，磁通通過環(huán)形PCB板上布置的導(dǎo)線線圈時(shí)，會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，將此信號(hào)采集并進(jìn)行處理，達(dá)到電流檢測(cè)的目的。而本實(shí)用新型的技術(shù)方案主要是環(huán)形PCB板的設(shè)計(jì)。
[0029]如圖1所示為本實(shí)用新型環(huán)形PCB板的整體結(jié)構(gòu)及布線示意圖，所述環(huán)形PCB板由布置有導(dǎo)線線圈的兩個(gè)半環(huán)形PCB板拼接而成，在環(huán)形PCB板的內(nèi)層環(huán)、中間層環(huán)和外層環(huán)上均設(shè)置有相應(yīng)的內(nèi)過孔10、中間過孔8和外過孔6，從外過孔繞線到對(duì)應(yīng)的內(nèi)過孔再回到該外過孔，正反面布線形成大線匝；從外過孔繞線到相鄰的中間過孔再到下一外過孔，正反面布線形成小線匝；小線匝布線后導(dǎo)線跨到再下一外過孔重復(fù)大線匝布線；大線匝與小線匝交替布置在兩個(gè)半環(huán)形PCB板上，且兩個(gè)半環(huán)形PCB板的布線線路完全相同；兩個(gè)半環(huán)形PCB板之間的布線線路通過在拼接處的兩外過孔之間以插針繞線的方式連接起來(lái)。
[0030]圍繞環(huán)形PCB板的中心每隔α角度均勻設(shè)置外過孔，每隔2 α角度均勻設(shè)置內(nèi)過孔，所述中間過孔間隔設(shè)置在兩內(nèi)過孔之間；且外過孔與內(nèi)過孔和中間過孔交替對(duì)應(yīng)，相互對(duì)應(yīng)的兩過孔與環(huán)形PCB板中心位于同一直線上。
[0031]所述α為5°，單片半環(huán)形PCB板上的外過孔有36個(gè)，內(nèi)過孔有18個(gè)，中間過孔有17個(gè)。
[0032]所述環(huán)形PCB板上的設(shè)置有至少三個(gè)連接鍵槽1，且所述連接鍵槽處于同一圓環(huán)上。
[0033]所述兩半環(huán)形PCB板在拼接處形成凹凸交錯(cuò)的兩條開口沿線。
[0034]所述兩半環(huán)形PCB板依靠絕緣壓板3固定，所述絕緣壓板壓覆在開口沿線5上，使絕緣壓板的一端位于上半環(huán)形PCB板，另一端位于下半環(huán)形PCB板；所述絕緣壓板再通過固定鎖4將其兩端固定。
[0035]所述上半環(huán)形PCB板或者下半環(huán)形PCB板上還設(shè)置有兩個(gè)接線孔9。
[0036]參照?qǐng)D1，該環(huán)形PCB板由上半環(huán)形PCB板A和下半環(huán)形PCB板B拼接組合而成，且兩半環(huán)形PCB板在拼接處形成了凹凸交錯(cuò)的兩條開口沿線5。每塊半環(huán)形PCB板的兩邊沿都呈現(xiàn)出凹凸交錯(cuò)的方波狀，且上半環(huán)形PCB板的兩邊沿能夠剛好與下班環(huán)形PCB板的兩邊沿契合匹配，使得兩塊半環(huán)形PCB板能夠完整的拼接在一起，拼接好后就會(huì)在其拼接處形成兩條凹凸交錯(cuò)的開口沿線。的這種凹凸交錯(cuò)的拼接設(shè)計(jì)可以使兩塊半環(huán)形PCB板更加穩(wěn)定、位置精確地拼接組合在一起，而且使得后續(xù)的固定步驟操作也更加方便。
[0037]兩半環(huán)形PCB板依靠絕緣壓板固定，所述絕緣壓板壓覆在開口沿線上，使絕緣壓板的一端位于上半環(huán)形PCB板，另一端位于下半環(huán)形PCB板；所述絕緣壓板再通過固定鎖將其兩端固定。在兩塊半環(huán)形PCB板拼接好后，在將絕緣壓板壓覆在開口沿線上，再用固定鎖將絕緣壓板的兩端固定在環(huán)形PCB板上，實(shí)現(xiàn)兩塊半環(huán)形PCB板的拼接及固定的操作。
[0038]環(huán)形PCB板的布孔方式為:在內(nèi)層環(huán)、外層環(huán)和中間層環(huán)上設(shè)置相應(yīng)的內(nèi)過孔、夕卜過孔和中間過孔，且圍繞環(huán)形PCB板的中心，每隔α角度設(shè)置外過孔，每隔2α角度設(shè)置內(nèi)過孔，中間過孔間隔的設(shè)置在兩內(nèi)過孔之間。因此，中間過孔要比內(nèi)過孔少一個(gè)。以α為5°為例，每塊半環(huán)形PCB板上的外過孔可以設(shè)置36個(gè)，內(nèi)過孔可以設(shè)置18個(gè)，中間過孔可以設(shè)置17個(gè)。且外過孔與內(nèi)過孔和中間過孔交替對(duì)應(yīng)，也就是說(shuō)，某個(gè)外過孔對(duì)于了一個(gè)內(nèi)過孔，下一個(gè)的外過孔則對(duì)應(yīng)一個(gè)中間過孔，再下一個(gè)外過孔又對(duì)應(yīng)內(nèi)過孔，如此交替對(duì)應(yīng)。所述的對(duì)應(yīng)方式是指，外過孔、內(nèi)過孔和環(huán)形PCB板的中心位于同一條直線上；或者外過孔、中間過孔和環(huán)形PCB板的中心位于同一條直線上。由于每塊半環(huán)形PCB板上的內(nèi)過孔加上中間過孔的數(shù)量比外過孔的數(shù)量要少一個(gè)，因此，在半環(huán)形PCB板的某個(gè)拼接邊沿處的一個(gè)外過孔沒有相應(yīng)的中間過孔與其對(duì)應(yīng)。
[0039]環(huán)形PCB板的布線方式為:要實(shí)現(xiàn)環(huán)形PCB板的布線首先要對(duì)每塊半環(huán)形PCB板布線。圖2為兩半環(huán)形PCB板分別的結(jié)構(gòu)及布線示意圖，參照?qǐng)D2所示，兩個(gè)接線孔設(shè)置在下半環(huán)形PCB板上，導(dǎo)線從下半環(huán)形PCB板反面通過一個(gè)接線孔a到達(dá)正面(在沒有接線孔的地方則是直接從外過孔到達(dá)正面)，然后通過最近的一個(gè)內(nèi)過孔d又到反面，在a到d之間是正面導(dǎo)線2 ;然后再通過與該內(nèi)過孔d對(duì)應(yīng)的外過孔e到達(dá)正面，d到e之間是反面導(dǎo)線；如此操作就形成了大線匝；之后再通過與該外過孔e相鄰的中間過孔b到達(dá)反面，再通過與該中間過孔b對(duì)應(yīng)的外過孔c到達(dá)正面，如此操作就形成了小線匝。小線匝布線后導(dǎo)線跨到再下一個(gè)外過孔處，使得導(dǎo)線可以再次從該外過孔為起點(diǎn)重復(fù)進(jìn)行大線匝布線。大線匝的布線方式保證布線的對(duì)稱性，從而保證傳感器測(cè)量的準(zhǔn)確性；小線匝的布線方式雖然無(wú)法保證布線的對(duì)稱性，但是此種設(shè)計(jì)能夠保證充分利用PCB板的空間，從而減少穿過線圈磁通的分散性，進(jìn)一步提高傳感器測(cè)量的準(zhǔn)確度。
[0040]兩半環(huán)形PCB板的布線線路完全相同，由于采用的是開口式設(shè)計(jì)，必然導(dǎo)致板上布線在開口處斷開，因此在兩個(gè)半環(huán)形PCB板之間的布線線路通過在拼接處的兩外過孔之間以插針繞線的方式連接起來(lái)。參照?qǐng)D1，因此在標(biāo)號(hào)為e、f的外過孔處設(shè)置插針，通過繞線的方式保證導(dǎo)線連接，在另一個(gè)拼接處同樣如此操作。如此布線使導(dǎo)線從接線孔a穿入，最后從另一個(gè)接線孔穿出，完成一塊環(huán)形PCB板的布線。
[0041]本實(shí)用新型的電流傳感器要由兩片環(huán)形PCB板串聯(lián)組成。圖3為本實(shí)用新型測(cè)量電流的整體系統(tǒng)實(shí)施方式圖，參照?qǐng)D3所示，整個(gè)系統(tǒng)包含傳感器部分和硬件電路部分，傳感器部分由兩塊PCB板完全相同，通過導(dǎo)線將兩塊板子連接起來(lái)，同時(shí)要保證兩塊環(huán)形PCB板同軸，本實(shí)用新型的連接鍵槽就是起到同軸固定的作用，同時(shí)又能保證兩塊環(huán)形PCB板上導(dǎo)線圍成面積重合，從而起到消除垂直于傳感器平面外部干擾磁場(chǎng)的作用。連接鍵槽可以設(shè)置三個(gè)或者三個(gè)以上。在連接鍵槽為三個(gè)時(shí)，兩兩之間的夾角為120°。此種設(shè)計(jì)能夠很好的解決垂直于PCB表面外磁場(chǎng)的干擾，從而提高傳感器抗干擾的能力，從而保證了傳感器的測(cè)量精度，同時(shí)兩塊相同PCB板的串聯(lián)能夠提高傳感器的輸出信號(hào)，便于后續(xù)采集電路的設(shè)計(jì)。
[0042]圖4為圖3中檢測(cè)系統(tǒng)的硬件電路結(jié)構(gòu)示意圖，參照?qǐng)D4，該系統(tǒng)的硬件電路部分包含了信號(hào)處理電路和處理器電路。信號(hào)處理電路包括放大電路、濾波電路、積分電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路；處理器電路包括由單片機(jī)及其外圍電路，包括液晶顯示屏、按鍵、電源等。
[0043]最后說(shuō)明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本實(shí)用新型權(quán)利要求書所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器，包括兩塊環(huán)形PCB板，所述環(huán)形PCB板由布置有導(dǎo)線線圈的兩個(gè)半環(huán)形PCB板拼接而成，其特征在于:在環(huán)形PCB板的內(nèi)層環(huán)、中間層環(huán)和外層環(huán)上均設(shè)置有相應(yīng)的內(nèi)過孔、中間過孔和外過孔，從外過孔繞線到對(duì)應(yīng)的內(nèi)過孔再回到該外過孔，正反面布線形成大線匝；從外過孔繞線到相鄰的中間過孔再到下一外過孔，正反面布線形成小線匝；小線匝布線后導(dǎo)線跨到再下一外過孔重復(fù)大線匝布線；大線匝與小線匝交替布置在兩個(gè)半環(huán)形PCB板上，且兩個(gè)半環(huán)形PCB板的布線線路完全相同；兩個(gè)半環(huán)形PCB板之間的布線線路通過在拼接處的兩外過孔之間以插針繞線的方式連接起來(lái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器，其特征在于:圍繞環(huán)形PCB板的中心每隔α角度均勻設(shè)置外過孔，每隔2α角度均勻設(shè)置內(nèi)過孔，所述中間過孔間隔設(shè)置在兩內(nèi)過孔之間；且外過孔與內(nèi)過孔和中間過孔交替對(duì)應(yīng)，相互對(duì)應(yīng)的兩過孔與環(huán)形PCB板中心位于同一直線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器，其特征在于:所述α為5°，單片半環(huán)形PCB板上的外過孔有36個(gè)，內(nèi)過孔有18個(gè)，中間過孔有17個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器，其特征在于:所述環(huán)形PCB板上的設(shè)置有至少三個(gè)連接鍵槽，且所述連接鍵槽處于同一圓環(huán)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器，其特征在于:所述兩半環(huán)形PCB板在拼接處形成凹凸交錯(cuò)的兩條開口沿線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器，其特征在于:所述兩半環(huán)形PCB板依靠絕緣壓板固定，所述絕緣壓板壓覆在開口沿線上，使絕緣壓板的一端位于上半環(huán)形PCB板，另一端位于下半環(huán)形PCB板；所述絕緣壓板再通過固定鎖將其兩端固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器，其特征在于:所述上半環(huán)形PCB板或者下半環(huán)形PCB板上還設(shè)置有兩個(gè)接線孔。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK204101616SQ201420490520
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】何為, 周強(qiáng) 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)