Rogo wski线圈热膨胀效应产生测量误差的计算

热膨胀使Rogowski线圈尺寸变化进而改变线圈互感是电子电流互感器出现测量误差的原因之一。为定量分析计算热膨胀对Rogowski线圈的影响,采用理论分析与推导的方法得出常见类型Rogowski线圈骨架热系数和绕组热系数的计算公式。计算表明,圆形、矩形和跑道型截面Rogowski线圈骨架的热系数等同其材料热膨胀系数;线圈绕组的热系数近似2倍于其材料热膨胀系数。这种基于线圈热系数概念建立的热膨胀误差计算模型可用于设计高精度Rogowski线圈。     

Rogowski线圈的结构与电磁参数的研究

电流互感器是电力系统中的重要设备,对电力系统的正常运行和精确计量起着十分重要的作用。随着国民经济的发展,各种供电电压等级不断出现,对电力系统的测量和保护准确度要求不断提高。Rogowski线圈主要用在测量交流大电流、脉冲电流、电力系统中的暂态电流等方面,它具有输出功率低、结构简单、线性度良好等特点。分析了3种不同截面形状(矩形、圆形和跑道形)的Rogowski线圈,针对不同截面形状的线圈建立了不同的数学模型,研究了Rogowski线圈结构参数(如线圈宽度、厚度和中心半径)和电磁参数(如线圈自感、互感和内阻)之间的关系。通过MATLAB软件对Rogowski线圈进行的仿真研究证明:从结构上来看,圆形截面的Rogowski线圈最优,跑道形次之,矩形最差。     

双面对称布线印制电路板型Rogowski线圈

印制电路板(PCB)型Rogowski线圈广泛用作复杂电磁环境下的电流测量传感头,其性能决定着电流测量的灵敏性和精确度。针对传统直连结构PCB型Rogowski线圈的不足,设计了一种双面对称布线PCB型Ro-gowski线圈,在PCB板双面均匀密布沿半径方向且两端带导孔的直连铜箔,通过外径导孔处小段圆弧连接布线铜箔呈对称结构,使得线圈结构对称且单匝线圈垂直于PCB板面并指向轴心;在输出端设置与绕线方向相反的回线以抵消垂直PCB平面的杂散磁场干扰。计算了线圈的电磁参数,研究了被测载流导线偏离线圈轴线及线圈外存在干扰电流时线圈与被测载流导体间的互感特性并测试了其互感值。实验测试结果与理论计算值相符,表明该PCB型Rogowski线圈一致性好,抗干扰性能强,适合于用作外界杂散磁场复杂情况下的电流测量传感头。     

高压直流电子式电流互感器Rogowski线圈研究

为实现高压直流系列产品国产化,从高压直流电子式电流互感器(electronic current transformer,ECT)的传感部分核心器件——Rogowski线圈的研究着手,分析Rogowski线圈的原理和特点,提出一种适用于高压直流ECT的Rogowski线圈设计方案,介绍其规格参数、制作及安装等。频率响应试验证明Rogowski线圈对各频率谐波电流的幅值测量误差在0.2%以内,线圈响应灵敏度试验证明Rogowski线圈的相位误差在200μs以内,该线圈的设计性能均满足国际标准要求,验证了Rogowski线圈设计方案具有测量精度高、功率输出低、结构简单、线性良好、测量值易于数字化输出等优良特性,为该产品的国产化实现提供了技术依据。     

新型传统Rogowski线圈的设计与研究

针对传统Rogowski线圈测量小电流存在的一些精度及灵敏度低等性能问题,提出一种具有高精度、高灵敏度结构的新型传统Rogowski线圈电流互感器。该互感器由一块印制电路板(PCB)和4个迷你版的传统Rogowski线圈组成。简单阐述了Rogowski线圈的基本工作原理,并对新线圈的结构与部件进行详细讲解。给出了新结构Rogowski线圈的互感系数、自感和电阻计算方法。通过Matlab软件分析线圈的幅频、相频特性,工频实验测试结果表明线圈具有良好的线性度,对小电流(100 A以下)测量的精度和灵敏度有较大提高,对进一步推广Rogowski线圈在电力系统中的应用具有重要意义。     

Rogowski线圈仿真的分裂算法

为了解罗氏线圈的动态特性,基于分布参数模型研究了一种Rogowski线圈仿真的分裂算法。该法将Ro-gowski线圈等分成若干段,提出每段Rogowski线圈离散时间的等效动态电源模型和Rogowski线圈的离散时间电路模型。该模型在任意长时间内与Rogowski线圈等效,而非在一个积分步长内,这降低了仿真的计算量;描述此模型的参数具有明确的物理含义,不仅可以通过计算求得,也可以通过测量确定,且具有最简单的电路结构和数学描述,可方便地应用于电流互感器装置的仿真之中。提出的方法适用于对均匀和非均匀绕包的罗氏线圈进行高精度的仿真,且方法简单、计算量少,易于实现编程,为罗式线圈电流互感器的研制提供了有效的仿真手段。     

Rogowski线圈频率特性分析及拓宽频带方法

针对常规电流互感器呈现的不足，提出了用Rogowski线圈作为混合式光电电流互感器(HOCT)的传感头器件。根据Rogowski线圈测量原理，分析了Rogowski线圈的等效电路，对两种类型(外积分型和自积分型)Rogowski线圈测量系统的频率特性进行了分析，并就如何拓宽Rogowski线圈频带、提高线圈暂态性能进行了研究，提出了相应的改善方法。     

电流互感器饱和过程分析及对策

对传统的电磁型电流互感器的饱和过程进行分析,论述了几种防止电流互感器饱和的对策,例如增大电流互感器变比;减小电流互感器二次负载;采用由洛高夫斯基线圈(Rogowski线圈)原理制成的电流互感器。介绍了由Rogowski线圈原理制成的电流互感器。     

Rogowski线圈的结构、电磁参数对其性能影响的研究

分析了Rogowski线圈结构参数(如线圈宽度、厚度和中心半径)和电磁参数(如线圈自感、互感和内阻)之间的关系以及它们对线圈动态特性(时域和频域特性)的影响。利用MATLAB软件和等值电路对Rogowski线圈进行了仿真研究。经过实验验证所得出的有关优选Rogowski线圈电磁和结构参数的方法,对于快速设计具有合理结构、最优电磁参数和良好动态特性的Rogowski线圈具有理论指导作用。     

基于Rogowski线圈的电流互感器校验研究

介绍了一种用给等安匝线圈施加小电流来模拟电器试验时的大电流,通过测量等安匝线圈相对稳定的小电流,并以此为基准来校准Rogowski线圈电流互感器。使得校验Rogowski线圈电流互感器变得简单、方便。     

基于自积分Rogowski线圈的脉冲电流传感器的建模研究

自积分式Rogowski线圈的体积小、频率响应高,是测量脉冲大电流信号的理想手段。本文分析了Rogowski线圈测量脉冲电流的原理,建立了自积分式Rogowski线圈分布式参数模型,分析了影响线圈频率特性的主要因素,采用电磁场数值分析方法建立了线圈三维电磁场模型,提取了线圈的电感、电容参数。利用求取的参数及等效电路,对其开环特性、闭环转移阻抗及相关影响因素进行仿真,仿真与实验结果对比表明了所建立电路模型的合理性,同时验证了参数的准确性。     

新型螺旋管空心线圈电流互感器

空心线圈电流互感器无磁饱和,但感应信号小,易受外界电磁干扰。为解决此问题,提出一种新型螺旋绕线串接结构的空心线圈传感头,其互感系数大并能有效抗外界电磁干扰。文中介绍了其基本结构和工作原理,建立相应的数学模型,详细论述其电磁参数的计算方法,对自制的实验模型进行了线性度与抗干扰测试实验,对其频率特性进行了仿真分析。实验和仿真结果表明,其线性度好、抗干扰能力强、响应速度快、测量频率范围宽、动态范围大,理论上可以满足用于电力系统的电流互感器的要求。     

热膨胀对Rogowski线圈测量准确度的影响

Rogowski线圈主要用在测量交流电流、脉冲电流、电力系统中的暂态电流等方面.它具有输出功率低、结构简单、线性度良好等优点.当周围温度变化,热膨胀会改变线圈的截面面积.为了分析热膨胀对Rogowski线圈测量准确度的影响,引入了一个描述单位温度变化线圈感应电压的比率误差的参数,得出了计算热膨胀引起的电压比率误差的数学模型,分析了矩形截面线圈和圆形截面线圈以便于比较热膨胀对不同截面形状线圈测量准确度的影响.试验数据表明,电压的比率误差随温度的变化趋势与理论分析一致;由线圈的缠绕线和骨架引起的误差总和包括在测量误差之内.这对于设计高准确度的Rogowski线圈是非常有用的.     

印制板式Rogowski线圈研究

为了增强印制板式Rogowski线圈拾取感应信号的能力,有效提高其信噪比,将具有相同结构的Rogowski线圈顺次串联并分别获得顺串单、双面板Rogowski线圈后,分析了由单面板构造的顺串单面板传感器的计算模型和等效模型,对比研究了顺串单、双面板Rogowski线圈的阻抗、相频、自感系数和内阻等重要电气参数随着被测电流频率的变化特性,推导了顺串单、双面板Rogowski线圈的最佳阻尼电阻的计算模型,提出了用于判断顺串单、双面板Rogowski线圈测量脉冲大电流的结果有效性的方法及其判据。研究表明,取印制板线圈的顺次串联方式有利于提高传感器的信噪比。     

基于电磁感应能力的Rogowski线圈结构参数选取研究

以Rogowski线圈的电流测量原理为基础,建立了骨架截面为圆形和矩形时线圈结构参数影响其电磁感应能力的相关数学模型,并进行了仿真研究。结果表明,圆形线圈的互感系数相对误差较小,有利于获取更准确的电流值;增大线圈的骨架直径和中心直径,能使线圈的感应信号增强,但必须控制两者的比例值。最后,提出了线圈结构参数的选用方法,并结合实例对研究结果的有效性进行了验证,为快速、合理地选用Rogowski线圈提供有力的指导。     

电流互感器三维磁场分析与互感计算

用三维有限元方法分析计算了几类电流互感器的三维磁场和互感系数.采用有限元商用软件包Ansoft,基于能量摄动法计算得到罗氏线圈、含线性铁心电流互感器以及含非线性铁心电流互感器在不同参数下的互感系数,并进一步分析得到其变化规律.该方法简单易行,可用于计算规则、不规则形状电流互感器电感参数.对于圆形和矩形罗氏线圈,有限元法...     

一种ICPT系统松耦合线圈尺寸匹配的设计方法

传统ICPT系统中,松耦合变压器的发射线圈（Tx）尺寸与接收线圈（Rx）尺寸的最优匹配参数的求取,一般通过系统建模来推出Tx和Rx间的互感,并辅以大量实验来获得,既缺少理论依据又浪费人力物力。针对这一问题,提出了一种通过仿真观察Rx中电流密度变化规律来获得Tx和Rx尺寸最优匹配参数的设计方法。首先求取单管逆变ICPT系统之原边并联副边并联（PP）结构下的系统去耦等效电路模型,据此推导出Rx上的电流密度与互感、系统传输功率及效率的关系;据此利用有限元仿真软件对Rx线圈电流密度随Tx线圈内外半径变化的规律进行了仿真,对Rx线圈电流密度及磁耦合线圈互感值随Tx线圈内外径半径变化的规律进行了仿真,并对Rx电流密度与互感变化对应的规律进行了对比。综合仿真结果确定了松耦合线圈最优尺寸下,Tx与Rx外径比值,该参数与企业通过实验总结出的经验值相吻合。     

介绍电能测量芯片ADE7753及其在电子式互感器中的应用

ADE7753是Analog Device公司研制生产的高精度电能测量芯片,其适合基于Rogowski互感原理的测量系统。介绍了ADE753的结构特点和工作原理及电子式互感器的采集系统,并给出了ADE7753在电子式互感器中的应用电路。