電弧爐專用大電流測量羅氏（空芯）線圈

一、 背景技術(shù)
本電流傳感器是專用于電弧爐電流測量的羅氏（空芯）線圈。電弧爐電流的穩(wěn)定性控制是保證電弧爐能效比的重要手段，因此電流的準(zhǔn)確、可靠測量具有重要作用。電弧爐電流的特點如下：
1、由于電弧爐功率較大，其變壓器輸出的電流較大，并且測量的動態(tài)范圍寬。如果采用一般的變壓器二次短路型的電流互感器，鐵芯體積極為龐大，重量重，造價高。
2、為了達到較好的控制效果，要求測量的響應(yīng)快。
3、為了安裝方便，要求采用鉗型互感器。
二、 測量基本原理：
空芯線圈又稱Rogowski線圈，是在1912年由科學(xué)家首先提出。與傳統(tǒng)CT不同，Rogowski線圈是將漆包線均勻的繞制在一個非磁性骨架上而制成，由于骨架為非鐵磁材料，理論上，傳感器在幾A到幾百千安的范圍內(nèi)仍然具有優(yōu)良的線性。
Rogowski線圈的測量準(zhǔn)確度取決于一個穩(wěn)定的互感常數(shù)M。為了獲得理想狀態(tài)下的空芯線圈，制作時必須遵循以下3個條件：
單位骨架長度上的線圈密度恒定；（難易程度：較難達到）
每一匝線圈的橫截面與中心線垂直；（難易程度：極難達到）
骨架截面積恒定；（難易程度：選用溫度系數(shù)好的骨架材料，一般可以達到）
上述條件對繞制工藝提出了的要求。實際上，即使采用自動化程度很高的繞線機，也難以滿足上述條件。
由此引起的主要問題是：
線圈對外磁場干擾很敏感：例如，鄰相電流的干擾；空間電磁場的干擾；被測導(dǎo)線不在中心孔引起的磁場分布不均勻等，因而測量的精度不高。
線圈的可靠性不高：由于線圈工作溫度變化范圍可能高達60-100℃，引起繞制的漆包線分布不均勻，受力后拉伸超過一定的極限斷裂，造成線圈短線，輸出無信號，這是已被實踐驗證的較常見的故障。
雖然目前的一些生產(chǎn)廠家采取了繞制手段及工藝等方面的改進，但是上述問題仍然沒有得到很好的解決。主要原因就是用手工繞制的Rogowski線圈和理想狀態(tài)下的線圈相差甚遠，只要是手工或機械繞制，均不可避免地存在上述問題。
三、本公司的解決方案：
傳統(tǒng)的手工繞制Rogowski 線圈制造方法必須摒棄，才能克服上述性能上的問題，達到理想Rogowski 線圈的性能。
經(jīng)過多年的潛心研究，本公司創(chuàng)造出一種不同于以往的線圈結(jié)構(gòu)及制造方法（已獲得國家發(fā)明，號：ZL 2003 1 0111625.7），其技術(shù)居于水平。采用該方法，線圈的制造采用機器實現(xiàn)，沒有任何人工的操作，也不是采用銅線繞制，因而和傳統(tǒng)方法制造的空芯線圈相比較，具有以下的性能優(yōu)勢：
由性的空芯線圈結(jié)構(gòu)決定的的抗電磁干擾能力；
由性的空芯線圈結(jié)構(gòu)決定的的可靠性，克服斷線故障；
優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性：在高達100度的溫度變化范圍內(nèi)，測量的溫度穩(wěn)定性優(yōu)于0.2％。
測量精度比傳統(tǒng)方法提高1-2個數(shù)量級，被測電流小至10A時，精度仍可達到0.2級；
四、技術(shù)指標(biāo)：
一次額定電流：30A 以上，上限不限
測量精度等級：0.1；0.2（S）; 0.5（S）;1
二次額定輸出：兩種可選：
A ： 經(jīng)過光纖隔離傳輸后的與被測電流成正比的模擬電壓信號，大小可根據(jù)用戶要求調(diào)整，推薦應(yīng)用在電磁干擾特別嚴重的應(yīng)用場合。
抗干擾性能：滿足四級快速瞬變(國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17626.4-1998和國家標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-4-4)，
B：4-20mA
安裝方式：鉗型，不需斷開被測導(dǎo)線
五、本產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
本產(chǎn)品滿足的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：
IEC標(biāo)準(zhǔn)：IEC60044-8；
國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 20840.8-2007