一种用于运行干抗星架总支电流检测的卡槽式电流传感器的制作方法

本发明涉及电流传感器
技术领域：
，特别涉及一种采用pcb主板和pcb插板结构而获得高精度和高可靠性的卡槽式电流传感器。
背景技术：
：随着电子式电流传感器的发展，电流传感器获得了广泛的应用。在现有技术中平板式电流传感器厚度太小，导致线圈截面积太小，所以单线圈输出电压非常小；平板式罗氏线圈电流传感器在消除垂直磁场干扰误差时采用的方法为：第一，设置回线，第二，用两个线圈反向，抵消垂直磁场的干扰，而且使得输出加倍。两个方法都有一定的缺陷，回线的设置是要经过计算的，并不是线圈的中心处，而且对于垂直磁场不均匀的情况，回线的位置固定就不准确。第二种方法，则需要上下两个线圈完全对齐，这也是不容易做到的。而且pcb平板罗氏线圈不能很好的克服温度误差的影响，同时在对平板式罗氏线圈进行开口时，很难保证多个平板的对齐，从而引入了相应的误差。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明提出了一种具有体积重量小、互感大、抗干扰能力强、测量精度高和可靠性高的卡槽式电流传感器。本发明提供的一种卡槽式电流传感器由一个主板和多对插板组成。多对插板均布固定在主板上，多对插板平面垂直于主板平面并且与主板的圆心共面，插板上设置感应线圈，感应线圈呈环状布置，用于产生感应电动势。主板为圆环形，主板线路与插板线路连通构成电气回路，用于接入放大电路产生感应电流。主板上设置有开口，用于待测导线在不断电的情况下穿过开口进入到主板中心位置。作为优选，主板板面上设置有卡槽，卡槽用于固定插板。作为优选，插板的第一侧边与主板的圆环内沿对齐，插板的第二侧边与主板的圆环外沿对齐，使得每个所述插板上线圈的磁通量相等，插板底边连接一个插脚，插脚与主板上的卡槽配合，从而保证所述主板与所述插板固定连接。作为优选，主板和所述插板都是pcb板。作为优选，主板上设置有回线。本发明提供的卡槽式电流传感器电流传感器具有体积和重量小，互感和自感性能好，抗干扰能力强，测量精度高，可靠性更佳的特点。附图说明图1为本发明实施例提供的卡槽式电流传感器结构主视图。图2为本发明实施例提供的卡槽式电流传感器结构左视图。图3为本发明实施例提供的pcb插板上感应线圈的结构示意图。图4为本发明实施例提供的pcb主板开口后回线的第一种位置示意图。图5为本发明实施例提供的pcb主板开口后回线的第二种位置示意图。图6为本发明实施例提供的卡槽式电流传感器互感计算的模型示意图。图7为本发明实施例提供的卡槽式电流传感器以偏心误差为主要误差的互感计算的模型示意图。图8为本发明实施例提供的开口距离为1mm时80％偏心误差随偏心角度的变化曲线。图9为本发明实施例提供的开口距离为0.5mm时80％偏心误差随偏心角度的变化曲线。图10为本发明实施例提供的开口距离为0.1mm时80％偏心误差随偏心角度的变化曲线。具体实施方式为了深入了解本发明，下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。本发明提供的卡槽式电流传感器由一个pcb主板2和多对pcb插板1组成；其中，pcb主板2为圆环形，主板2上设置有与插板1相对数量的卡槽，用于将插板1固定在主板2上，同时保证主板2与插板1之间电气线路的连通。主板2上设置回线5用于减小垂直干扰误差；参见附图4和5，主板2上的回线5可以为两根半径不同的圆形导线，也可以是由两根半圆弧形导线共同构成的圆形等效回线6；作为优选，选择两根半径不同的圆形导线作为主板2上的回线5，因为等效回线6和连线的参数发生不均等，会在一定程度上影响垂直磁场干扰的消除。主板2上设置有开口，用于待测导线在不断电的情况下穿过此开口进入到主板2圆环中心位置；因为开口间距的大小对于感应线圈3的互感性能和温度误差影响很大，因此通过合理的计算和仿真后确定开口间距的大小是一个关键点，在后文中介绍开口间距的计算结果和结论。其中，参见附图3，pcb插板1的板面上设置有多匝环形线圈3，这样保证插板单截面上有更多的感应线圈3，增强了互感，对被测电流的敏感度更高；同时，相比于平板式罗氏线圈，在输出要求一定的情况下，插板式罗氏线圈能够做到体积和重量更小。作为优选，通过计算和仿真，对比插板1上不同截面形状的感应线圈3的抗干扰能力的大小，最终确定插板1上感应线圈3的截面形状设置为矩形；所有pcb插板1所在的平面垂直于pcb主板2且与主板2的中心共面，插板1的第一侧边与主板2的圆环内沿对齐，插板1的第二侧边与主板2的圆环外沿对齐，并且所有pcb插板1关于主板2中心线两两对称；这样设置主板2和插板1的相对位置，可以最大程度上保证通过每块pcb插板1感应线圈3中的磁通量相等，从而减小了安装造成的测量误差。参见附图1和2，作为优选，在充分考虑尽量提高插板1感应线圈3的互感能力和尽可能合理的安排主板2的线路布置的情况后，合理确定插板1的数量；因为插板1数量过多，导致主板2线路布置比较困难，而插板1数量太少会导致感应线圈3的互感能力不强。其中，主板2和插板1的材料通过选取不同的温度膨胀系数的材料，可以有效的减小甚至消除温度误差；在本发明提供的主板2和插板1的相对位置设定的基础上，主板2和插板1材料的膨胀能分别产生正负误差，这两个误差相互抵消，所以可以有效的减小甚至消除温度误差对测量结果的影响，从而提高了感应线圈的测量精度。而在现有技术中平板式罗氏线圈和普通罗氏线圈都不能很好的解决温度误差造成的影响。因为开口式罗氏线圈的开口距离导致的测量结果的误差最大，下面介绍关于卡槽式罗氏线圈电流传感器的主板2开口距离对测量结果的误差的影响和结论：参见附图6，卡槽式罗氏线圈的互感计算过程为：设半个圆位于标准位置，另外半个圆存在w的偏心误差。导线过下半圆的圆心，上半圆和下半圆的接口处有距离为w的间隙。也就是偏心距w＝w。对上图中的上半圆采用偏心算法对角度在-90～90°范围内的插板进行求和。在偏心公式中，选择远离中心点的半圆，角度为90°～270°，如下：然后对插板上线圈数目积分，得到上半圆的互感公式：设正常状态下的互感为m，于是误差为：matlab计算得到不同间隙距离产生的误差表：间隙距离1mm0.5mm0.1mm误差-0.22％-0.11％-0.0224％从上表可以看出，开口式的卡槽式罗氏线圈的互感精度随着开口距离的变化而变化。如果开口小于0.1mm，可以认为变化在万分之三以内，如果开口距离太大，在装配试验等过程中，开口距离发生变化，导致互感变化，产生误差。参见附图7，此时，如果发生其他各种误差，以偏心误差为例设偏心距为w，开口为w，w和开口处的夹角为θ，对于下半圆，偏心距为w，对下半圆积分：对于已经有w偏心的上半圆，偏心角度为：偏心距为：这样，上半圆的偏心互感计算为：总的互感误差为：参见附图8～10，仿真计算可得到不同的开口距离在80％偏心条件下，不同的θ(弧度)产生的误差变化曲线。通过仿真计算得到的误差变化曲线可以得到以下结论：1、开口距离的增加显著的增加了80％偏心误差，在没有开口的情况下，偏心的误差几乎可以忽略。2、在开口情况下，导线中心位于下半圆的圆心处的情况，误差有些情况会更大，尤其是角度在0°左右的情况，误差要超过90°情况时将近一倍。本发明提供的卡槽式电流传感器具有体积和重量小，互感和自感性能好，抗干扰能力强，测量精度高，高可靠性的特点。以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12