用于检测磁芯中的磁特征参量的方法和装置制造方法及图纸

用于检测被磁通量穿过的磁芯（2）的片段（L1）中的磁特征参量、尤其是磁场强度（H1）的方法，其中磁芯（2）的磁通量的一部分（18）被分叉并且至少分段地在磁旁路部分（7）中被引导，其中旁路部分（7）的磁材料不饱和，并且其中借助于传感器设备和分析设备（8，10）从磁通量的分叉部分（18）或者由此导出的参量中确定磁特征参量（H1）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于检测被磁通穿过的磁芯的片段中的磁特征参量、尤其是磁场强度的方法和装置。
技术介绍
在例如用在配电网络中的电变压器的情况下，可能由于强化地使用了功率电子组件一例如结合电驱动器或无功功率补偿设备使用的功率电子组件一而产生在电网方面应被看成是直流电流的电流分量。尽管该直流电流或“DC分量”大多仅仅为变压器标称电流的千分之几，但是在变压器的磁芯中造成与交流通量叠加的直流通量。也由于所谓的“地磁感应电流”(GIC)而可能在变压器磁芯中导致形成直流通量分量。现代磁芯材料具有非常高的磁导率，并且磁芯以阶梯接缝式层方法(Step-Lap-Schichtverfahren)生成。由此,变压器磁芯具有非常高的磁导率,并且变压器磁芯的磁材料通常以高利用率运行，这使变压器相对于直流场特别敏感。已经缓和的直流电流安培线圈可在操控BH特征曲线时造成这样的不对称性，使得通量密度分别在半周期中靠近磁芯材料的饱和通量密度。磁化电流由此不再是正弦形的，而是畸变的。磁芯中和电绕组中的温度提高。在运行中，出现提高的噪声生成，这尤其是在变压器应当安装在居住区附近时是不利的。为了减小变压器中的运行噪声，在DE 40 21 860 C 2中提出了一种变压器处的噪声测量。根据变压器的噪声，直流发电机向变压器的补偿绕组中馈送补偿电流，使得减小运行噪声。但是该噪声测量是高成本的和容易发生故障的。原则上，也可以在功率变压器的情况下通过如下方式确定通过电流转换器的直流通量分量测量在初级绕组和次级绕组中流动的电流，并且从测量信号中滤出与磁芯中的直流磁通量相关的偶次谐波的分量。但是在此不利的是，必须在高电压电势的区域中安装电流转换器，这在高绝缘成本的情形下是昂贵的。另一可能性在于，通过确定电压信号中的偶次谐波的谱分量来滤出直流场分量。但是偶次谐波的幅度与电网频率的基本振荡相比仅仅处于千分之几范围中，这使测量数据处理变得成本高。此外，在这样的测量系统的可靠性方面得出特别的要求，因为功率变压器始终是为非常长的运行时期设计的并且寻求非常小的维护成本。不言而喻，用于检测直流分量的测量系统应当使磁芯以及电绕组和其他磁组件的设计尽可能地不受影响。PCT/EP2007/055728描述了一种具有直流通量补偿的变压器，其中根据磁场测量的尺度(Maflgabe)来预先给定补偿电流，使得减小直流分量。借助于布置在变压器磁芯处的传感器线圈来测量磁场。该测量线圈是可靠的，但是对测量信号的处理由于传感器信号的信号微弱性一方面需要用于信号调节的非常高成本的硬件部件，并且此外需要非常复杂的信号处理算法。但是迄今为止还未公知在所有方面都令人满意的磁芯中直流分量的检测。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供一种方案，该方案使得能够以尽可能简单的方式可靠地检测非对称的磁芯调制(Kernaussteuerung)。该任务对于方法而言利用权利要求I的特征来解决并且对于装置而言利用权利要求10的特征来解决。本专利技术的有利的扩展方案在分别从属的权利要求中定义。本专利技术在检测引起磁材料的非对称调制的物理参量方面采取新途径。根据本专利技术，使用一种传感器设备，其根据“磁旁路”的方式工作借助于铁磁旁路部分，主磁通量的一部分在变压器磁芯处分叉并且再次向下游输送。从该分叉的并且在旁路中被引导到磁芯的通量分量中要么直接地确定、要么间接地从由此导出的物理参量中确定在由旁路支路跨接的磁芯片段中的磁场强度。通过对磁场强度(下面也称为磁激励)的检测，得出一系列优点。一方面，为了确定软磁磁芯中的直流场分量所需的信号技术成本减小，因为公知的是，在变压器磁芯中开始饱和时，漏磁通的分量升高。也就是说，在磁芯(测量对象)的磁材料在由旁路部分(传感器)跨接的区域中由于不对称性而处于饱和的每个半周期中，由于旁路部分的由原理造成的显著更高的磁饱和极限，在旁路支路中引导的通量分量相对于测量对象中的主通量提高。换言之，根据本专利技术认识到技术效果的如下优点，即对于检测磁芯片段中的磁特征参量有利的是，旁路支路即使在被旁路部分(传感器)跨接的磁芯(测量对象)片段的区域中强烈磁饱和的情况下本身仍然不显示出磁饱和效应并且是“磁阻”，也就是，磁旁路的有效磁导率基本上不受测量对象的饱和情况的影响，并且保持恒定。该效果可以以不同方式来实现。在根据本专利技术方法的一个优选扩展方案中，分叉的磁通量通过至少一个非铁磁缝隙(在下面为清楚起见亦称“气隙”)来引导。由此可能的是，提高磁饱和极限并且此外展开对整个旁路支路的有效磁导率以及由此对测量精确度的线性化作用。结果实现了，即使在磁芯强烈磁饱和的情况下，旁路部分的磁材料仍然总是不具有磁饱和效应，并且该分叉的磁通量分量与测量对象的所监视区域的磁激励成正比。在另一优选的实施方式中可以规定通过其引导磁通量的分叉部分的旁路支路具有比软磁磁芯材料的磁导率更小的有效磁导率。由此同样实现即使在磁芯强烈磁饱和的情况下，旁路部分仍然总是不具有磁饱和效应，并且其磁通量与测量对象的所监视区域的磁激励成正比。在该实施方式的进一步改进中可以规定分叉的磁通量通过非铁磁缝隙来引导。旁路支路由此在饱和效应方面不敏感。有利地，磁旁路部分配备有测量设备，借助于该测量设备来测量旁路支路中分叉的磁通量。这可以在技术上简单地通过布置在旁路部分处的传感器线圈来实现。在该传感器线圈中，在穿过传感器线圈的分叉的磁通量分量在时间上改变时，感应出传感器信号。但是还可以使用其他磁场检测器、例如霍尔传感器。为了分析的目的，将传感器信号输送给分析设备。于是在该分析设备中，可以从传感器信号中例如确定变压器的磁芯中的磁通量的直流分量。对于该分析有利的是，借助于陷波滤波器首先消除低频基本振荡分量，然后传感器信号被数字化，其中在等距的时刻用采样频率进行采样，所述采样频率对应于变压器的电网频率的整数多倍。对于信号处理单元可能有利的是，将数字信号值与分别经历了电网频率的半周期时长的数字信号值相加。在此有利的是，借助于带通滤波器从数字信号值中滤出具有双倍电网频率的信号分量，并且所滤出的信号值经历傅立叶变换。该任务还通过提供一种装置来解决，该装置具有磁旁路部分，该磁旁路部分引导磁通量的从磁芯分叉的部分，其中旁路部分的磁材料不饱和，并且该装置具有传感器设备和分析设备，其被安排为从分叉的磁通量部分中或者从由此导出的参量中确定片段中的磁场强度。本专利技术的在可靠性方面有利地实施方式可能在于，磁旁路部分的一个或多个片段被用至少一个传感器线圈缠绕，在所述传感器线圈中通过感应生成传感器信号，并且由此借助于分析设备确定直流分量。不需要有源组件，传感器线圈完全不经历漂移。一个优选的实施方式可以被构造为使得旁路部分被构造为U形并且在每个芯柱处布置一个传感器线圈。通过两个传感器线圈的相应布线，可以减小干扰影响。为了以尽可能简单的方式从传感器信号中提取形成磁芯中的直流通量分量的偶次谐波，有利的是在分析设备中执行传感器信号的数字化，其中在等距的时刻利用采样频率进行采样，所述采样频率对应于变压器的电网频率的整数多倍。为了抑制传感器线圈的测量信号中存在的低频信号分量，可以有利地使用本身公知的陷波滤波器。由此可以基本上抑制低频信号分量。陷波滤波器可以以数字构造形式以及模拟构造形式来制造。根据本专利技术方法以及根据本专利技术装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：P哈姆贝格尔，A莱克莫泽尔，
申请(专利权)人：奥地利西门子公司，
类型：
国别省市：