专利名称：一种用于测量电缆中电流的传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量电缆中电流的传感器，该类型的传感器包括电路和用于该电路的支架，通过形成环路进行所述测量期间，所述电路用于环绕着电缆，支架具有中断环路的开口，并且支架包括位于开口任一侧上的两个末端，电路包括螺旋状的绕组。
背景技术：
人们知道通过将上述类型的传感器环绕着电缆而布置从而测量工业电流，特别是在低频或中频。电缆作为变压器的初级，而传感器的电路作为变压器的次级。通过测量在变压器的次级中的感应电压的特征，有可能确定在变压器初级即电缆中流通的电流的强度。同样地，文献EP-A-0999565描述了用于测量电流的装置。该装置包括设有以开路线圈形式的磁路的变压器，线圈能够在电缆上闭合，而待测的电流在该电缆里流通。该装置具有的缺点是手动执行绕过电缆之后的线圈的闭合。当通路狭窄时，很难闭合并可引发安全问题。文献FR-A-1478330描述了一种用于通过采用待测量的电流的磁场来测量高达数十万赫兹的工业电流的方法。其包括定直部分的单层低距绕组，回路导线根据其轴线而直接朝向绕组的另一末端返回，所述绕组形成环绕着设法测量强度的电缆的闭合环路。这样的电路被称为Rogowski线圈。后者连接着RC积分器电路，该电路又连接着测量装置。然而，描述的方法要求对绕组手动干预，以使得闭合线圈。这在大量的电缆中是很不容易做到的，并且对于操作者来说可引发安全问题。文献US-A-7253603描述了类似的装置。通过保持�？摹跋呷Α苯饩隽吮匦胧侄蘸舷呷Φ奈侍狻Ｕ饩哂械娜钡闶堑缏酚谑嵌酝獠康绯「用舾校庥锌赡芨扇挪饬�。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于测量电缆中电流的传感器，其执行起来便利安全并且提供了对电流的精确测量。为此，本发明具有一种用于测量前述类型的电缆中电流的传感器，以达到该目的，其中，支架在以下之间是弹性可变形的:-第一位置，其中，支架是静止的并且两个末端基本上是面对面的，和-第二位置，其中，相对于第一位置，两个末端在该位置是相互分开的，支架非常柔软，其是以这样的方式形成的:-通过用手将支架的开口压在电缆上，可使支架从第一位置朝向第二位置变形，从而使电缆从环路的外面穿行到环路的里面，或从环路的里面穿行到环路的外面，以及-一旦电缆已穿过开口，支架就自发地从第二位置返回到第一位置。当环路围绕诸如电缆的元件时，称为该元件在环路的内侧。相反，当环路没有围绕所述元件时，称为该元件在所述环路的外侧。根据特殊实施例，传感器可包括下列特征的一个或根据所有的技术上可能的结合而包括若干个下列特征:-传感器进一步包括固定至支架的把手，以使得将支架的开口压在电缆上；-电路形成包括开口的Rogowski线圈，线圈的开口位于支架的开口的任一侧上；-支架包括沿着所述环路而延伸的室，以使得容纳电路的螺旋状绕组；-支架包括两个外部导引部，以使得当电缆和支架的开口互相抵压着时，引导电缆朝向支架的开口且易于使支架从第一位置朝向第二位置变形，电缆置于环路的外面；-支架包括两个内部导引部，以使得当电缆和支架的开口互相抵压着时，引导电缆朝向支架的开口且易于使支架从第一位置朝向第二位置变形，电缆置于环路的里面；-传感器包括用于将电缆维持在适当位置的元件，用于维持在适当位置的元件位于环路的里面并包括室，以使得相对于电路，在预定位置容纳电缆；-由支架形成的环路基本上在平面里延伸，用于维持在适当位置的元件包括基本上位于所述平面里的两个管状部分，并且每个部分通过两个末端固定到支架，将管状部分综合起来考虑，其在所述平面里具有竖琴形状，竖琴的膨胀部分构成了用于维持在适当位置的元件的室；-传感器进一步包括位于支架末端的里面或上面的两个磁体，两个磁体置于相对的位置，从而当支架处于第一位置时，它们互相施加吸引力。本发明还涉及一种测量电缆中的电流的方法，该方法执行如上所述的传感器并包括下列步骤:-电缆位于环路的外面，支架置于第一位置，支架被手动压在电缆上，电缆在支架的开口的任一侧上与支架接触，以这样的方式从而使支架从第一位置朝向第二位置变形并使电缆进入环路中；以及-在电缆位于环路里面并且支架已返回到第一位置的情况下，通过在电缆中流通的电流测量电路中感应电流的一个或若干个特征，并且采用测量的一个或多个特征推导出在电缆中流通的电流的值。根据特殊的实施例，该方法可进一步包括下列步骤:在电缆位于环路里面且支架位于第一位置的情况下，手动将支架压在电缆上，电缆在支架开口的任一侧上与支架接触，以这种方式从而使支架从第一位置朝向第二位置变形并使电缆退出环路。
通过仔细阅读下面的描述，应能更好地理解本发明，描述以示例的方式单独提供并参照下列附图，其中:图1示出了根据本发明的传感器的正视图；图2示出了根据本发明的执行图1中示出的传感器的方法；图3示出了根据本发明的第二实施例的传感器的正视图；图4示出了在图3中示出的传感器的侧视图；图5示出了执行图3中示出的传感器的方法；图6、7和8示出了构成在图1中示出的传感器的或在图3中示出的传感器的电路的实施例的Rogowski线圈；图9示出了在图3至5中示出的传感器的可选方案。
具体实施例方式图1示出了传感器1，其包括具有螺旋状绕组的电路4、用于该电路的支架6和把手8。支架6和把手8可以是单一材料或两种不同材料做成的单体部件。支架6包括环路形状的槽10，环路基本上根据平面P而延伸。根据垂直于平面P的平面Λ，环路例如是基本上对称的。平面P和Λ根据方向D而被切开。支架6具有中断平面Λ上的环路的开口 12。支架6因此包括分别位于平面Λ的任一侧的两个末端14、16。支架6进一步包括位于开口 12的任一侧的两个外部导引部18、20和位于开口 12的任一侧的两个内部导引部22、24以及用于将位于环路里面的电缆保持在适当位置的元件26。支架6包括两个分支28、30，这些分支开始于支架6的与开口 12相对设置的中间区域32，并根据两个弯曲形状基本上在平面P内延伸，直至末端14、16，这两个弯曲形状相对于平面Δ是相互对称的。有利地，槽10通常是长方形的，根据方向D延伸。根据特殊实施例，槽10基本上是圆形的。支架6在第一位置和第二位置之间是弹性可变形的。在第一位置，支架6是静止的，并且两个末端14、16基本上是面对面的。于是所述环路几乎是关闭的。有利地，将两个末端14、16在第一位置分开，距离小于3mm。例如，两个末端14、16是接触的。在图2中，左边示出的用于传感器I的支架6处于第一位置。在图2中，中间示出的用于传感器I的支架6处于第二位置。在第二位置，两个分支28、30相对于第一位置而相互分开。更确切地说，在该示例中，根据基本上垂直于方向D的方向，支架的两个末端14、16基本上在平面P内相互分开。槽10是由柔性材料制成的，例如由塑料材料制成。槽10包括适合于容纳电路的室。在图1中示出的示例中，槽10具有U形部分。该U形部分根据基本上垂直平面P的方向而打开。根据特殊实施例，槽10可被覆盖，也就是它可包括封闭“U”的护盖。将外部导引部18、20固定在槽的外侧壁34上的开口 12的任一侧。外部导向18、20从平面P中的环路开始放射状延伸。第一外部导引部18在正视图上形状为三角楔形。第二外部导引部20最好处于把手8的延长部分里。在其他方面，把手8于是固定在第二外部导引部20上，并且二者在形状上具有连续性。当操作者将支架按压在位于环路之外的电缆40上时，两个外部导引部18、20均具有用于与电缆接触的导向表面36、38。这两个导向表面36、38向着支架6的开口 12聚合。每个内部导引部22、24均包括在由支架形成的环路里面的斜膜，该膜基本上根据平面P而延伸。每个膜包括在环路里面的导向边缘42、44，从位于支架末端14、16之一的区域延伸至支架的中间区域。两个导向边缘42、44向着支架的开口 12聚合。
当操作者将支架6按压在位于环路里面的电缆40上时，导向边缘42、44用于与电缆40接触。用于将电缆保持在适当位置的元件26位于由支架6形成的环路的里面并且包括室46，以使得在相对于电路4的预定位置容纳电缆40。更精确地说，用于保持在适当位置的元件26包括两个基本上在平面P里延伸的管状部分48、50。管状部分48、50由它们的一末端固定至支架6在中间部分32上，并且由它们的另一末端固定在外部导向22、24之一上。从正视图上看，每个管状部分48、50包括位于支架的中间区域32这一侧的直线部分和位于内部导向22、24这一侧的S形部分。综合考虑，两个管状部分48、50在平面P内具有竖琴形状。将把手8固定在支架6的末端16上，电连接端子A和B位于该末端。根据实施例，把手8基本上在平面P里延伸。有利地，把手根据方向D或根据与方向D形成例如小于或等于30°、最好选择等于约15°的小角度α的方向延伸。把手8是以这样的方式由比支架更坚硬的材料构成的，操作者可通过以下面描述的方式作用于把手8而使支架6变形。此外，把手8是电绝缘的。例如，把手8具有带有U形部分的槽的样子，该部分与支架的槽10在材料方面是连续的。在图1和2示出的示例中，把手8包括用于由操作者把持的基本上为直线的主体部分52和与支架6集成在一起并与主体部分形成钝角的端子部分54。端子部分54最好形成第二外部导引部20。在图1示出的示例中，电路4位于由槽10形成的室中。电路4位于支架6里或位于其上。有利地，电路4延伸越过环路的整个长度，从支架的末端14到另一末端16。参照图6,电路4包括缠绕导线56、输入线58和输出线60。输入线58和输出线60位于把手8里并分别连接到缠绕导线56的输入端子A和输出端子B。有利地，电路4构成比如图6中用图解法示出的Rogowski线圈。输入端子A位于支架的一末端14上。从该输入端子A开始，将电线56有规律地绕着中心核缠绕。绕组是螺旋状的并且延伸越过整个环路。绕组止于位于支架的另一末端16上的点C。从点C开始，电线56通过绕组的内侧返回到输出端子B。当支架6处于第一位置时，绕组的第一线圈和最后线圈在支架6的开口 12的任一侧上彼此面对着。绕组的输入端子A和输出端子B位于支架6的同一末端14上。位于把手8里的电路4的输入线58和输出线60连接着未示出的测量装置。图2示出了根据本发明的执行图1中示出的传感器I的方法。这需要例如测量在电缆40中流通的电流i，该电缆是众多电缆的一部分，例如电气柜或变压器中的电缆引出线。图2中从左至右示出了三个传感器1，它们表示处于三个不同位置的同一个传感器1，在对该传感器操作时，其相继位于电缆40上的位置。在第一步骤，通过采用握持在手里的把手8，以这样的方式将传感器I移位，从而使支架6靠近要测量其电流i的电缆40。这通过图2中左边示出的传感器I而被示出。支架6此时处于第一位置。传感器I的两个外部导引部18、20被设置成使其与电缆40接触，然后将力Fl施加于把手8上，以使得支架6压在电缆40上。作为反作用力，电缆40在外部导引部18、20上施加力，这些力往往将支架6的分支28、30在开口 12处分开，S卩引起支架6向第二位置的弹性变形，如图2的中间图示出的传感器I所示。然后，置于支架的两个末端14、16之间的电缆40进入由支架6形成的环路，并且固定在具有竖琴形状的用于维持在适当位置的元件26的室46中。支架6然后自然地恢复至其静止位置，即第一位置，如图2右侧示出的传感器I所示。然后，支架6和电路4处于环绕着电缆40的准封闭位置。通过使用测量装置，在构成Rogowski线圈的电路4的端子A、B处测量电势V的差值，因为电势V的该差值由在电缆40中流通的电流i感应。根据本身公知的方法,推导出电缆40中流通的电流i。一旦进行测量，就以这样的方式通过推动把手8 (力F2)将电缆40从环路移开，从而按压电缆40抵靠着支架6的内部导向22、24。电缆40退出用于维持在适当位置的元件26的室46，从而与内部导引部22、24的导向表面42、44接触。在内部导向22、24的导向表面42、44上的电缆40的反作用力分开支架6的末端14、16。支架6因此从第一位置变至第二位置，如图2的中间图示出的传感器I所示。电缆40然后穿过支架6的开口 12并置于环路的外面。支架6返回到其第一位置，如图2左侧示出的传感器I所示。由于根据本发明的传感器1，因此，在不直接手工干预支架6的情况下，可能引起电缆40进入并随后引起电缆40退出由支架6形成的环路。因此，操作者的安全性得到改善。电缆40中流通的电流i的测量是准确的，因为当进行测量时，由支架6形成的环路是准闭合的。把手8具有允许操作者保持他的手与进行测量的电缆40以及邻近的电缆60、61、62相隔一定距离的优点，而当把手8整体或部分地由绝缘材料制造时，向操作者提供电绝缘。由于把手8，可通过传感器I触及电缆40，即使对于操作者来说其位于与电缆40平行的若干电缆60、61、62的后面。通过确定与电缆40、60、61、62的方向平行的平面P(支架6的平面)的方向，传感器1可以容易地在电缆40、60、61、62之间起作用。然后，一旦支架6相对于操作者来说位于电缆40的后面，通过把手8实现传感器I绕着轴旋转约90°，从而将传感器I放置在适当的位置，以促使电缆40进入由支架6形成的环路中。把手8在支架6的末端16之一上的相对于方向D具有小角度α的固定有可能促使电缆40分别通过对把手8的拉或推而进入或退出，不必对把手8强行施加弯曲运动。当电路4构成Rogowski线圈时,测量是假定的,基本上与在由支架6形成的环路里面的电缆40的位置无关，并且与位于环路外面的电流流过的其它电缆的存在无关。支架6的槽10有可能保护电路4。内部导向22、24和外部导向18、20易于使电缆40穿过支架6的开口 12，从环路的里面朝着环路的外面，反之亦然。支架6的用于维持在适当位置的元件26由于其室46的原因，确保电缆40相对于支架6因此相对于电路4而位于预定位置。同样地,如果电路4不是理想的Rogowski线圈(对于其来说，位置对测量没有影响)，测量的精度和重复性得到改进。用于维持在适当位置的元件26还可能将传感器I维持在电缆40上，这使得测量时操作者的手是自由的。用于维持在适当位置的元件26具有如上文描述的竖琴形状，其产生保持力，当两个末端14、16互相分开时，该保持力有助于使支架6返回到第一位置。图3至5示出了本发明的第二实施例。图3示出了传感器100的正视图，图4示出了侧视图。保留相同的附图标记用于结构上与第一实施例的那些元件相同的元件。将不再对后者进行详细描述。传感器100的主要不同在于把手108没有固定在支架的一末端上，而是固定在区域32里，该区域沿直径与支架6的开口 12基本上是相对置的。传感器100包括两个外部导引部118、120，每个导引部均独立于把手108，该把手
基本上是直线的。根据特殊的实施例，两个外部导引部118、120没有在由支架6形成的环路的平面P里延伸，而是每个均与该平面形成给定的角度β，两个外部导引部118、120位于平面P的任一侧。由于把手108的位置，调整电路104，以使得输入端子A和输出端子B位于支架6的中间部分32上。为了促使电缆40进入由支架6形成的环路，不是如第一实施例中那样拉动把手108从而按压支架6抵靠着电缆40，而是推动把手108从而施加该压力，如图5中所示。当将支架6压在电缆40上从而促使后者进入由支架6形成的环路里面时，支架6因而以特殊的方式变形。实际上，支架的末端14、16没有在平面P内彼此分离，而是基本上垂直于平面P。同样地，在从第一位置朝向第二位置的变形时，支架6的中间区域32不是如第一实施例中那样发生弯曲，而是发生扭曲。图7和8示出了用于图3至5中示出的第二实施例中的电路104、204的两种可能的形式。这些电路104、204也是Rogowski线圈。同样的元件保留相同的附图标记并且仅将会描述不同的元件。在图7中，第一螺旋状绕组156离开输入端子A并跟随支架6的分支28至位于分支28的末端的点Cl。第二螺旋状绕组158离开输入端子A并跟随支架6的另一个分支30至位于正在表述的分支30的末端的点C2。连接线160穿过两个绕组156、158的里面将两点Cl、C2连接起来。输出端子B位于两个绕组156、158之间的连接线160上。确定绕组156,158的线圈的方向，从而互相建设性地添加两个绕组156、158中的感应电动势，以使得在端子A和B之间形成电压V。在图8中，第一螺旋状绕组256留下输入端子A并跟随支架6的分支28至位于分支28的末端的点Cl。第二螺旋状绕组258留下输出端子B并跟随支架6的另一个分支30至位于正在表述的分支30的末端的点C2。连接线260穿过两个绕组256、258的里面将两点Cl、C2连接起来。确定绕组256、258的线圈的方向，从而互相添加两个绕组256、258中的感应电动势，以使得在端子A和B之间形成电压V。图9示出了根据发明的传感器200，其是在图3至5中示出的传感器100的可选方案。相同的附图标记用于类似的元件，将不再对这些元件进行描述。传感器200不同于传感器100的事实在于其进一步包括位于支架6的末端14、16里面的两个磁体202、204。磁体202、204例如是两个永久磁体。以这样的方式放置磁体202、204，当支架6处于第一位置时，它们彼此相互吸引。同样地，磁体202、204施加作用力，往往将两个末端14、16集合在一起，特别是当它们彼此相距不太远时，并且在支架6的第一位置，往往闭合由支架6形成的环路。或者，不是将电路4限定在置于支架6中的槽10里，而是通过其它工具将其固定支架6上。
权利要求
1.一种用于测量电缆(40)中电流⑴的传感器(1、100、200)，传感器⑴包括电路(4,104,204)和用于该电路的支架(6)，在通过形成环路进行所述测量期间，电路(4、104、204)用于环绕着电缆(40)，支架(6)具有中断环路的开口(12)并且支架(6)包括位于开口(12)的任一侧上的两个末端(14、16)，电路(4,104,204)包括螺旋状的绕组(56、156、158、256、258)，传感器(1、100)特征在于支架(6)在以下位置之间是弹性可变形的: -第一位置，其中，支架是静止的并且两个末端(14、16)基本上是面对面的，和 -第二位置，其中，相对于第一位置，两个末端(14、16)是相互分开的， 支架(6)足够柔软，其是以这样的方式形成的: -通过用手将支架(6)的开口(12)压在电缆(40)上，可使支架(6)从第一位置朝向第二位置变形，以这样的方式从而促使电缆(40)从环路的外面朝向环路的里面穿过，或从环路的里面朝向环路的外面穿过，以及 -一旦电缆(40)已穿过开口(12)，支架(6)就自发地从第二位置回到第一位置。
2.根据权利要求1所述的传感器(1、100、200)，其特征在于，其进一步包括固定到支架的把手，以使得将支架(6)的开口(12)按压在电缆上。
3.根据权利要求1或2所述的传感器(1、100、200)，其特征在于，电路(4、104、204)形成包括开口的Rogowski线圈，线圈的开口位于支架(6)的开口(12)的任一侧上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器(1、100、200)，其特征在于，支架(6)包括沿着所述环路而延伸的室，从而容纳电路(4、104、204)的螺旋状绕组(56、156、158、256、258)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器(1、100、200)，其特征在于，支架(6)包括两个外部导引部(18、20、118、120)，以使得在电缆(40)置于环路的外面的情况下，当电缆(40)和支架的开口(12)互相抵压着时，将电缆(40)引导向支架(6)的开口(12)且易于使支架(6)从第一位置朝向第二位置变形。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的传感器(1、100、200)，其特征在于，支架(6)包括两个内部导引部(22、24)，以使得在电缆(40)置于环路的里面的情况下，当电缆(40)和支架的开口互相抵压着时，将电缆(40)引导向支架(6)的开口(12)且易于使支架(6)从第一位置朝向第二位置变形。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的传感器(1、100、200)，其特征在于，其包括用于将电缆(40)维持在适当位置的元件(26)，用于维持在适当位置的元件(26)位于环路的里面并包括室(46)，以使得相对于电路(4、104、204)，在预定位置容纳电缆(40)。
8.根据权利要求7所述的传感器(1、100、200)，其特征在于，由支架(6)形成的环路基本上在平面(P)里延伸，用于维持在适当位置的元件(26)包括基本上位于所述平面(P)里的两个管状部分(48、50)，并且每个部分通过两个末端固定到支架￠)，将管状部分(48、50)综合起来考虑，其在所述平面(P)里具有竖琴形状，竖琴的膨胀部分构成了用于维持在适当位置的元件(26)的室(46)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的传感器(200)，其特征在于，其进一步包括位于支架(6)的末端(14、16)内或上的两个磁体(202、204)，两个磁体(202、204)置于相对的位置，从而当支架(6)处于第一位置时，它们互相施加吸引力。
10.一种用于测量在电缆(40)中流通的电流(i)的方法，其特征在于，其执行如前述权利要求中任一项所述的传感器(1、100、200)，并包括下列步骤: -在电缆(40)位于环路的外面且支架(6)置于第一位置的情况下，手动将支架(6)按压在电缆(40)上，电缆(40)在支架的开口(12)的任一侧上与支架(6)接触，以这样的方式从而使支架(6)从第一位置朝向第二位置变形并促使电缆(40)进入环路中；以及 -周电缆(40)位于环路里面且支架￠)已返回到第一位置的情况下，在电缆(40)中流通的电流⑴在电路(4、104、204)中感应出电流(i)，测量该电流的一个或若干个特征，并且采用测量的一个或多个特征推导出在电缆中流通的电流的值。
11.如在前述权利要求中所述的测量方法，其特征在于，其进一步包括下列步骤:在电缆(40)位于环路的里面且支架(6)位于第一位置的情况下，手动将支架(6)按压在电缆上，电缆在支架的开口(12)的任一侧上与支架(6)接触，以这样的方式从而使支架(6)从第一位置朝向 第二位置变形并且促使电缆(40)从环路中退出。
全文摘要
本发明涉及一种用于测量电缆中电流的传感器(1)，其包括电路(4)和用于该电路的支架(6)，支架具有开口(12)并包括位于开口任一侧上的两个末端(14、16)，电路包括螺旋状的绕组。支架在第一位置和第二位置之间是弹性可变形的，在第一位置，支架是静止的并且两个末端基本上是面对面的，而在第二位置两个末端在第二位置是相互分开的，支架非常柔软，通过用手按压支架的开口抵靠着电缆，可使支架从第一位置朝向第二位置变形，以这样的方式从而使电缆从环路的外面穿过朝向环路的里面，或从环路的里面朝向环路的外面，以及一旦电缆已穿过开口，支架就自然地从第二位置回到第一位置。本发明还涉及一种用于测量电缆中电流的相应的方法。
文档编号G01R19/00GK103197116SQ20121059872
公开日2013年7月10日 申请日期2012年11月12日 优先权日2011年11月10日
发明者F·沃特洛特, E·康蒂尼, A·莫鲁克斯, M·克莱门斯 申请人:施耐德电器工业公司
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