单环任意骨架形状的罗氏线圈电流传感器灵敏度的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种单环任意骨架形状的罗氏线圈电流传感器灵敏度的计算方法，该方法包括：以罗氏线圈内某一点为坐标原点建立三维直角坐标系，写出罗氏线圈几何中心线参数方程；当被测导线为直导线时，得到载流导体的单位矢量；由毕奥萨伐尔定律，计算载流直导体在点P处所产生的磁感应强度大小；计算穿过位于β位置的线匝截面的磁通；将每个线匝的磁通相加得到整个罗氏线圈的磁通量，得到罗氏线圈与直载流导体的互感系数；根据罗氏线圈电流互感器的基本工作原理，可得到测量位置任意和形状任意导线时罗氏线圈灵敏度大小。本发明专利技术通用性强，计算方便，易于编制程序进行计算，节省设计时间；计算过程中没有经验公式，计算精度高。计算精度高。计算精度高。

【技术实现步骤摘要】
单环任意骨架形状的罗氏线圈电流传感器灵敏度的计算方法


[0001]本专利技术涉及交流电流测量
，尤其涉及一种单环任意骨架形状的罗氏线圈电流传感器灵敏度的计算方法。

技术介绍

[0002]电流传感器在电气安全工程中有着重要作用。罗果夫斯基线圈电流传感器简称罗氏线圈(Rogowski coil)电流传感器，也叫微分电流传感器，以德国物理学家Walter Rogowski来命名，已经应用了100多年。被认为可能是测量交流电流和瞬态大电流最好的测量工具。其克服了普通传感器由于磁饱和而不能测试大电流或高频电流的许多常见缺点。测量的电流从几安培到几千安培。应用场合包括继电保护、大电流、脉冲电流和瞬态电流、直流配电系统串联电弧故障的检测与定位、电网谐波测试、电阻焊接汽车工业和等离子体物理等。因此，罗氏线圈电流传感器近些年得到了广泛地应用。
[0003]罗氏线圈电流传感器的工作原理是基于安培定律和楞次定律。罗氏线圈与被测导体之间的互感决定了传感器的灵敏度的大小，并对传感器的测量精度有重要影响。罗氏线圈与临近的载流导体间的互感大小决定了罗氏线圈的抗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单环任意骨架形状的罗氏线圈电流传感器灵敏度的计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、以罗氏线圈线圈内某一点为坐标原点建立三维直角坐标系，写出罗氏线圈几何中心线参数方程，几何中心线同时也垂直穿过线匝截面的几何中心；步骤2、位于β位置的线匝截面与骨架的几何中心线得交点为O'，线匝截面中心O'投影到xOy平面为O”，设线O'O”与x轴夹角为β，在位于β位置上的圆截面上任取一点P，l
P
是线匝截面上任一点P到直导体的垂直距离，得到点P的坐标；步骤3、当被测导线为直导线时，有限长载流直导体两端的坐标分别是A(a,b,c)和B(d,e,f)，载流导体的电流为I，得到载流导体的单位矢量步骤4、θ1与θ2分别为载流直导体两端到点P的直线与直载流导体的夹角，由毕奥萨伐尔定律，计算载流直导体在点P处所产生的磁感应强度大小；步骤5、计算穿过位于β位置的线匝截面的磁通；步骤6、将步骤5中的每个线匝的磁通相加得到整个罗氏线圈的磁通量，罗氏线圈的线圈匝数为N，进而得到罗氏线圈与步骤3所述直载流导体的互感系数M；步骤7、当被测导线为弯曲导线时，得到该弯曲导体的空间参数方程；将载流导体分为n个电流元，将所有弯曲导线上的所有电流元相加得到整个弯曲导线通过整个线圈的磁通量；步骤8、根据罗氏线圈电流互感器的基本工作原理，结合载流导体与罗氏线圈之间的互感、被测电流计算罗氏线圈两端的开路感应电压，由此可得到测量位置任意和形状任意导线时罗氏线圈灵敏度大小。2.根据权利要求1所述的单环任意骨架形状的罗氏线圈电流传感器灵敏度的计算方法，其特征在于，所述步骤1中罗氏线圈骨架的中心线的参数方程为：其中，χ(β)、ψ(β)均为自变量为角度β的函数。3.根据权利要求2所述的单环任意骨架形状的罗氏线圈电流传感器灵敏度的计算方法，其特征在于，所述步骤2中点P的坐标为：
其中，点P所在线匝截面的法向量和截面圆心O'的坐标分别为和O'P和极轴的夹角为t，P点到截面圆心的距离为r，线匝的半径为r0。4.根据权利要求1所述的单环任意骨架形状的罗氏线圈电流传感器灵敏度的计算方法，其特征在于，所述步骤3中单位矢量的计算公式为：其中，有限长载流直导体两端的坐标分别是A(a,b,c)和B(d,e,f)，m、n、s分别表示单位矢量的x、y、z坐标。5.根据权利要求1所述的单环任意骨架形状的罗氏线圈电流传感器灵敏度的计算方法，其特征在于，所述步骤4中磁感应强度的计算方法为：载流直导体在点P处所产生的磁感应强度大小为：其中，l
p
是点P到直载流导体的距离；P点...

【专利技术属性】
技术研发人员：何怡刚，刘晓宇，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：