专利名称：多功能测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在一个设备中包含两种电流测量装置的多功能测量装置。
背景技术：
中压开关装置需要一些控制单元、保护装置、评估装置和校准装置。这些设备的数量连同电源供给的发展一起增长，这就产生了引入相当多的电流或电压的测量装置或感应装置的必要性，所述测量装置或感应装置对于每种应用而言均可能是不同的。不可能将每个合适的测量装置均放置在开关装置中或者在其它应用中的可用空间中，更不用说购置成本。本方案的主要思想是生产一种单一的装置的可能性，所述单一的装置能够容纳在可用的空间中并且能够利用具有不同参数、等级或精度设计的测量元件来提供测量。W02009/001185公布了一种罗戈夫斯基环(Rogowsk1-loop)电流传感器，其包括在两端之间延伸并且包绕初级导体的绕组，所述初级导体中的电流被测量。所述传感器还包括设置在绕组端部上的闭合机构，所述闭合机构能够彼此远离地或彼此靠近地移动。闭合机构包括本体，所述本体具有高的磁导率并且当所述环闭合时在所述端部之间延伸。由于事实上测量元件仅仅由一个绕组组成，此方案无法解决利用在开关装置内部的具有不同的参数、级别或精度设计的测量元件提供测量的装置的问题。W02009/139521公开了一种具有罗戈夫斯基线圈的钳型电流传感器。它包括卷绕在挠性气芯上的罗戈夫斯基线圈。罗戈夫斯基线圈容纳在由两个半圆形的壳体构件组成的圆形壳体中。所述壳体能够由屏蔽罩闭合，所述屏蔽罩与半圆形的壳体构件的上部的开口端接合。由于事实上测量元件仅仅由一个绕组组成，此方案无法解决利用在开关装置内部的具有不同的参数、级别或精度设计的测量元件提供测量的装置的问题。在中压开关装置中的电流测量对于不同的目的常常需要不同的电流测量元件。已知方案的缺陷在于，当为了电能计量目的而需要以高精度测量例如相对较小的电流波动，并且同时为了保护和控制目的而需要测量电流值的高的动态范围或突然的大的变化例如短路时，则必须使用两个测量装置。实施这两个测量的唯一的其它可能性是改变测量元件。新的中压开关装置中的小的空间可能不能够同时使用两个独立的测量装置。因此，本发明的目的是提出一种小型的和紧凑的测量装置，所述测量装置具有至少两个测量输入端，所述测量输入端具有用作测量元件的、不同的等级或精度的线圈。
发明内容
本发明的目的已经通过对多功能测量装置的构造得到了实现，所述多功能测量装置包括壳体，该壳体具有用于容纳初级电流导体的孔口 ；内部绕组，所述内部绕组围绕所述孔口容纳在所述壳体的内部，用于测量初级电流导体中的电流；和外部绕组，所述外部绕组围绕所述孔口卷绕在所述壳体上，用于另外的电流测量。在所述多功能测量装置的一个优选的实施方式中，壳体具有环形形状。内部绕组能够卷绕在环形形状的绕线筒上，或者能够包括串联连接的、卷绕在绕线筒上的多个线圈，所述绕线筒围绕所述孔口呈多边形形状设置。在后一种情况下，所述绕线筒上的轴线设置在一平面中，所述平面横向于、优选大致垂直于容纳在孔口中的初级电流导体的轴线，并且同时所述绕线筒上的轴线切向地围绕穿过孔口的初级电流导体的轴线。壳体优选包括下部部分和上部部分，并且，内部绕组容纳在所述壳体的下部部分和上部部分之间。壳体优选由绝缘材料或塑性材料制成，或者壳体能够由半传导性材料或传导性材料制成。在后一种情况下，壳体的下部部分和上部部分都优选接地，以屏蔽内部绕组。内部绕组能够借助对内部绕组与壳体的内部表面之间的空间进行填充的材料而机械地固定在壳体的内部。在其它优选的实施方式中，内部绕组围绕塑性的、半传导性或传导性的、但非铁磁性的芯部材料卷绕。外部绕组和/或内部绕组优选基于非磁性芯部线圈的设计。为了提供对多功能测量装置的机械保护，能够将壳体与外部绕组和/或内部绕组插入到至少一个另外的更大的外壳中。为了提供对多功能测量装置的电屏蔽，能够将带有外部绕组和/或内部绕组的壳体插入到半导电性或导电性的罩中。
根据附图进一步详细地阐述本发明，其中图1示出多功能测量装置，所述多功能测量装置设计为具有局部未覆盖的壳体，从而显示所述壳体内部的一组线圈，图2示出图1的多功能测量装置的区段，图3示出多功能测量装置的区段，所述多功能测量装置具有在壳体内部的环形线圈，图4示出多功能测量装置，所述多功能测量装置设计为具有完全未覆盖的壳体，从而显示所述壳体内部的环形线圈，图5示出在组装状态下并且设计成单一的环形绕组变型的多功能测量装置，图6示出多功能测量装置，所述多功能测量装置不具有壳体的上部部分而具有在壳体内部的一组线圈，图7示出多功能测量装置，所述多功能测量装置不具有壳体的上部部分而具有在壳体内部的环形线圈，以及图8示出多功能测量装置，所述多功能测量装置设计为具有局部未覆盖的壳体，从而显示包住壳体与在壳体内部的环形线圈的更大外壳。
具体实施例方式图1示出多功能测量装置1，所述多功能测量装置I包括壳体3，所述壳体3具有用于使初级电流导体穿过的孔口 13。壳体的一部分被移除以示出壳体3的内部。在所述壳体3的内部并且围绕所述孔口 13容纳有内部绕组2，所述内部绕组2用于测量初级电流导体(未示出)中的电流。在所述壳体3上围绕所述孔口 13卷绕有外部绕组4，外部绕组4用于另外的电流测量。图1上示出的实施方式具有环形形状。内部绕组2包括串联连接的多个线圈5，所述线圈5卷绕在围绕孔口 13、呈多边形形状设置的绕线筒上。图2示出多功能测量装置I的区段。在此实施方式中，如图3和图4中清楚地示出的，壳体3包括两个部分，并且还包括定位/锁定机构9，该定位/锁定机构9用于保证所述部分的准确放置并且保证其相互适当配合。图3示出多功能测量装置I的区段。如在之前的图中，内部绕组2通过垫片12紧固在壳体3的内部，所述垫片12使得能够对内部绕组2的更好和更容易的定位，并且防止单独的线圈5在壳体3内部的移动和错位。壳体3的下部部分7和上部部分8通过定位/锁定机构9彼此紧固。回路导体14能够用于消除或者至少减少杂散磁场的效应。图4示出呈罗戈夫斯基线圈形式的多功能测量装置I的区段，初级导体100穿过孔口 13，并且在此实施方式中，所述初级导体100的轴线101大致垂直于孔口 13的平面。图5示出在组装状态下的多功能测量装置I。在这种情况下，回路导体14和/或内部绕组2的输出线材需要露出来用于连接对测量信号进行评估的外部装置。这能够通过在壳体3中的开口 11来实现。在这种情况下，外部绕组4适合于提供小的缝隙，以使回路导体14和/或内部绕组2的输出线材能够接近开口 11。优选地，这样的缝隙尽可能的小，并且外部绕组4沿着壳体3的整个圆周均匀地卷绕。壳体3的下部部分7和上部部分8都通过定位/锁定机构9锁定在一起。图6示出多功能测量装置1，所述多功能测量装置I具有去除了上部部分8的壳体3，使得壳体3的内部可见。内部绕组2容纳在壳体3的下部部分7中，并且包括串联连接的多个线圈5，所述线圈5卷绕在围绕孔口 13、呈多边形形状设置的绕线筒上。线圈5由导体6连接，并且可以彼此触碰、或者如能够在图中所看到的在它们自己之间具有小的空间。所述绕线筒的轴线200设置在一平面中，该平面大致垂直于容纳在孔口 13中的初级电流导体100 (未在此图中示出)的轴线101，并且所述绕线筒的轴线200切向地围绕所述初级电流导体100的轴线101。内部绕组2卷绕在塑性的、半传导性或传导性的、但非铁磁性的芯部材料上。壳体3的下部部分7设置有所述定位/锁定机构9，并且下部部分7和上部部分8都设置有相应的切口 10。在壳体3的锁定位置中，位于下部部分7和上部部分8的外部定位/锁定机构9上的两个切口 10重叠并且在壳体3中提供开口 10，所述开口 10使得内部绕组2的输出线材能够从壳体3中露出来以便将内部绕组2连接到对测量信号进行评估和处理的一些外部装置。在无线通信的情况下，开口 11可能是不需要的。图7示出多功能测量装置1，所述多功能测量装置I具有去除了上部部分8的壳体3，使得壳体3的内部可见。内部绕组2容纳在壳体3的下部部分7中，并且以环形绕组的形式卷绕在环形形状的芯部上，并且借助对内部绕组2与壳体3的内部表面之间的空间进行填充的材料300而机械地固定在壳体3的位于下部部分7和上部部分8之间的内部。仅在图7中示意性地示出填充材料300例如能够是胶合物、环氧树脂或任何合适的材料。图8示出呈罗戈夫斯基线圈形式的多功能测量装置I的区段，所述多功能测量装置I通过局部未覆盖的壳体3来描绘，图中显示了更大的外壳15，所述外壳15包住壳体3，壳体3的内部具有环形绕组2。多功能测量装置I插入到所述更大的外壳15中以提供对所述多功能测量装置I的更好的机械保护。内部绕组2和外部绕组4的绕组都优选由导电线材制成，所述导电线材是外部绝缘的，使得能够利用半传导性的或传导性的罩来对内部绕组2和外部绕组4都提供电屏蔽。内部绕组2能够绕塑性的、半传导性或传导性的、但非铁磁性的芯部的材料卷绕。壳体3能够由绝缘材料、例如塑料制成，或者由半传导性或传导性的材料制成。内部绕组2和外部绕组4是测量装置的两个测量元件。优选地，这些测量元件的每一者均具有不同的参数、等级或精度设计。由于基于非铁磁芯部线圈设计的外部绕组4和内部绕组2，所述外部绕组和内部绕组，上面的构造对于罗戈夫斯基线圈的设计技术是最合适的。这种非铁磁芯部线圈的设计的优势在于，这两个测量元件不互相影响。因此这两个测量元件能够用于不同的目的，例如一个用于精密测量流经初级电流导体的、在相对较窄的数值范围内的电流，并且另一个用于不如此精确地测量在较宽的数值范围内的同样的电流，例如所述电流的阶跃变化。然而，在本发明的一些实施方式中，对于内部绕组2而言具有铁芯部能够是有益的。在一些应用中，壳体3能够接地以屏蔽内部绕组2。如果需要更好的机械保护，则能够将带有外部绕组4和/或内部绕组2的壳体3插入到至少一个另外的更大的包容外壳中，如果需要更好的电屏蔽，所述更大的罩能够由半传导性或传导性材料制成，或者能够将带有外部绕组4和/或内部绕组2的壳体3进一步插入到半传导性的或传导性的罩中。
权利要求
1.一种多功能测量装置，其特征在于，所述多功能测量装置包括: -壳体(3)，所述壳体(3)具有用于使初级电流导体穿过的孔口(13)， -内部绕组(2)，所述内部绕组(2)围绕所述孔口(13)容纳在所述壳体(3)的内部，用于测量所述初级电流导体(100)中的电流，和 -外部绕组(4)，所述外部绕组(4)围绕所述孔口(13)卷绕在所述壳体(3)上，用于另外的电流测量。
2.根据权利要求1所述的多功能测量装置，其特征在于，所述壳体(3)具有环形形状。
3.根据权利要求2所述的多功能测量装置，其特征在于，所述内部绕组(2)卷绕为环形形状的线圈。
4.根据权利要求1所述的多功能测量装置，其特征在于，所述壳体(3)包括下部部分(7)和上部部分(8)，所述内部绕组(2)容纳在所述壳体(3)的所述下部部分(7)和所述上部部分(8)之间。
5.根据权利要求1所述的多功能测量装置，其特征在于，所述内部绕组(2)包括串联连接的多个线圈(5)，所述线圈(5)卷绕在围绕所述孔口(13)的、呈多边形形状设置的、小的线性芯部上，所述线圈的轴线(200)设置在一平面中，所述平面垂直于穿过所述孔口(13)的所述初级电流导体(100)的轴线(101)，并且所述线圈的轴线(200)切向地围绕穿过所述孔口(13)的所述初级电流导体(100)的所述轴线(101)。
6.根据权利要求2或3所述的多功能测量装置，其特征在于，所述外部绕组(4)和所述内部绕组(2)中的至少一者是基于非铁磁性芯部线圈设计的。
7.根据权利要求1所述的多功能测量装置，其特征在于，所述壳体(3)由电绝缘材料制成。
8.根据权利要求7所述的多功能测量装置，其特征在于，所述壳体(3)由塑性材料制成。
9.根据权利要求1所述的多功能测量装置，其特征在于，所述壳体(3)由半导电性或导电性材料制成，并且所述壳体(3)的所述下部部分(7)和所述上部部分(8)都接地以屏蔽所述内部绕组(2)。
10.根据权利要求5所述的多功能测量装置，其特征在于，所述内部绕组(2)借助对所述内部绕组(2)与所述壳体(3)的内部表面之间的空间进行填充的材料(300)而机械地固定在所述壳体(3)的内部。
11.根据权利要求1所述的多功能测量装置，其特征在于，所述内部绕组(2)卷绕在塑性的、半传导性的或传导性的、但非铁磁性的芯部材料上。
12.根据权利要求1所述的多功能测量装置，其特征在于，所述多功能测量装置包括至少一个另外的更大的外壳(15)，所述外壳(15)包住带有所述外部绕组(4)和/或所述内部绕组(2)的所述壳体(3)。
13.根据权利要求1所述的多功能测量装置，其特征在于，包含所述外部绕组(4)和所述内部绕组(2)中的至少一者的所述壳体(3)插入到半导电性的或导电性的罩中以提供电屏蔽。
全文摘要
一种多功能测量装置，其优选地用于测量在中压开关装置中的初级电流导体中的电流，该多功能测量装置包括壳体(3)，所述壳体(3)具有用于容纳初级电流导体(100)的孔口(13)；内部绕组(2)，所述内部绕组(2)围绕所述孔口(13)容纳在所述壳体(3)的内部，用于测量初级电流导体(100)中的电流；和外部绕组(4)，所述外部绕组(4)围绕所述孔口(13)卷绕在所述壳体(3)上，用于另外的电流测量。
文档编号H01F5/00GK103155057SQ201080069462
公开日2013年6月12日 申请日期2010年10月4日 优先权日2010年10月4日
发明者拉德克·亚沃拉, 亚罗米尔·波泽姆尼, 马雷克·帕夫拉斯 申请人:Abb技术有限公司