多绕组高灵敏度电流互感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本文中公开的主题涉及工业机，并且更具体地涉及用于监控可以与工业机关联的 泄露电流的系统。
【背景技术】
[0002] -些同步和/或异步机（诸如电动机和发电机）在操作中可能经历机器的定子绕 组上的泄露电流。具体地，因为定子绕组可以包括紧密相邻的金属绕组，电动机的定子绕组 可能受到固有电容（例如电容性电流泄露）的影响。电机还可能经历由于不太理想或无效 的保护定子绕组的绝缘引起的泄露电流（例如电阻性电流泄露）。可以提供传感器以检测 泄露电流。遗憾的是，传感器可能对环境和/或工作温度变化是特别敏感的，因此对于被检 测泄露电流可以产生失真值。因此，可能期望提供用于检测泄露电流的改进的传感器。
【发明内容】
[0003] 在范围上与原始要求保护的发明相当的一些实施例概括如下。这些实施例不旨 在限制所要求保护的发明的范围，而是这些实施例只想提供对本发明的可能形式的简要总 结。实际上，本发明可以包括与下文陈述的实施例类似的或不同的各种形式。
[0004] 根据第一实施例，系统包括传感器，所述传感器被配置成检测与工业机的操作关 联的电泄露电流。所述传感器包括磁芯和环绕所述磁芯的第一部分的第一绕组。所述第一 绕组包括第一匝数。所述第一绕组被配置成获得与所述工业机的操作关联的一组电流测量 值。所述传感器包括环绕所述磁芯的第二部分的第二绕组。所述第二绕组包括第二匝数。 所述第二绕组被配置成获得与所述工业机的操作关联的所述一组电流测量值。所述第一绕 组和所述第二绕组各自被配置成基于所述一组电流测量值生成相应的输出。所述相应的输 出被配置成用来基于所述磁芯的温度，降低所述一组电流测量值的失真的发生。
[0005] 根据第二实施例，非瞬态计算机可读介质具有存储于其上的计算机可执行代码， 所述代码包括指令，所述指令：接收与缠绕在电流传感器的磁芯上的第一组绕组和第二组 绕组关联的线电压测量值；通过所述电流传感器接收多个电泄露电流测量值；以及计算所 述第一组绕组和所述第二组绕组各自的相应输出电压的幅值和相位角。所述相应的输出电 压的幅值和相位被引用为所述线电压测量值。所述代码包括指令，所述指令：至少部分基于 所述相应的输出电压的所述相位角，计算与所述第一组绕组和所述第二组绕组中的每一个 对应的相移角和导磁率值；以及基于所述相移角和所述导磁率值，得出一个或多个校正因 数。所述一个或多个校正因数被配置成校正所述电泄露电流测量值的基于温度的或基于老 化的失真。
[0006] 根据第三实施例，系统包括处理器，所述处理器被配置成接收与缠绕在电流传感 器的磁芯上的第一组绕组和第二组绕组关联的线电压测量值；通过所述电流传感器接收多 个电泄露电流测量值；以及计算所述第一组绕组和所述第二组绕组各自的相应输出电压的 幅值和相位角。所述相应的输出电压的幅值和相位被引用为所述线电压测量值。所述处理 器被配置成至少部分基于所述相应的输出电压的相位角，计算与所述第一组绕组对应的第 一相移角和与所述第二组绕组对应的第二相移角；至少部分基于所述相应的输出电压的相 位角，计算所述电流传感器的磁芯的导磁率值；以及基于所述相移角和所述导磁率值，得出 一个或多个校正因数。所述一个或多个校正因数被配置成校正所述电泄露电流测量值的基 于温度的或基于老化的失真。
【附图说明】
[0007] 当参照附图阅读下文的详细描述时，会更好地理解本发明的这些和其它特征、方 面和优点，附图中相同的字符在所有图中代表相同的部件，其中：
[0008] 图1是根据目前的实施例的工业机和包括控制器的控制系统的一个实施例的框 图；
[0009] 图2是根据目前的实施例的包括第一绕组和第二绕组的图1的系统的等效电路的 一个实施例的框图；
[0010] 图3是根据目前的实施例的包括信号调理电路的图2的等效电路的详细框图；以 及
[0011] 图4是根据目前的实施例的图示用于校正被检测泄露电流信号的基于温度的失 真的过程的一个实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0012] 下文将描述本发明的一个或多个特定的实施例。为了提供对这些实施例的简洁描 述，在说明书中可以不描述实际实施的所有特征。应当认识到，在任何这种实际实现的开 发中，如在任何工程或设计项目中，必须进行许多实现特定的决策，以获得开发者特定的目 标，诸如顺从可能随实施的不同而变化的系统相关和业务相关的约束。而且，应当认识到， 这样的开发工作可能是复杂的耗时的，不过对于得益于本申请的本领域技术人员，这还是 设计、加工以及制造的常规任务。
[0013] 在介绍本发明的各个实施例的元件时，英语不定冠词"一个"、定冠词"这个"和"所 述"想要表示有一个或多个这个元件。词语"包含"、"包括"和"具有"想要是包括性的，表 示除了所列元件之外可以有附加元件。
[0014] 目前的实施例涉及两绕组配置的电流传感器，其可以用来通过例如校正和补偿传 感器的环境和/或操作温度变化和/或传感器的磁芯的机械应力提供被检测泄露电流的准 确测量。在一个实施例中，传感器可以包括高灵敏度电流互感器（HSCT)。具体地，传感器 可以包括具有第一匝数的第一组绕组和具有第二匝数的第二组绕组。第一组绕组和第二组 绕组可以独立地缠绕在传感器的磁芯上，使得传感器提供至少两个电压输出。在一个实施 例中，两个输出可以连接到具有多路复用功能的信号调理电路的输入，以确保每一时段上 传感器的两个电压输出中只有一个信号被电连接和处理。基于传感器的两个电压输出（和 通过电流传感器和高电压传感器获得的其它测量值）和参数，与第一组绕组和第二组绕组 对应的相应相移和传感器磁芯的瞬时导磁率（例如对应于当前环境和/或操作温度）可以 被计算，并被用来补偿或校正例如可能出现在被检测泄露电流中的任何误差。而且，基于两 个电压输出，并引申到第一组绕组和第二组绕组的相应相移，可以提供被检测泄露电流是 否包括电容性泄露电流、电阻性泄露电流或电容性泄露电流和电阻性泄露电流的组合的指 示。实际上，尽管主要参照电流传感器讨论了目前的实施例，但应当认识到本文中描述的技 术可以应用于任何基于磁芯的传感器和/或其它基于磁芯的装置。
[0015] 考虑前面所述，描述工业机和控制系统，诸如图1中图示的示例性工业机和控制 系统10可能是有用的。如所描绘的，系统10可以包括工业机12,工业机12包括许多定子 绕组14、许多泄露电流传感器16、18和20和许多电压传感器22、24和25,他们全部通信耦 连到控制器26。工业机12可以是用于将电功率输入转换成机械输出以驱动另一系统或装 置的任何单或多相同步、异步或感应电机。例如，在一些实施例中，工业机12可以是单或多 相电动机、感应电动机或在其他实施例中为发电机。因此，如图示，工业机12可以包括定子 绕组14。如可以认识到，定子绕组14可以包括单或多相导体（例如相位a、b、c)，他们可以 缠绕在铁磁芯上，在用电流激励时形成磁极。尽管没有图示，应当认识到由定子绕组14的 绕组产生的磁场可以使传动轴旋转。
[0016] 如之前提到的，许多泄露电流传感器16、18和20可以通信耦连到定子绕组14的 三相（例如相位a、b、c)中的每一相，并扩展到机器12。在一些实施例中，泄露电流传感器 16、18和20可以包括例如高灵敏度电流互感器（HSCT)、其它电流互感器（CT)或输出与流 过电和/或通信耦连的相导体27的被检测电流成比例的信号（例如AC/DC电压或电流）的 任何装置。还如图示的，许多电压传感器22、24和25可以通信耦连到定子绕组14的三相 (例如相位a、b、c)