專利名稱：電流互感器的制作方法
電流互感器技術(shù)領(lǐng)域
本公開涉及諸如電流互感器之類的互感器，其具有用于消除或至少減小局部磁芯飽和的繞組布置。
背景技術(shù)：
已知的電流互感器包括內(nèi)部有初級導(dǎo)體通過的環(huán)形磁芯。次級繞組或工作繞組以有規(guī)則地顯示的匝而不是以分段繞法纏繞在磁芯周圍，亦即沒有將繞組分成單獨(dú)的段。這種類型的布局受到外部磁場或者初級導(dǎo)體的未對準(zhǔn)、偏差或缺陷的影響。這些外部影響引起磁芯的局部過飽和，因此導(dǎo)致電流互感器的不精確。
因此，期望提供一種面向這些問題并且允許已知器件之上的特別是關(guān)于消除或至少減小局部磁芯飽和的進(jìn)一步改進(jìn)的方案。發(fā)明內(nèi)容
通過包括環(huán)形磁芯的電流互感器來實(shí)現(xiàn)該期望，其特征在于該電流互感器還包括:
-纏繞在所述環(huán)形磁芯周圍的偶數(shù)數(shù)目的屏蔽線圈，
-其中，所述屏蔽線圈成對地布置以形成相應(yīng)的對，并且每個對的兩個屏蔽線圈纏繞在環(huán)形磁芯的相對的部位上，每個對中的屏蔽線圈并聯(lián)連接以在每個線圈中建立各自的磁通量；
-其中，每個對的第一屏蔽線圈中的磁通量相對于每個對的第二屏蔽線圈中的磁通量具有相反的方向，并且其中所述對串聯(lián)連接。
公開了另一個示例性的電流互感器，該電流互感器包括:環(huán)形磁芯；以及多個成對的屏蔽線圈，其中每個對形成屏蔽線圈對，其中每個屏蔽線圈纏繞在所述環(huán)形磁芯周圍，相應(yīng)的對和每個對的兩個屏蔽線圈纏繞在環(huán)形磁芯的相對的部位上，并且對于每個屏蔽線圈對，屏蔽線圈并聯(lián)連接，其中每個屏蔽線圈對的第一屏蔽線圈中的磁通量相對于每個屏蔽線圈對的第二屏蔽線圈中的磁通量具有相反的方向，并且其中所述屏蔽線圈對串聯(lián)連接。


從使用附圖僅作為非限制性的例子圖示的根據(jù)本公開的電流互感器的一些但非排他性的示例性實(shí)施例的描述中，進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，其中:
圖1示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的電流互感器的繞組布置的第一布線圖2是示意性地示出根據(jù)示例性實(shí)施例的具有第一繞組布置的電流互感器的視圖；以及
圖3是示意性地示出根據(jù)示例性實(shí)施例的具有第二繞組布置的電流互感器的視圖。
應(yīng)當(dāng)注意的是，在以下詳細(xì)描述中，從結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)和/或功能的觀點(diǎn)來看的相同或者相似的部件具有相同的附圖標(biāo)記，而不管它們是否在本公開的不同實(shí)施例中示出；還應(yīng)當(dāng)注意的是，為了清楚和簡明地描述本公開，附圖可以不必按比例繪制，并且本公開的某些特征可以以某種程度的示意性形式示出。
具體實(shí)施方式
相對于現(xiàn)有技術(shù)的方案提供了一種示例性電流互感器，該電流互感器具有環(huán)形磁芯和纏繞在環(huán)形磁芯周圍的偶數(shù)數(shù)目的屏蔽線圈，其中，屏蔽線圈成對地相關(guān)聯(lián)以形成相應(yīng)的對，并且每個對的兩個屏蔽線圈纏繞在環(huán)形磁芯的彼此相對的部位上。屏蔽線圈的每個對中的屏蔽線圈可以彼此并聯(lián)連接以在它們中建立磁通量。屏蔽線圈的每個對中的第一屏蔽線圈中的磁通量相對于屏蔽線圈的同一對中的第二屏蔽線圈中的磁通量具有相反的方向，屏蔽線圈對彼此串聯(lián)連接。
通過在相同方向上纏繞屏蔽線圈，或者通過在相反方向上纏繞屏蔽線圈，可以獲得線圈對中的一個屏蔽線圈中的磁通量相對于同一線圈對中的另一屏蔽線圈中的磁通量具有相反方向這一事實(shí)。例如，為了實(shí)現(xiàn)這種效果，可以從磁芯內(nèi)部或者從磁芯外部逆時針或順時針纏繞線圈，并且根據(jù)對本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的或可容易地得到的方案來相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)線圈接頭之間的互連，因此這里不詳細(xì)描述。
例如，在示例性實(shí)施例中，圍繞環(huán)形磁芯的纏繞可以是在相同方向上。
在本公開的示例性實(shí)施例中，屏蔽線圈可以彼此緊接地布置在環(huán)形磁芯的圓周周圍，或者以角度偏移或交疊的方式，并且更加優(yōu)選地例如以大約90°的角度交疊或偏移的方式，布置成一個在另一個之上。
在本公開的另一個示例性實(shí)施例中，屏蔽線圈的各個對形成電流互感器的次級繞組或工作繞組的至少一部分，或者形成電流互感器的整個工作繞組。
對于所有的屏蔽線圈而言，屏蔽線圈的匝數(shù)可以是相同的。
圖1示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的電流互感器的繞組布置的第一布線圖。在電流互感器I中，偶數(shù)數(shù)目的屏蔽線圈纏繞在環(huán)形磁芯5周圍。屏蔽線圈成對地相關(guān)聯(lián)以形成各個對。每個對的兩個屏蔽線圈纏繞在環(huán)形磁芯5的關(guān)于參考軸100或200或300的彼此相對的部位上，如下文將更好地描述的那樣。
每個對的屏蔽線圈彼此并聯(lián)連接。
所形成的對然后串聯(lián)連接。
圖2是示意性地示出根據(jù)示例性實(shí)施例的具有第一繞組布置的電流互感器的視圖。圖3是示意性地示出根據(jù)示例性實(shí)施例的具有第二繞組布置的電流互感器的視圖。具體地，圖2和圖3示出了四個屏蔽線圈到24。屏蔽線圈2p22彼此相對地纏繞并且形成對S1，而屏蔽線圈23、24彼此相對地纏繞并且形成對32。屏蔽線圈到24彼此緊接地布置在環(huán)形磁芯5的整個圓周周圍，以便每個屏蔽線圈到24占據(jù)環(huán)形磁芯5的整個圓周的四分之一。
如圖2所示，將屏蔽線圈和22關(guān)于參考軸100彼此相對地置于環(huán)形磁芯5上(分別是第一象限和第三象限)，該參考軸100穿過磁芯5的中心并且其方向垂直于圖紙的平面；將同樣的方式應(yīng)用于屏蔽線圈23和24，屏蔽線圈23和24布置成圍繞磁芯關(guān)于中心彼此相對(分別在第四象限和第二象限)。
在圖2的示例性實(shí)施例中，每個對S1的屏蔽線圈2p22彼此并聯(lián)連接。同樣地，每個對32的屏蔽線圈23、24彼此并聯(lián)連接。
在對S1中，屏蔽線圈的接觸端可以與相對的屏蔽線圈22的相應(yīng)的接觸端連接。相似地，在對32中，屏蔽線圈23的接觸端可以與相對的屏蔽線圈24的相應(yīng)的接觸端連接。
這種布線布局的結(jié)果是，獲得了屏蔽線圈到24中的磁通量，該磁通量在屏蔽線圈到22的對S1中的屏蔽線圈和22中具有相反的方向，并且在屏蔽線圈23到24的對32中的屏蔽線圈23和24中具有相反的方向，并且屏蔽線圈到24的對3p32串聯(lián)連接。
電流互感器的次級繞組或工作繞組可以僅由對3p32中的屏蔽線圈到24形成，或者可以有另一個與屏蔽線圈到24的對3p32串聯(lián)連接的輔助繞組4 ;在后者的情況下，電流互感器的工作繞組則包括(例如由如下組成)屏蔽線圈到24的對3p32加上也纏繞在環(huán)形磁芯5周圍的輔助繞組4。
四個屏蔽線圈到24和輔助繞組4可以以與圖1所示的相同的方式來互連，并且屏蔽線圈到24的每個對3p32中的相對接觸端可以彼此連接。
在圖3的示例性實(shí)施例中，電流互感器I中的四個屏蔽線圈到24和輔助繞組4可以纏繞在環(huán)形磁芯5周圍，使得屏蔽線圈到24的兩個對3p32中的每個對和附加繞組4 (當(dāng)存在時)可以布置在環(huán)形磁芯5的整個圓周周圍。第一對S1的第一屏蔽線圈可以纏繞在環(huán)形磁芯5的一半上，而第一對S1的第二屏蔽線圈22可以纏繞在環(huán)形磁芯5的另外一半上。
在這種布置中，第一對S1的第一屏蔽線圈和第二屏蔽線圈22關(guān)于參考軸200彼此相對地布置在磁芯5上。依次地，第二對32的第一屏蔽線圈23和第二屏蔽線圈24可以關(guān)于參考軸300彼此相對地布置在磁芯5上。
由屏蔽線圈21和22形成的第一對S1可以占據(jù)環(huán)形磁芯5的整個圓周。相似地，第二對32的第一屏蔽線圈23可以纏繞在環(huán)形磁芯5的一半上，而第二對32的第二屏蔽線圈24可以纏繞在環(huán)形磁芯5的另外一半上。通過這種布置，由屏蔽線圈23和24形成的第二對32可以占據(jù)環(huán)形磁芯5的整個圓周。第一對S1和第二對32的繞組或者屏蔽線圈例如以大約90°的角度交疊的方式纏繞在彼此之上。四個屏蔽線圈21至24和輔助繞組4以與圖1所示的相同的方式互連。
在本公開的示例性實(shí)施例中，例如對軸200進(jìn)行參考，以順時針和/或逆時針計數(shù)，第一對線圈中的每個屏蔽線圈的端部(例如對S1的屏蔽線圈21和/或屏蔽線圈22的端部)相對于第二對線圈中的每個屏蔽線圈的端部(例如對32的屏蔽線圈23和/或屏蔽線圈24的端部)偏移了大約90°。
應(yīng)該理解的是，這種角度偏移或交疊可以具有不同于90°的值。
在操作中，例如如果初級導(dǎo)體不在電流互感器I的中心,則初級導(dǎo)體的磁場可能使環(huán)形磁芯5的磁性材料中的磁流量增加到飽和點(diǎn)。同時，初級導(dǎo)體的磁場誘發(fā)屏蔽線圈 到24中的電流，該電流的值隨著初級導(dǎo)體與各個屏蔽線圈到24的接近程度而增加。初級導(dǎo)體從環(huán)形磁芯5的中心偏離得越大，在屏蔽線圈到24中的最接近的線圈中誘發(fā)的電流就越大。由屏蔽線圈到22在環(huán)形磁芯5中誘發(fā)的磁流量相對于彼此處在相反的方向上。兩個相對的屏蔽線圈和22或23和24互相協(xié)作一亦即它們中的一個添加環(huán)形磁芯5中的磁流量消失或很低的地方的磁流量，并且另一個減小環(huán)形磁芯5的其中磁流量過剩的另一側(cè)的磁流量。
換言之，初級導(dǎo)體中的電流誘發(fā)了屏蔽線圈到24中的電壓。因?yàn)槠帘尉€圈和22并聯(lián)連接，并且相似地屏蔽線線圈23和24并聯(lián)連接，所以屏蔽線圈上的電壓與屏蔽線圈22上的電壓相同，并且相同的電流流經(jīng)屏蔽線圈和22兩者；同樣地，屏蔽線圈23上的電壓與屏蔽線圈24上的電壓相同，并且相同的電流流經(jīng)屏蔽線圈23和24兩者。屏蔽線圈和22中以及屏蔽線圈23和24中誘發(fā)的磁流量添加了環(huán)形磁芯5中的磁流量消失或很低的地方的磁流量，并且減小了環(huán)形磁芯5的其中磁流量過剩的另一側(cè)的磁流量。
屏蔽線圈到24僅形成工作繞組的一部分，并且它們與輔助繞組4串聯(lián)連接。所有屏蔽線圈到24中的匝數(shù)相同，并且在這個示例性實(shí)施例中每個屏蔽線圈到24具有X匝，其中X是數(shù)量級為幾百到幾千的數(shù)，而輔助繞組4具有y匝，其中y的數(shù)量級為幾千，這取決于指定的互感器比。
根據(jù)本公開的示例性電流互感器給出了一些相對于現(xiàn)有器件的改進(jìn)，允許所公開的實(shí)施例克服前述現(xiàn)有技術(shù)的問題，因?yàn)樗沟每梢约幢銢]有完全消除也至少降低了局部磁芯飽和的問題。
在此公開的示例性電流互感器容許有修改和變更，它們?nèi)荚诎ㄒ陨厦枋龅膶?shí)施例的任何組合的發(fā)明概念的范圍內(nèi)；例如，屏蔽線圈至24的數(shù)量(在描述的示例性實(shí)施例中是4)可以是任意偶數(shù)數(shù)目，并且它們的定位用于基于指定的飽和水平來優(yōu)化整體配置。
所有的細(xì)節(jié)可以進(jìn)一步用其它的技術(shù)等同要素來取代；在實(shí)踐中，只要與具體用途兼容，材料以及各個部件可以是根據(jù)說明書和現(xiàn)有技術(shù)的任意材料和部件。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會意識到的是，可以在不背離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)特征的情況下以其它特定的形式來實(shí)施本發(fā)明。因而，當(dāng)前所公開的實(shí)施例在所有方面都被認(rèn)為是示例性的而不是限制性的。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求指示而不是由前述描述指示，并且在含義和范圍及其等價物之內(nèi)的所有變化都包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電流互感器(1)，包括環(huán)形磁芯(5)，其特征在于進(jìn)一步包括: 偶數(shù)數(shù)目的屏蔽線圈(21，22，23，24)，其纏繞在所述環(huán)形磁芯(5)周圍， 其中，所述屏蔽線圈(21;22，23，24)成對地布置以形成相應(yīng)的對(31;32)，并且每個對的兩個屏蔽線圈纏繞在所述環(huán)形磁芯(5)的相對的部位上，每個對(31;32)中的屏蔽線圈(2r22，23-24)并聯(lián)連接以在每個線圈中建立各自的磁通量， 其中，每個對(31;32)的第一屏蔽線圈(21;23)中的磁通量相對于每個對(31;32)的第二屏蔽線圈(22，24)中的磁通量具有相反的方向，并且 其中，所述對串聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流互感器(1)，其中，所述屏蔽線圈(21;22，23，24)彼此緊接地依次布置在所述環(huán)形磁芯(5)的圓周周圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電流互感器(1)，其中，每個對(31;32)布置在所述環(huán)形磁芯(5)的圓周周圍，并且其中，第一對屏蔽線圈(21;22，23，24)以角度偏移的方式纏繞在第二對屏蔽線圈(21;22，23，24)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流互感器(1)，其中，所述第一對屏蔽線圈以90°的角度偏移的方式纏繞在所述第二對屏蔽線圈上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流互感器(1)，其中，所述屏蔽線圈的對(31;32)形成所述電流互感器(I)的次級繞組的至少一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電流互感器(I)，其中，所述電流互感器(I)的所述次級繞組包括所述屏蔽線圈(21; 22，23，24)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流互感器(1)，其中，屏蔽線圈的至少一個對(31;32)中的屏蔽線圈^義義^^在相同的方向上纏繞’其中’屏蔽線圈^義義么)的每個對(31;32)中的相對的線圈端部相連接，以便對(31;32)中的第一屏蔽線圈(21;23)中的磁通量處在所述對(31;32)中的第二屏蔽線圈(22，24)中的磁通量的相反方向上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流互感器(1)，其中，所述屏蔽線圈(21;22，23，24)在相反的方向上纏繞，屏蔽線圈的每個對(31; 32)中的相對的線圈端部相連接，以便對(31; 32)中的第一屏蔽線圈(21;23)中的磁通量處在所述對(31;32)中的第二屏蔽線圈(22，24)中的磁通量的相反方向上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流互感器(1)，其中，每個屏蔽線圈的匝數(shù)對于全部屏蔽線圈(2Π 22，23，24)而目是相等的。
全文摘要
一種包括環(huán)形磁芯(5)的電流互感器(1)，在所述環(huán)形磁芯(5)周圍纏繞了偶數(shù)數(shù)目的屏蔽線圈(21，22，23，24)。屏蔽線圈(21，22，23，24)被成對地布置以形成相應(yīng)的對(31，32)，并且每個對的兩個屏蔽線圈纏繞在環(huán)形磁芯(5)的相對的部位上。每個對(31，32)中的屏蔽線圈(21-22，23-24)并聯(lián)連接以在每個線圈中建立各自的磁通量，其中，每個對(31，32)的第一屏蔽線圈(21，23)中的磁通量相對于每個對(31，32)的第二屏蔽線圈(22，24)中的磁通量具有相反的方向，并且所述對串聯(lián)連接。
文檔編號H01F27/30GK103137312SQ20121047366
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者馬丁·奧德赫納爾, 羅曼·佩爾尼察, 帕維爾·瓦諾 申請人:Abb技術(shù)有限公司