本發(fā)明涉及一種羅氏線圈及使用該羅氏線圈的電子式電流互感器。

背景技術(shù)：

Rogowski線圈(羅氏線圈)又叫電流測量線圈、微分電流傳感器，是一種均勻纏繞在非鐵磁性材料上的環(huán)形線圈構(gòu)成電流傳感器，是電子式電流互感器的一個(gè)組成部分，其輸出信號是電流對時(shí)間的微分屬于電流小信號，通過一個(gè)對輸出的電壓信號進(jìn)行積分的電路，就可以真實(shí)還原輸入電流。與傳統(tǒng)的帶鐵芯的互感器相比，羅氏線圈具有測量范圍廣、精度高、穩(wěn)定可靠且結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛使用于電子式電流互感器對一次電流的傳變。授權(quán)公告號為CN 201717077 U的中國實(shí)用新型專利公開了一種羅氏線圈，包括由骨架及纏繞在骨架上的導(dǎo)線構(gòu)成的線圈基體和包覆在線圈基體表面的環(huán)氧樹脂層即絕緣層，提高了羅氏線圈整體的機(jī)械強(qiáng)度。但是該信號極易受到變電站等場所內(nèi)的復(fù)雜電磁環(huán)境干擾，影響電流信號的幅值與相位，從而增大了計(jì)算后得到的一次電流參數(shù)誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高測量準(zhǔn)確性的羅氏線圈；同時(shí)，本發(fā)明的目的還在于提供一種使用該羅氏線圈的電子式電流互感器。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種羅氏線圈的技術(shù)方案是：一種羅氏線圈，包括由骨架及纏繞在骨架上的導(dǎo)線構(gòu)成的線圈基體和包覆在線圈基體表面的絕緣層，還包括包設(shè)于絕緣層外圍的金屬屏蔽層，金屬屏蔽層上于靠近線圈基體的中心的一側(cè)設(shè)有與線圈基體同軸線的環(huán)形缺口，環(huán)形缺口供一次導(dǎo)體上產(chǎn)生的磁場通過以進(jìn)入線圈基體。

所述金屬屏蔽層由金屬屏蔽層本體彎折而成，金屬屏蔽層本體為鋸齒形狀，金屬屏蔽層本體包括基板和沿基板寬度方向兩側(cè)相對設(shè)置的第一鋸齒部分和第二鋸齒部分，各鋸齒部分均包括沿基板長度方向設(shè)置的多個(gè)齒板，第一鋸齒部分的相鄰的各齒板之間和第二鋸齒部分的相鄰的各齒板之間均設(shè)置有隨基板彎折成環(huán)形結(jié)構(gòu)時(shí)相應(yīng)的鋸齒部分的相鄰各齒板之間拼接以對絕緣層進(jìn)行包覆的讓位槽，第一鋸齒部分的齒板與第二鋸齒部分上的相應(yīng)齒板之間隨基板彎折成環(huán)形結(jié)構(gòu)時(shí)形成所述環(huán)形缺口。

所述線圈基體的橫截面為方形結(jié)構(gòu)，各齒板均包括根部與基板一體連接的齒板第一部分和一體連接于齒板第一部分的另一端的齒板第二部分，齒板第一部分沿其根部彎折90度，齒板第二部分相對于齒板第一部分順向彎折90度，所述讓位槽包括設(shè)置于相鄰的齒板第一部分之間的開口遠(yuǎn)離基板的V形槽段和位于相鄰的齒板第二部分之間的方形槽段。

所述基板的一端具有沿其長度方向伸出第一鋸齒部分和第二鋸齒部分的用于折成環(huán)形結(jié)構(gòu)式與基板的另一端接觸以連接的連接段。

所述羅氏線圈還包括包覆于金屬屏蔽層表面的具有緩沖效果的保護(hù)層。

本發(fā)明的電子式電流互感器的技術(shù)方案是：一種電子式電流互感器，包括羅氏線圈和與羅氏線圈連接的電子線路板，羅氏線圈包括由骨架及纏繞在骨架上的導(dǎo)線構(gòu)成的線圈基體和包覆在線圈基體表面的絕緣層，還包括包設(shè)于絕緣層外圍的金屬屏蔽層，金屬屏蔽層上于靠近線圈基體的中心的一側(cè)設(shè)有與線圈基體同軸線的環(huán)形缺口，環(huán)形缺口供一次導(dǎo)體上產(chǎn)生的磁場通過以進(jìn)入線圈基體。

所述金屬屏蔽層由金屬屏蔽層本體彎折而成，金屬屏蔽層本體為鋸齒形狀，金屬屏蔽層本體包括基板和沿基板寬度方向兩側(cè)相對設(shè)置的第一鋸齒部分和第二鋸齒部分，各鋸齒部分均包括沿基板長度方向設(shè)置的多個(gè)齒板，第一鋸齒部分的相鄰的各齒板之間和第二鋸齒部分的相鄰的各齒板之間均設(shè)置有隨基板彎折成環(huán)形結(jié)構(gòu)時(shí)相應(yīng)的鋸齒部分的相鄰各齒板之間拼接以對絕緣層進(jìn)行包覆的讓位槽，第一鋸齒部分的齒板與第二鋸齒部分上的相應(yīng)齒板之間隨基板彎折成環(huán)形結(jié)構(gòu)時(shí)形成所述環(huán)形缺口。

所述線圈基體的橫截面為方形結(jié)構(gòu)，各齒板均包括根部與基板一體連接的齒板第一部分和一體連接于齒板第一部分的另一端的齒板第二部分，齒板第一部分沿其根部彎折90度，齒板第二部分相對于齒板第一部分順向彎折90度，所述讓位槽包括設(shè)置于相鄰的齒板第一部分之間的開口遠(yuǎn)離基板的V形槽段和位于相鄰的齒板第二部分之間的方形槽段。

所述基板的一端具有沿其長度方向伸出第一鋸齒部分和第二鋸齒部分的用于折成環(huán)形結(jié)構(gòu)式與基板的另一端接觸以連接的連接段。

所述羅氏線圈還包括包覆于金屬屏蔽層表面的具有緩沖效果的保護(hù)層。

本發(fā)明的有益效果是：金屬屏蔽層包覆在絕緣層的表面，環(huán)形缺口的設(shè)置可以使一次導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場通過以進(jìn)入線圈基體，使線圈基體能夠感應(yīng)一次導(dǎo)體上產(chǎn)生的磁場，而同時(shí)通過金屬屏蔽層屏蔽了外部其他設(shè)備的電磁干擾，提高了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

進(jìn)一步地，金屬屏蔽層本體采用鋸齒形狀并齒板件設(shè)有讓位槽，保證在金屬屏蔽層本體折彎成環(huán)形結(jié)構(gòu)時(shí)正好除環(huán)形缺口外完全包覆絕緣層，起到更好的屏蔽外部磁場干擾的作用，同時(shí)各齒板之間沒有重疊的部分，不出現(xiàn)褶皺，彎折時(shí)操作簡單且彎折后的金屬屏蔽層結(jié)構(gòu)整齊。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種電子式電流互感器的一個(gè)實(shí)施例中的一次導(dǎo)體穿過羅氏線圈的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為羅氏線圈的截面圖；

圖3為金屬屏蔽層的展開結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為金屬屏蔽層彎折成環(huán)形結(jié)構(gòu)后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為羅氏線圈屏蔽外部磁場的原理示意圖；

圖6為圖5的等效原理示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明的一種電子式電流互感器的具體實(shí)施例，如圖1至圖6所示，包括羅氏線圈2和具有積分功能的電子線路板，電子線路板與羅氏線圈2的兩個(gè)接線端電連接。羅氏線圈2包括骨架及纏繞在骨架上的導(dǎo)線構(gòu)成的線圈基體3、包覆在線圈基體3表面的絕緣層4、包設(shè)于絕緣層4外圍的金屬屏蔽層5和包覆于金屬屏蔽層5表面的具有緩沖效果的保護(hù)層6，保護(hù)層6材料為絕緣材料。

線圈基體3的橫截面為方形結(jié)構(gòu)，金屬屏蔽層5為具有一個(gè)開口朝向線圈基體3的中心的環(huán)形缺口7的環(huán)形結(jié)構(gòu)，金屬屏蔽層5的橫截面形狀為具有一個(gè)開口朝向線圈基體3的中心的缺口的方形結(jié)構(gòu)。金屬屏蔽層5由金屬屏蔽層本體彎折而成，金屬屏蔽層本體為鋸齒形狀，金屬屏蔽層本體包括長條形的基板8和沿基板8寬度方向兩側(cè)相對設(shè)置的第一鋸齒部分9和第二鋸齒部分10，各鋸齒部分均包括沿基板8長度方向設(shè)置的多個(gè)齒板11，第一鋸齒部分9的相鄰的各齒板11之間和第二鋸齒部分10的相鄰的各齒板之間均設(shè)置有隨基板8彎折成環(huán)形結(jié)構(gòu)時(shí)相應(yīng)的鋸齒部分的相鄰各齒板11之間拼接以對絕緣層4進(jìn)行包覆的讓位槽14，第一鋸齒部分9的齒板11與第二鋸齒部分10上的相應(yīng)齒板之間隨基板8彎折成環(huán)形結(jié)構(gòu)時(shí)形成上述環(huán)形缺口7。各齒板11均包括根部與基板8一體連接的齒板第一部分12和一體連接于齒板第一部分12的另一端的齒板第二部分13，齒板第一部分12沿其根部彎折90度，齒板第二部分13相對于齒板第一部分順向彎折90度，讓位槽14包括設(shè)置于相鄰的齒板第一部分12之間的開口遠(yuǎn)離基板8的V形槽段15和位于相鄰的齒板第二部分13之間的方形槽段16?；?的一端具有沿其長度方向伸出第一鋸齒部分9和第二鋸齒部分10的用于折成環(huán)形結(jié)構(gòu)式與基板8的另一端接觸以連接的連接段17。金屬屏蔽層本體使用長條鋸齒形狀，除了供一次導(dǎo)體1上的磁場經(jīng)過線圈基體3的環(huán)形缺口7外完全包覆環(huán)狀的線圈基體3，最大限度屏蔽外界低頻干擾磁場，提高電子式電流互感器的抗干擾能力、提高其測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

如圖5和圖6所示，金屬屏蔽層5的材料要選取導(dǎo)磁率較高的材料，因?yàn)閷?dǎo)磁率較高的材料能夠?yàn)橥獠康母蓴_磁場提供了一條磁阻很低的通路，因此外部的干擾磁場會集中在金屬屏蔽層中，從而使電子式電流互感器免受磁場干擾。從這個(gè)機(jī)理上分析，顯然金屬屏蔽層分流的外部的干擾磁場分量越多，則屏蔽效果越高。根據(jù)這個(gè)原理，我們可以用電路的計(jì)算方法來計(jì)算磁屏蔽效果。用兩個(gè)并聯(lián)的電阻分別表示金屬屏蔽層的磁阻和空氣的磁阻，用電路分析的方法來計(jì)算磁場的分流，由此可以計(jì)算屏蔽效果，

H_i＝H₀Rs/(Rs+R₀) (1)

式中：H_i表示金屬屏蔽層內(nèi)部的磁場強(qiáng)度；H₀表示金屬屏蔽層外的外部的干擾磁場強(qiáng)度；Rs表示金屬屏蔽層的磁阻；R₀表示空氣的磁阻。

磁阻的計(jì)算公式：

R＝L/uS (2)

式中：L表示磁路長度；u表示磁導(dǎo)率；S表示磁通流過的面積。

對于高導(dǎo)磁率的材料來說，Rs<<R0，因此，屏蔽效能為：

從公式中可以看出，金屬屏蔽層5的導(dǎo)磁率越高，金屬屏蔽層5的厚度越厚，則屏蔽效能越高。另外，Ls越小，屏蔽效能越高，這意味著，金屬屏蔽層距離所保護(hù)的空間越近，則效果越好。因此，本發(fā)明的金屬屏蔽層5的材料為硅鋼材料，金屬屏蔽層本體為由硅鋼材料加工成的薄板材料，由于硅鋼材料具有較高的磁導(dǎo)率，可有效屏蔽外界低頻干擾磁場。

在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，金屬屏蔽層也可以由兩層或者三層及以上，此時(shí)，各金屬屏蔽層上均設(shè)置有環(huán)形缺口，各環(huán)形缺口相對設(shè)置以供一次導(dǎo)體上的磁場進(jìn)入線圈基體；在滿足使用的要求下，硅鋼材料也可以由普通碳鋼代替；線圈基體的橫截面也可以為圓形結(jié)構(gòu)，此時(shí)，讓位槽為V形槽結(jié)構(gòu)，沒有方形槽段。

一種羅氏線圈的實(shí)施例與上述一種電子式電流互感器的各實(shí)施例中的羅氏線圈的實(shí)施例相同，此處不再贅述。