用于绝缘地测量电流的设备和用于绝缘地确定电流的方法_2

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数的上升而相应地可以布置多个激励绕组。
[0016]至少一个激励绕组构建为以能够位于两位的kHz范围中的高频率来周期性地在被绕制的通量路径中引起磁通量和与其等价地影响其磁阻。在这些通量路径中的磁通量在此优选是闭合的,即,在将被绕制的通量路径相比较时,这两者具有其分别绝对值相同但取向不同的磁通量。该高的频率的贡献是能够测量初级导体的变化很快的电流。激励绕组构建为使得通过它可以引导相应的激励电流,其在被激励绕组绕制的通量路径中引起磁通量。优选地,激励绕组构建为引起被绕制的通量路径的磁性饱和。此外,该至少一个激励绕组构建为在至少一个被其绕制的通量路径中交替地引起取向不同但是绝对值相同的磁通量,其中在磁通量的取向的交变之间总是可以设置这样的阶段,在该阶段中在该流体路径中不引起磁通量。由此可以减小剩磁效应。激励绕组以简单方式使得能够调制或磁性饱和被其绕制的通量路径,其中,同时可以避免在芯体的其余部分中引起所不希望的干扰通量,其降低测量精度和可以造成偏移错误。
[0017]在测量区域中将至少一个测量绕组绕制于芯体的部分。测量绕组例如可以绕制于该至少一个测量区域的单个的通量路径或者多个通量路径。在此可能的是,测量绕组绕制于已经被绕制有激励绕组的通量路径。同样设有,测量绕组绕制于未被绕制激励绕组的一个或多个通量路径。
[0018]测量绕组用于采集在芯体的被该测量绕组绕制的部分中的变化的磁通量。出于该目的而可能的是,在测量绕组中感应出交变电流或交变电压,其与在芯体的被该测量绕组绕制的部分中的磁通量变化成比例。所提及的磁通量变化取决于在传输电流的初级导体的所感应的磁通量与补偿绕组的所感应的磁通量之间的差(差通量),并且可以用于调整补偿绕组的电流。在被测量绕组绕制的通量路径中的磁通量变化是由对至少一个激励绕组的激励造成的,其同样影响磁通量的值。借助根据本发明的测量绕组可以特别精确地确定传输电流的初级导体的电流。测量绕组的绕组数可以自由选择,其中随着绕组数提高可以提高测量精度。
[0019]在根据本发明的用于测量电流的设备的第一实施形式中,该设备具有:一个测量区域,其带有两个将该测量区域划分为三个相邻的通量路径的穿通部;以不同取向绕制于两个通量路径的激励绕组和一个绕制于剩余的通量路径的测量绕组。
[0020]两个穿通部将芯体的测量区域划分为三个相邻的通量路径,其中优选地,一个通量路径在这些穿通部之间延伸并且另外两个通量路径分别通过穿通部之一和芯体的内或外边缘来限界。激励绕组以不同的取向绕制于通量路径中的两个,由此通过其以简单方式和特别有效地可以在被其绕制的通量路径中引起闭合的磁通量。在此可能的是,激励绕组绕制于两个相邻的通量路径。然而同样设计的是,激励绕组绕制于这样两个通量路径,其不直接相邻,而是其间存在剩余的通量路径。激励绕组在一个绕组方向上沿着两个被绕制的通量路径之一延伸,并且相反地沿着另一通量路径延伸。优选地,该缆线在此大部分关于通量路径之间的、该激励绕组本身在此交叉的点对称地延伸。激励绕组在此可以单次或多次地绕制于通量路径,其中还可能的是通量路径之一比其它通量路径被更频繁地绕制。
[0021]激励绕组可以周期性地改变通量路径对的磁阻或者磁性饱和该通量路径。在此,激励绕组围绕两个通量路径的所描述的延伸对如下是有利的:在激励绕组的被激励的状态中,一个被绕制的通量路径的磁通量与另一被绕制的通量路径的磁通量反向但等大地延伸。激励绕组构建为提高(在被激励的状态中)和减小(在未被激励的状态中)在测量区域中在剩余的通量路径内的与通过初级导体和补偿绕组引起的磁通量之差对应的磁通量。该磁通量的提高或减小可以在测量绕组中感应为交变电流或交变电压,由此以前述方式可以调整补偿绕组的补偿电流。
[0022]根据本发明的用于测量电流的设备的第一实施形式尤其特征在于,通过单个的激励绕组可以在芯体的测量区域的两个通量路径中产生近乎闭合的磁通量,其在两个通量路径中反向但是具有相同的绝对值。在理想情况下,磁通量由此从外部来看是被补偿的并且通过激励绕组,不会在磁芯的其它区域中引起干扰磁通量。这种激励绕组具有的优点是,仅需要一个电流源来激励激励绕组,并且用于协调在两个激励绕组中的电流的开销可以被省去。优选地,被激励绕组绕制的通量路径具有相同尺寸,由此可以以特别简单的方式对称地引导激励绕组和在被激励绕组绕制的通量路径中实现近乎闭合的磁通量。
[0023]在根据本发明的设备的第二实施形式中,该设备具有:两个测量区域,其分别带有两个将测量区域划分为三个相邻的通量路径的穿通部;两个以不同取向各绕制于测量区域的两个通量路径的激励绕组;绕制于测量区域之一的剩余的通量路径的测量绕组;和/或绕制于另一测量区域的剩余的通量路径的测量绕组。
[0024]该第二实施形式具有两个相继的测量区域,其单个来看的话对应于第一扩展的测量区域以及前述特性和优点。对于设备的功能性,一个测量绕组已足够,其中在该具有两个测量绕组的实施形式中,它们串联设置并且可以提供输出信号,该输出信号相比于具有一个测量绕组的实施形式具有直至双倍的频率。这积极地影响设备的对于采集变化的初级电流的反应时间。第二实施形式特别当交替激励激励绕组时是有利的。激励绕组的激励于是可以彼此协调为使得当电流流过一个激励绕组时,没有电流流过相应的另一激励绕组。由此可以以特别简单的方式抑制在设备的其余部分中的通过激励绕组在被激励的状态中引起的干扰通量造成的噪声。
[0025]在本发明的第三实施形式中,该用于测量电流的设备具有:测量区域以及三个将该测量区域划分为第一对相邻的通量路径和第二对相邻的通量路径的穿通部;以及两个以不同的取向各绕制于一对相邻的通量路径的激励绕组。
[0026]该第三实施形式的特征在于,测量区域的总路径被两个激励绕组绕制。该布置在如下情况下特别有利,即,当激励绕组被交替地激励时。如在前述相继的测量区域中那样,激励绕组的激励可以彼此协调为使得当电流流过一个激励绕组时,没有电流流过相应的另一激励绕组。由此可以以简单方式抑制在设备的其余部分中的通过激励绕组在被激励状态中的干扰通量造成的噪声。
[0027]在第三形式的第一扩展中,一个测量绕组绕制于第一对相邻的通量路径和/或一个测量绕组绕制于第二对相邻的通量路径。在该具有两个测量绕组的实施中,分别两个通量路径分享一个激励绕组和一个测量绕组。由此,该设备能够在交替激励第一和第二激励绕组时交替地磁性调制相邻通量路径对的磁阻,方法是,将其磁阻在激励时减小和在返回未被激励状态时又提高,并且采集由此引起的在两对相邻的通量路径中(在两个测量绕组的情况下)或者在一对相邻的通量路径中(在一个测量绕组的情况下)的磁通量变化。对于该设备的功能性,一个测量绕组已足够。在按照前述方式设置两个测量绕组的情况下,它们可以提供输出信号,其相比于具有一个测量绕组的实施形式具有直至两倍的频率。这积极地影响设备对于采集变化的初级电流的反应时间。通过该扩展还可能的是,以特别节省地方的方式在芯体上布置具有四个通量路径的测量区域、两个激励绕组和一个或两个测量绕组。
[0028]第三实施形式的第二扩展的特征在于,三个穿通部中居中的穿通部具有比通量路径大的伸展,从而限定了第一对相邻的通量路径的第一共同的伸长和第二对相邻的通量路径的第二共同的伸长,一个测量绕组绕制于该第一共同的伸长和/或一个测量绕组绕制于该第二共同的伸长。
[0029]这两对通量路径分别在一个共同的通量路径、即所谓的共同的伸长中一起延伸。共同的伸长通过居中的穿通部彼此分离,通过该测量绕组绕制于共同的伸长或多个测量绕组分别绕制于一个共同的伸长,可以将激励绕组特别好地与测量绕组间隔和由此减小激励绕组所不希望地影响测量绕组的风险。在设有一个测量绕组或两个测量绕组的情况下交替激励激励绕组的方面,第三实施形式的第二扩展具有与第三实施形式的第一扩展相同的功能性和优点。
[0030]在该用于测量电流的设备的另一实施形式中设有,该至少一个激励绕组与调制器单元连接。与激励绕组连接的调制器单元用作电流源,以在被该至少一个激励绕组绕制的通量路径中引起前述磁通量,其中相应的电流优选将可以取高至足以引起通量路径的磁性饱和的值。例如可以将数字的频率发生器设为调制器单元。
[0031]调制器单元在最简单情况下可以构建为提供能够周期性地接通和关断的电流。借助这种输出信号可以将激励绕组运行为使得调制器单元周期性地将电流引导通过激励绕组,该电流以相同的频率在通量路径中引起磁通量。由此可能的是周期性地提高和降低通量路径的磁阻,其中,可以在足够高的电流的情况下将通量路径周期性地磁性饱和。
[0032]同样设计有对这样的调制器单元的使用,其能够提供带有绝对值相同的交替的正和负电流的、矩形的或梯形的电流。在正到负电流的交变和相反的交变之间总是设有优选总是具有相同持续时间的阶段,在该阶段中调制器单元不发出电流信号并且在该阶段中不应有电流流过激励绕组。调制器单元构建为将相应的矩形的或梯形的电流引导通过激励绕组,该电流在所提及的电流的符号交替的节拍中在通量路径中引起与该电流成比例的、取向交替但是绝对值相同的磁通量。该交变的磁通量特别好地适于减小通量路径中的剩磁效应和在设备的其余部分中的噪声。前述功能性和优点还以这样的调制器单元实现,其提供另一形式的电流,例如三角形或正弦形的电流。
[0033]调制器单元例如可以具有用于发出前述电流信号的电流源和与该电流源连接且控制该电流源的调制器。调制器例如可以集成到调制器单元中或者作为外部调制器与电流源连接。调制器应该尤其构建为用于控制调制器单元提供哪种输出信号。由此以特别灵活的方式可能的是共同通过调制器地控制或者同步化电流源以及用于测量电流的设备的其它元件。<
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