電流傳感器布置的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及感應(yīng)電流測(cè)量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在多相導(dǎo)體系統(tǒng)(如三相導(dǎo)體系統(tǒng))中,需要對(duì)電流進(jìn)行測(cè)量,以例如實(shí)現(xiàn)短路檢測(cè)及對(duì)電機(jī)或加熱設(shè)備等連接至多相導(dǎo)體系統(tǒng)的電氣負(fù)載進(jìn)行短路保護(hù)。
[0003]對(duì)于短路保護(hù),IEC60947-4-1標(biāo)準(zhǔn)將其劃分為兩個(gè)分類。在第一分類中,如果接觸器或半導(dǎo)體開關(guān)元件不會(huì)造成火災(zāi)或形成開放帶電部分的危害,則允許其例如被破壞。然而,在第二分類中,下游設(shè)備需要保留其功能,因此可能需要用戶干預(yù),例如使用簡(jiǎn)單工具斷開連接點(diǎn)。接觸器等機(jī)械式開關(guān)器件常被劃分至第二分類,而電機(jī)等半導(dǎo)體開關(guān)器件通常被劃分至第一分類。
[0004]電流互感器、磁場(chǎng)傳感器以及電流傳感器均可用于多相導(dǎo)體系統(tǒng)中的電流測(cè)量。
[0005]羅氏線圈,也稱羅氏電流互感器,例如可用作電流傳感器。羅氏線圈由一個(gè)空心環(huán)形測(cè)量線圈構(gòu)成。在測(cè)量電流時(shí),將羅氏線圈環(huán)繞于電流導(dǎo)線周圍。如此,當(dāng)該電流導(dǎo)線內(nèi)有電流流通時(shí),其便可在上述測(cè)量線圈內(nèi)產(chǎn)生電壓。
[0006]然而,在多相導(dǎo)體系統(tǒng)中測(cè)量電流時(shí),相鄰電流導(dǎo)線內(nèi)流通的電流可產(chǎn)生干擾磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)可使現(xiàn)有羅氏線圈產(chǎn)生錯(cuò)誤的電流測(cè)量結(jié)果。此外,由于其環(huán)形線圈的形式,羅氏線圈無法用于在電路板上平面布置的多相導(dǎo)體系統(tǒng)中。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]因此,本發(fā)明的目的在于提供一種可用于多相導(dǎo)體系統(tǒng)的改進(jìn)型電流傳感器。
[0008]上述目的可由獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)特征實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式見于附屬權(quán)利要求、附圖及說明書中的技術(shù)方案。
[0009]根據(jù)一個(gè)方面,本發(fā)明涉及一種包括測(cè)量電感器的電流傳感器布置,其中,所述測(cè)量電感器具有如下特征:第一平面測(cè)量線圈,具有設(shè)置于第一平面內(nèi)的第一繞組;第二平面測(cè)量線圈,具有設(shè)置于第二平面內(nèi)的第二繞組;以及無繞組連接段,用于將所述第一平面測(cè)量線圈電連接于所述第二平面測(cè)量線圈。
[0010]所述測(cè)量電感器的各測(cè)量線圈例如在空間中相互分隔,并形成由所述無繞組連接段橋接的間隙。該間隙用于容納電流待測(cè)量的電流導(dǎo)線。如此,該電流導(dǎo)線即與所述無繞組連接段相交,其中,所述無繞組連接段既可處于電流導(dǎo)線上方,也可位于電流導(dǎo)線下方。根據(jù)一種實(shí)施方式,所述測(cè)量電感器因此可被視作一種改進(jìn)型羅氏線圈。
[0011]根據(jù)一種實(shí)施方式,所述無繞組段將所述第一平面測(cè)量線圈和第二平面測(cè)量線圈以串聯(lián)方式電連接,從而實(shí)現(xiàn)一種復(fù)合式測(cè)量電感器。
[0012]根據(jù)一種實(shí)施方式,所述第一繞組在所述第一平面內(nèi)為平面螺旋、蝸旋或曲折結(jié)構(gòu),例如為盤繞結(jié)構(gòu);所述第二繞組在所述第二平面內(nèi)為平面螺旋、蝸旋或曲折結(jié)構(gòu),例如為盤繞結(jié)構(gòu)。當(dāng)線圈匝數(shù)增加或間距加大時(shí),各測(cè)量線圈的空間延伸程度,尤其是磁通可穿透的表面,也隨之增大。如此,便可以極其有利的方式使得各平面測(cè)量線圈具有總體有效的感應(yīng)截面。
[0013]根據(jù)一種實(shí)施方式,所述第一繞組和第二繞組以相反方向制成,例如以盤繞的方式制成。如此,可重新實(shí)現(xiàn)羅氏線圈的工作機(jī)理。
[0014]根據(jù)一種實(shí)施方式,所述第一測(cè)量線圈和第二測(cè)量線圈可設(shè)置于電流導(dǎo)線兩側(cè)。如此,所述電流導(dǎo)線并不由所述測(cè)量電感器環(huán)繞,而是例如在與設(shè)于其兩側(cè)的所述平面測(cè)量線圈相同的平面內(nèi)延伸。
[0015]根據(jù)一種實(shí)施方式,所述電流傳感器布置包括一連接端,該連接端具有連接于所述第一平面測(cè)量線圈的第一測(cè)量連接線,以及通過第二無繞組連接段電連接于所述第二平面測(cè)量線圈的第二測(cè)量連接線。如此,所述第二無繞組連接段即實(shí)現(xiàn)所述平面測(cè)量線圈間距的橋接。
[0016]根據(jù)一種實(shí)施方式,所述電流導(dǎo)線可設(shè)置于相應(yīng)的無繞組連接段的上方或下方。如此,所述各無繞組連接段的長(zhǎng)度至少對(duì)應(yīng)所述電流導(dǎo)線的寬度。
[0017]根據(jù)一種實(shí)施方式,所述第一平面和第二平面平行設(shè)置(即彼此不相交),或位于同一平面內(nèi),或相互之間形成預(yù)定角度,例如10°、30°、45°或90°。
[0018]根據(jù)一種實(shí)施方式,所述測(cè)量電感器設(shè)置于電路板上或電路板內(nèi),所述第一繞組、第二繞組以及各無繞組連接段由帶狀線形成,尤其由印制帶狀線形成,從而可有利地實(shí)現(xiàn)一種電路板測(cè)量布置。
[0019]根據(jù)一種實(shí)施方式,所述第一平面測(cè)量線圈和第二平面測(cè)量線圈具有不同特性,尤其具有不同電感值、不同線圈匝數(shù)或不同線圈直徑。如此,可有利降低入射干擾磁場(chǎng)的效應(yīng),從而極其有利于多相導(dǎo)體系統(tǒng)中的電流測(cè)量。
[0020]根據(jù)一種實(shí)施方式,所述電流傳感器布置包括第二測(cè)量電感器以及第三測(cè)量電感器,所述第二測(cè)量電感器包括具有設(shè)置于所述第一平面內(nèi)的第一繞組的第三平面測(cè)量線圈,具有設(shè)置于所述第二平面內(nèi)的第二繞組的第四平面測(cè)量線圈,以及將所述第三平面測(cè)量線圈電連接于所述第四平面測(cè)量線圈的無繞組連接段;所述第三測(cè)量電感器包括具有設(shè)置于所述第一平面內(nèi)的第一繞組的第五平面測(cè)量線圈,具有設(shè)置于所述第二平面內(nèi)的第二繞組的第六平面測(cè)量線圈,以及將所述第五平面測(cè)量線圈電連接于所述第六平面測(cè)量線圈的無繞組連接段;每個(gè)測(cè)量電感器用于測(cè)量多相導(dǎo)體系統(tǒng)的相應(yīng)電流導(dǎo)線內(nèi)的電流。
[0021]所述第二測(cè)量電感器和第三測(cè)量電感器的各測(cè)量線圈可具有所述第一測(cè)量電感器的相應(yīng)平面測(cè)量線圈的特性。所述各測(cè)量電感器可以平面形式設(shè)置于共用電路板上或共用電路板內(nèi)。
[0022]根據(jù)一種實(shí)施方式,所述第一平面測(cè)量線圈和第二平面測(cè)量線圈設(shè)置于所述多相導(dǎo)體系統(tǒng)的第一電流導(dǎo)線兩側(cè),所述第三平面測(cè)量線圈和第四平面測(cè)量線圈設(shè)置于所述多相導(dǎo)體系統(tǒng)的第二電流導(dǎo)線兩側(cè),所述第五平面測(cè)量線圈和第六平面測(cè)量線圈設(shè)置于所述多相導(dǎo)體系統(tǒng)的第三電流導(dǎo)線兩側(cè)。如此,可實(shí)現(xiàn)一種用于測(cè)量多相導(dǎo)體系統(tǒng)電流的平面測(cè)量布置。
[0023]根據(jù)一種實(shí)施方式,所述第二平面測(cè)量線圈和第三平面測(cè)量線圈相鄰設(shè)置于距所述第一電流導(dǎo)線或第二電流導(dǎo)線的不同距離處,所述第四平面測(cè)量線圈和第五平面測(cè)量線圈相鄰設(shè)置于距所述第二電流導(dǎo)線或第三電流導(dǎo)線的不同距離處。如此,可將所述各測(cè)量電感器依次彼此相鄰對(duì)齊設(shè)置。各電流導(dǎo)線延伸于所述各測(cè)量電感器的相應(yīng)平面測(cè)量線圈之間。增大測(cè)量電感器之間的距離時(shí),將減小相鄰電流導(dǎo)線之間的電流干擾。
[0024]根據(jù)一種實(shí)施方式,所述第二測(cè)量電感器相對(duì)于所述測(cè)量電感器以及第三測(cè)量電感器橫向偏移設(shè)置,尤其沿所述第二電流導(dǎo)線的延伸方向橫向偏移設(shè)置。如此,可將所述各測(cè)量電感器側(cè)向相繼前后設(shè)置,從而實(shí)現(xiàn)所述各測(cè)量電感器的極其節(jié)省空間的設(shè)置方式。
[0025]根據(jù)一種實(shí)施方式,所述第三平面測(cè)量線圈直接與所述第一電流導(dǎo)線相鄰設(shè)置,所述第四平面測(cè)量線圈與所述第三電流導(dǎo)線直接相鄰設(shè)置。如此,可使得針對(duì)給定的緊密設(shè)置電流導(dǎo)線(如電路板上的電流導(dǎo)線),仍能實(shí)現(xiàn)所述各平面測(cè)量線圈的布置。
[0026]根據(jù)一種實(shí)施方式,所述多相導(dǎo)體系統(tǒng)的電流導(dǎo)線分別通過幾何三角形的頂點(diǎn),所述第二測(cè)量電感器和第三測(cè)量電感器設(shè)置于所述假想平面幾何三角形的頂點(diǎn)上。如此,可實(shí)現(xiàn)所述各測(cè)量電感器的彼此對(duì)稱設(shè)置,從而有效抑制相應(yīng)其他電流導(dǎo)線所產(chǎn)生的干擾。此外,所述第二、第四和第六平面測(cè)量線圈設(shè)置于所述假想三角形內(nèi),而且所述第二、第四和第六平面測(cè)量線圈的幾何延伸度和/或匝數(shù)可以被減少。
[0027]根據(jù)一種實(shí)施方式,所述第二平面測(cè)量線圈具有比所述第一平面測(cè)量線圈更小的線圈直徑或更少的匝數(shù),所述第四平面測(cè)量線圈具有比所述第三平面測(cè)量線圈更小的線圈直徑或更少的匝數(shù),所述第六平面測(cè)量線圈具有比所述第五平面測(cè)量線圈更小的線圈直徑或更少的匝數(shù)。如此,可有效降低雜散磁場(chǎng)的影響。
[0028]根據(jù)一種實(shí)施方式,所述各測(cè)量電感器設(shè)計(jì)為發(fā)射輸出信號(hào),尤其為輸出電壓或輸出電流,所述輸出信號(hào)取決于相應(yīng)電流導(dǎo)線內(nèi)的電流強(qiáng)度,所述電流傳感器布置還包括一監(jiān)測(cè)裝置,該監(jiān)測(cè)裝置設(shè)計(jì)為根據(jù)所述各測(cè)量電感器的輸出信號(hào)對(duì)各電流導(dǎo)線內(nèi)電流超出電流閾值的情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0029]根據(jù)一種實(shí)施方式,所述監(jiān)測(cè)裝置包括如下特征:用于接收所述測(cè)量電感器的輸出信號(hào)的第一監(jiān)測(cè)路徑,具有第一閾值檢測(cè)器以及處于該第一閾值檢測(cè)器下游的第一二極管;用于接收所述第二測(cè)量電感器的輸出信號(hào)的第二監(jiān)測(cè)路徑,具有第二閾值檢測(cè)器以及處于該第二閾值檢測(cè)器下游的第二二極管;用于接收所述第三測(cè)量電感器的輸出信號(hào)的第三監(jiān)測(cè)路徑,具有第三閾值檢測(cè)器以及處于該第三閾值檢測(cè)器下游的第三二極管;以及控制連接線,用于電連接第一二極管陰極、第二二極管陰極以及第三二極管陰極。其中,所述各閾值檢測(cè)器設(shè)置為當(dāng)相應(yīng)輸出信號(hào)所代表的電流超出閾值時(shí)生成輸出電流。
[0030]根據(jù)一種實(shí)施方式,所述