CN109613317A - 高精度罗氏线圈 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度罗氏线圈，包括由内至外依次设置的点火线、漆包线及硅胶管构成的环状体，漆包线绕设在点火线上，点火线及漆包线的两端通过接头连接，接头内设置补偿线圈及引出线，补偿线圈的一端与漆包线相连、另一端与引出线相连；点火线其环状内侧设置柔性骨架，柔性骨架其环内壁固定设置四个以罗氏线圈中心呈环形阵列布置的弹簧，弹簧的一端固定在柔性骨架表面，弹簧的另一端固定设置弧形弹性托板，每个弧形弹性托板其朝向柔性骨架环内壁的中部固定连接一根连接绳，连接绳的另一端穿过柔性骨架、点火线、漆包线及硅胶管后伸出硅胶管。本发明通过带刻度的标识绳能便于调整导线中心轴线对中，设计巧妙但结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种高精度罗氏线圈。
背景技术
随着社会经济的发展，电能作为现代社会的主要能源，与人民的生活和生产建设的关系愈加密切。伴随着超高压和特高压输变电技术的迅速发展，电力设备容量及数量大幅增加，电力网规模逐步扩大。现代电力***的运行在保证合格供电质量的同时，还要保证稳定可靠的发供电能力。电力变压器是电力***中最重要的设备之一，提高电力变压器的运行可靠性显得尤为重要。对变压器进行在线监测可以及时的发现变压器故障，进行事故预警，从而避免造成重大事故，大大提高电力变压器的可靠性，也能为变压器故障后检修提供主要的参考信息，节省检修成本，对整个电力工业而言具有重大的意义。罗氏线圈应用而生，罗氏线圈本身不可能是完全理想的器件，由制造工艺、安装方式等等都会造成一定的相位误差。另外一个很重要的原因是无法使得被测导体的中心轴线与罗氏线圈的中心轴线很好地重合，这是造成精度不准的一个重要原因；目前的提高精度方式有：均匀布线，增加漆包线的绕线密度，增设回线匝等；均匀布线及增加漆包线的绕线密度能够对于平行干扰磁场起到很好的抑制作用来起到提高精度的作用；增设回线匝能够对于轴向干扰磁场(因为罗氏线圈从轴向方向看，线圈即使再致密，也只是一匝线圈，因此只要在线圈周围存在平行于线圈平面的电流回路，其产生的轴向磁场就会在线圈两端产生感应电动势，影响线圈的测量精度)起到很好的抑制作用来起到提高精度；目前为了保证导线中心轴线与罗氏线圈中心轴线重合往往采用罗氏线圈环内径基本等于导线外径的方式实现，但这样只能针对同一直径的导线的测量。
公开号为CN 101625377A的专利：一种高精度开口式罗氏线圈，它包括至少一层PCB板，每层PCB板由两个相对设置的板组成；两个板之间设有间距，两个板的端开口为常开开口；所述PCB板上设有线圈，线圈由刻在PCB板上下面上的导线以及连接上下面导线的导线柱构成；在所述常开开口处设有信号输出端；两个板的线圈由连接线串联连接。木发明与传统的开口式罗氏线圈相比，具有体积小、重量轻，便于安装携带等特点。而且通过均匀布线、回线布置等措施来消除相互间干扰，其精度可以达到0.05级。其有效消除了垂直于线圈平面外界干扰磁场的影响，平板型空芯线圈采用了镜像布置这一有效的“回线”措施，最大程度地消除了外界磁场的潜在影响，但仍然不能解决导线中心轴线与罗氏线圈中心轴线不重合的问题。授权公告号为CN 207947157U的专利：一种含校准线圈的高精度PCB罗氏线圈，在印刷电路板上、下、左右、四个方位对称安装四个补偿绕组，所述补偿绕组构成校准线圈。校准线圈的四个补偿绕组垂直且均匀的分布于印刷电路板的上下左右四个位置，是印刷在电路板上的铜线装置。所述补偿绕组与基板垂直对称，补偿绕组通过电路图直接加到印刷电路板上。所述补偿绕组为螺旋形状。所述印刷电路板为双层印刷电路板，每层印刷电路都均匀布置有线圈，每层的线圈通过过孔连接。该罗氏线圈包括回线装置，所述回线装置包括线圈骨架，在线圈骨架上绕弯一圈、再反向绕一圈。本发明在原来PCB罗氏线圈的测量装置基础上添加一个校准线圈，可以使导体偏心的影响降到最小，从而增加了测量电流时的精确度。其通过上下左右两对共四个补偿线圈设置的方式起到确保导体其中心轴线与罗氏线圈的中心轴线很好地重合，但这样使得调整过程比较长，操作不便。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种高精度罗氏线圈，能便于调整导线中心轴线对中，设计巧妙但结构简单，调整也容易方便；在位置误差和精度上都提高了很多，实用性也很强，结构的复杂度相对普通的罗氏线圈也没有增加太大的工艺流程，但是在电力测量方面将会是一个质的突破，为电力***保驾护航。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种高精度罗氏线圈，包括由内至外依次设置的点火线、漆包线及硅胶管构成的环状体，漆包线绕设在点火线上，点火线及漆包线的两端通过接头连接，接头内设置补偿线圈及引出线，补偿线圈的一端与漆包线相连、另一端与引出线相连；点火线其环状内侧设置柔性骨架，柔性骨架其环内壁固定设置四个以罗氏线圈中心呈环形阵列布置的弹簧，弹簧的一端固定在柔性骨架表面，弹簧的另一端固定设置弧形弹性托板，每个弧形弹性托板其朝向柔性骨架环内壁的中部固定连接一根连接绳，连接绳的另一端穿过柔性骨架、点火线、漆包线及硅胶管后伸出硅胶管。在使用罗氏线圈时只要导线是对中的，则四根连接绳的伸出长度是相等的，这样就能够能针对不同直径的导线其电流的测量并能保证导线中心轴线与罗氏线圈中心轴线重合，避免了相位误差，极大地提高了测量精度。构思巧妙但结构简单且调整容易。
进一步的技术方案是，四根连接绳的长度相等且伸出硅胶管的部分上设有标识层，柔性骨架、点火线、漆包线及硅胶管上设置连接绳穿过的通孔。这样只需根据标识层(标识层上设置刻度可以清晰显示连接绳的伸出长度)上的数字就能知道连接绳的伸出长度是否相等，相等的话则说明导线中心轴线与罗氏线圈中心轴线重合，避免了相位误差，极大地提高了测量精度。穿孔的设置是为了保证每根连接绳其伸缩的路径长度是相同的，也是保证了本连接绳的设置其调整及显示过程更精确。
进一步的技术方案是，柔性骨架其环内壁固定设置两个半环状的弹性棉条，两个弹性棉条内共设置四个以罗氏线圈中心呈环形阵列布置的连接绳导向套，连接绳导向套的一端固定设置在柔性骨架的环内壁上，连接绳导向套的高度与弹性棉条的厚度相匹配，连接绳导向套呈管状，所述通孔设有两个，两个通孔之间设置连接绳的圆弧通道，连接绳的通道避开点火线及漆包线设置。圆弧通道的设置一方面避免连接绳在随弹簧伸缩时每根连接绳的经过路径长度不同导致误差，另一方面还可以避免连接绳刮碰到点火线、漆包线等而导致罗氏线圈的失灵或损坏。
本发明还提供的技术方案是：高精度罗氏线圈，包括由内至外依次设置的点火线、漆包线及硅胶管构成的环状体，漆包线绕设在点火线上，点火线及漆包线的两端通过接头连接，接头内设置补偿线圈及引出线，补偿线圈的一端与漆包线相连、另一端与引出线相连；点火线其环状内侧设置柔性骨架，柔性骨架其环内壁固定设置四个以罗氏线圈中心呈环形阵列布置的弹簧，弹簧的一端连接在柔性骨架表面，弹簧的另一端连接硬性导线卡块，硬性导线卡块其靠近柔性骨架的一端设置连接结构，柔性骨架上设置与连接结构适配的连接孔。硬性导线卡块的设置能够保证夹着的导线一定是与罗氏线圈的中心轴线对中的，不过这种方式就是只能针对同一直径的导线，在未测量时硬性导线卡块与柔性骨架为一个虚连接的状态，而在测量时导线进入罗氏线圈中部后则将硬性导线卡块固定连接在柔性骨架上，便于安装测量，设计构思较好。
进一步的技术方案为，硬性导线卡块其远离柔性骨架的一端设置橡胶垫片，橡胶垫片内设置压力传感器。这样可以进一步保证对中的准确性，只要四个压力传感器的数值相同就说明导线中心轴线与罗氏线圈中心轴线重合，避免了相位误差，极大地提高了测量精度。
进一步的技术方案为，连接结构为向硬性导线卡块端部外部延伸设置的楔形卡板，所述连接孔的形状与楔形卡板相适配；所述弹簧的一端固定连接在柔性骨架表面，弹簧的另一端固定连接硬性导线卡块。通过楔形卡板与连接孔的卡接形式实现硬性导线卡块与柔性骨架的连接。罗氏线圈通过两端铰接在骨架上(在测量时通过转动一段的方式使得罗氏线圈形成开口将被测导体置于罗氏线圈中心后再合上) 的方式为本领域常规技术手段，在此不赘述。
进一步的技术方案为，连接结构为设置在硬性导线卡块端部的外螺纹，所述连接孔为与外螺纹适配的螺纹孔；所述弹簧的一端转动连接在柔性骨架表面，弹簧的另一端转动连接在硬性导线卡块上，柔性骨架表面及硬性导线卡块上设置圆孔，弹簧的两端分别固定设置圆片，两个圆片分别位于柔性骨架的圆孔内及硬性导线卡块的圆孔内。通过螺纹连接的方式实现硬性导线卡块与柔性骨架的连接，弹簧转动连接的设置则避免弹簧在硬性导线卡块拧紧固定时弹簧被带动而拧转使得弹簧失灵或弹簧的使用寿命下降。
本发明的优点和有益效果在于：通过带刻度的标识绳能便于调整导线中心轴线对中，设计巧妙但结构简单；调整也容易方便；在位置误差和精度上都提高了很多，实用性也很强，结构的复杂度相对普通的罗氏线圈也没有增加太大的工艺流程，但是在电力测量方面将会是一个质的突破，为电力***保驾护航。在使用罗氏线圈时只要导线是对中的，则四根连接绳的伸出长度是相等的，这样就能够能针对不同直径的导线其电流的测量并能保证导线中心轴线与罗氏线圈中心轴线重合，避免了相位误差，极大地提高了测量精度。构思巧妙但结构简单且调整容易。只需根据标识层(标识层上设置刻度可以清晰显示连接绳的伸出长度)上的数字就能知道连接绳的伸出长度是否相等，相等的话则说明导线中心轴线与罗氏线圈中心轴线重合，避免了相位误差，极大地提高了测量精度。穿孔的设置是为了保证每根连接绳其伸缩的路径长度是相同的，也是保证了本连接绳的设置其调整及显示过程更精确。圆弧通道的设置一方面避免连接绳在随弹簧伸缩时每根连接绳的经过路径长度不同导致误差，另一方面还可以避免连接绳刮碰到点火线、漆包线等而导致罗氏线圈的失灵或损坏。硬性导线卡块的设置能够保证夹着的导线一定是与罗氏线圈的中心轴线对中的，不过这种方式就是只能针对同一直径的导线，在未测量时硬性导线卡块与柔性骨架为一个虚连接的状态，而在测量时导线进入罗氏线圈中部后则将硬性导线卡块固定连接在柔性骨架上，便于安装测量，设计构思较好。通过螺纹连接的方式实现硬性导线卡块与柔性骨架的连接，弹簧转动连接的设置则避免弹簧在硬性导线卡块拧紧固定时弹簧被带动而拧转使得弹簧失灵或弹簧的使用寿命下降。
附图说明
图1是本发明一种高精度罗氏线圈实施例一的示意图；
图2是图1从接头处展开后的层次结构图；
图3是图1中柔性骨架及其内部的示意图；
图4是图3增加连接绳导向套后的示意图；
图5是图4中柔性骨架的仰视图；
图6是本发明实施例二的示意图；
图7是图6的部分放大示意图。
图中：1、点火线；2、漆包线；3、硅胶管；4、补偿线圈；5、引出线；6、接头；7、柔性骨架；8、弹簧；9、弧形弹性托板；10、连接绳；11、标识层；12、弹性棉条；13、连接绳导向套；14、圆弧通道；15、硬性导线卡块；16、橡胶垫片；17、压力传感器；18、圆片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
如图1至图5所示(为便于图示，图3未示出连接绳导向套)，本发明是一种高精度罗氏线圈，包括由内至外依次设置的点火线1、漆包线2及硅胶管3构成的环状体，漆包线2绕设在点火线1上，点火线1、漆包线2及硅胶管3的两端通过接头6连接，接头6内设置补偿线圈4及引出线5，补偿线圈4的一端与漆包线2相连、另一端与引出线5相连；点火线1其环状内侧设置柔性骨架7，柔性骨架7其环内壁固定设置四个以罗氏线圈中心呈环形阵列布置的弹簧8，弹簧8的一端固定在柔性骨架7表面，弹簧8的另一端固定设置弧形弹性托板9，每个弧形弹性托板9其朝向柔性骨架7环内壁的中部固定连接一根连接绳10，连接绳 10的另一端穿过柔性骨架7、点火线1、漆包线2及硅胶管3后伸出硅胶管3。四根连接绳10的长度相等且伸出硅胶管3的部分上设有标识层 11，柔性骨架7、点火线1、漆包线2及硅胶管3上设置连接绳10穿过的通孔。柔性骨架7其环内壁固定设置两个半环状的弹性棉条12，两个弹性棉条12内共设置四个以罗氏线圈中心呈环形阵列布置的连接绳导向套13，连接绳导向套13的一端固定设置在柔性骨架7的环内壁上，连接绳导向套13的高度与弹性棉条12的厚度相匹配，连接绳导向套13 呈管状，所述通孔设有两个，两个通孔之间设置连接绳10的圆弧通道 14，连接绳10的圆弧通道14避开点火线1及漆包线2设置。
实施例二：
与实施例一的不同在于，如图6、图7所示，柔性骨架7其环内壁固定设置四个以罗氏线圈中心呈环形阵列布置的弹簧8，弹簧8的一端连接在柔性骨架7表面，弹簧8的另一端连接硬性导线卡块15，硬性导线卡块15其靠近柔性骨架7的一端设置连接结构，柔性骨架7上设置与连接结构适配的连接孔。硬性导线卡块15其远离柔性骨架7的一端设置橡胶垫片16，橡胶垫片16内设置压力传感器17。连接结构为设置在硬性导线卡块15端部的外螺纹，所述连接孔为与外螺纹适配的螺纹孔；所述弹簧8的一端转动连接在柔性骨架7表面，弹簧8的另一端转动连接在硬性导线卡块15上，柔性骨架7表面及硬性导线卡块15上设置圆孔，弹簧8的两端分别固定设置圆片18，两个圆片18分别位于柔性骨架7的圆孔内及硬性导线卡块15的圆孔内。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.高精度罗氏线圈，其特征在于，包括由内至外依次设置的点火线、漆包线及硅胶管构成的环状体，漆包线绕设在点火线上，点火线及漆包线的两端通过接头连接，接头内设置补偿线圈及引出线，补偿线圈的一端与漆包线相连、另一端与引出线相连；点火线其环状内侧设置柔性骨架，柔性骨架其环内壁固定设置四个以罗氏线圈中心呈环形阵列布置的弹簧，弹簧的一端固定在柔性骨架表面，弹簧的另一端固定设置弧形弹性托板，每个弧形弹性托板其朝向柔性骨架环内壁的中部固定连接一根连接绳，连接绳的另一端穿过柔性骨架、点火线、漆包线及硅胶管后伸出硅胶管。
2.根据权利要求1所述的高精度罗氏线圈，其特征在于，四根连接绳的长度相等且伸出硅胶管的部分上设有标识层，柔性骨架、点火线、漆包线及硅胶管上设置连接绳穿过的通孔。
3.根据权利要求2所述的高精度罗氏线圈，其特征在于，所述柔性骨架其环内壁固定设置两个半环状的弹性棉条，两个弹性棉条内共设置四个以罗氏线圈中心呈环形阵列布置的连接绳导向套，连接绳导向套的一端固定设置在柔性骨架的环内壁上，连接绳导向套的高度与弹性棉条的厚度相匹配，连接绳导向套呈管状，所述通孔设有两个，两个通孔之间设置连接绳的圆弧通道，连接绳的通道避开点火线及漆包线设置。
4.高精度罗氏线圈，其特征在于，包括由内至外依次设置的点火线、漆包线及硅胶管构成的环状体，漆包线绕设在点火线上，点火线及漆包线的两端通过接头连接，接头内设置补偿线圈及引出线，补偿线圈的一端与漆包线相连、另一端与引出线相连；点火线其环状内侧设置柔性骨架，柔性骨架其环内壁固定设置四个以罗氏线圈中心呈环形阵列布置的弹簧，弹簧的一端连接在柔性骨架表面，弹簧的另一端连接硬性导线卡块，硬性导线卡块其靠近柔性骨架的一端设置连接结构，柔性骨架上设置与连接结构适配的连接孔。
5.根据权利要求4所述的高精度罗氏线圈，其特征在于，所述硬性导线卡块其远离柔性骨架的一端设置橡胶垫片，橡胶垫片内设置压力传感器。
6.根据权利要求5所述的高精度罗氏线圈，其特征在于，所述连接结构为向硬性导线卡块端部外部延伸设置的楔形卡板，所述连接孔的形状与楔形卡板相适配；所述弹簧的一端固定连接在柔性骨架表面，弹簧的另一端固定连接硬性导线卡块。
7.根据权利要求5所述的高精度罗氏线圈，其特征在于，所述连接结构为设置在硬性导线卡块端部的外螺纹，所述连接孔为与外螺纹适配的螺纹孔；所述弹簧的一端转动连接在柔性骨架表面，弹簧的另一端转动连接在硬性导线卡块上，柔性骨架表面及硬性导线卡块上设置圆孔，弹簧的两端分别固定设置圆片，两个圆片分别位于柔性骨架的圆孔内及硬性导线卡块的圆孔内。
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