【正文】 。這種剩磁可以通過(guò)開(kāi)氣隙加以改善，但仍不盡人意，因?yàn)檫@樣設(shè)計(jì)出來(lái)的鐵芯繞組往往體積大重量重。當(dāng)電流互感器飽和時(shí)，二幾次信號(hào)發(fā)生畸變引起繼電器誤動(dòng)作。 式 (31)表明：被測(cè)電流與線圈感應(yīng)電壓之間是微分關(guān)系，線圈實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于一個(gè)微分環(huán)節(jié)。因此，回線的繞制要求穿過(guò)骨架中心，才可以認(rèn)為基本抵消掉垂直干擾磁場(chǎng)的影響。在加工羅氏線圈傳感頭時(shí)，要求必須 “回繞 ”一周，即沿著任意閉合曲面環(huán)繞線圈，當(dāng)繞到終點(diǎn)后再稀疏回繞到起點(diǎn) .如圖 31 所示 圖 31 羅氏線圈傳感頭回繞方法示意圖 因此，羅氏線圈的唯一結(jié)構(gòu)特征是 “回繞 ”結(jié)構(gòu) 。最簡(jiǎn)單的就是空心圓環(huán)。 本章小結(jié) 本章主要介紹了傳統(tǒng)電流傳感器的基本概念和用途，并 著重介紹了其工作原理，分析出等效電路圖并得出電流互感器的矢量公式。這些能量的消耗破壞了上面建立的磁勢(shì) F1，和 F2絕對(duì)值的等式。電流變換過(guò)程中沒(méi)有能量消耗的電流互感器稱(chēng)為理想電流互感器。在電勢(shì) E2的作用下，流過(guò)二次繞組的電流 I2，稱(chēng)為二次電流。由于磁通 Φ2相量疊加的結(jié)果，鐵芯中的合成磁通 Φ0=Φ1一 Φ2，為磁通 Φ1的百分之幾。當(dāng)磁通 Φ1穿過(guò)二次繞組線匝時(shí)，由于磁通本身的變化，在二次繞組中感應(yīng)出電勢(shì)。單級(jí)電磁式電流互感器的原理電路和等效電路如圖 ， 所示。因此，測(cè)量用電流互感器的作用是： (1)將任一數(shù)值的交流電流變換成用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量?jī)x表可以直接測(cè)量的交流電 流值； (2)使高壓回路與維護(hù)人員可以接近的測(cè)量?jī)x表絕緣； 保護(hù)用電流互感器的用途是將測(cè)量信息傳遞到保護(hù)和控制裝置。 第 1 章 緒論 3 電流互感器的用途 電流互感器按其用途可分為測(cè)量用電流互感器和保護(hù)用電流互感器，有時(shí)一臺(tái)互感器可以兼有兩種用途。所以我們需要尋找一種新的電流傳感器去代替。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)羅氏線圈的研究 重點(diǎn)仍集中在傳感頭結(jié)構(gòu)工藝以及積分器的設(shè)計(jì)上。其中，華中科技大學(xué)的陳慶、李紅斌等人將線圈制作成 PCB 板的結(jié)構(gòu)，很好的實(shí)現(xiàn)了線圈結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)，參數(shù)的優(yōu)化。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 根據(jù)被測(cè)電流時(shí)間常數(shù)的不同，羅氏線圈分為自積分和外積分兩種工作模式。使用這種測(cè)量方式，被測(cè)電流的幅值幾乎不受限制，反映速度快。 (5)易于以數(shù)字量輸出，實(shí)現(xiàn)電力計(jì)量與保護(hù)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和自動(dòng)化。目前不論在冶金、化學(xué)工業(yè)中的電解，機(jī)械工業(yè)中的電鍍，電氣機(jī)車(chē)中的牽引系統(tǒng)，電力輸配電系統(tǒng)、脈沖功率源和等離子體裝置等行業(yè)，還是在核物理、大功率電子學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域都會(huì)涉及到大電流及其測(cè)量問(wèn)題。其柔性結(jié)構(gòu)使其可以圍繞在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)或緩 沖器外，這樣不用改變電路結(jié)構(gòu)，也就不會(huì)影響電路工作。只受與其相連的信號(hào)處理電路的限制。 由于電力系統(tǒng) 的發(fā)展以及傳統(tǒng)互感器以上限制，迫切需要開(kāi)發(fā)一種新型的電流互感器，使之具有：測(cè)量范圍大、頻帶寬、無(wú)磁飽和和影響、絕緣性能好且體積小、重量輕、環(huán)保無(wú)污染的電流互感器。但隨著電力 系統(tǒng)傳輸容量越來(lái)越大、常規(guī)的 CT 因其傳感機(jī)理而出現(xiàn)不可克服的問(wèn)題： (1)絕緣技術(shù)要求復(fù)雜。仿真驗(yàn)證了這種新型的羅氏線圈傳感器可工作在從工頻到高頻的大帶寬測(cè)量范圍。根據(jù)傳感頭的頻率特性設(shè)計(jì)后繼信號(hào)處理電路。 Rogowski 線圈主要應(yīng)用于測(cè)量交流大電流、脈沖電流、電力系統(tǒng)中的暫態(tài)電流等方面。 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 Rogowski 線圈電流傳感器的積分器設(shè)計(jì) *** 燕 山 大 學(xué) 2021 年 6 月 摘要 Ⅰ 摘 要 長(zhǎng)期以來(lái)，電流傳感器在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和電流測(cè)量中占有不可替代的地位。這一來(lái)，低功率輸出、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、線性度良好的 Rogowski 線圈電子式電流傳感器 (ETA)引起人們的注意，并且進(jìn)入廣 泛的研究階段。首先詳細(xì)闡述了 Rogowski 線圈測(cè)量電流的原理及其等效電路模型。文中給出了新型結(jié)構(gòu)有源外積分復(fù)合式羅氏線圈積分器的設(shè)計(jì)過(guò)程和參數(shù)選取方法，在保證傳感器具有合適靈敏度的前提 下，將傳感器的工作頻帶拓寬到線圈的自然諧振頻率。s attention and e into extensive coils are increasingly used to measure high voltage AC current in power relations between dimensions and electromagic of the Rogowski coil have been this paper, high frequency behavior for a Rogowski coil is analyzed stressly. This paper expounded the principle of measuring current by Rogowski coil and its equivalent circuit model. Corresponding outside integrator circuits are built according with characteristic of the integrator is main problem in describeing outside integrator is a key element in an electronic current transducer based on Rogowski coil. A novel pound integration circuit is described in this paper, which is consisted of selfintegration, passive RC integration and active RC integration. This pound integrator improvements the measurement upper bandwidth limit of transducer around coil natural frequency. Simulation waveforms verify the transducer operates with both 50Hz grid current and 100A/s pulse current measurement. Key words： Rogowski coil transducer, sensing head， integrator， equivalent circuitfrequency characteristic 目錄 摘要 .......................................................... Ⅰ Abstract ................................................................................................................. II 第 1 章 緒論 .................................................... 3 脈沖大電流測(cè)量概述 ...................................... 1 羅氏線圈的性能優(yōu)點(diǎn) ...................................... 1 國(guó)內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀 .................................... 1 本章小結(jié) ................................................ 2 第 2 章 電流互感器的介紹 .................................................................................. 2 電流互感器的基本概念 .................................... 2 電流互感器的用途 ........................................ 3 傳統(tǒng)電磁式電流互感器的原理 .............................. 3 本章小結(jié) ................................................ 6 第 3 章 羅氏線圈的結(jié)構(gòu)和基本原理 .................................................................. 6 羅氏線圈的構(gòu)造 .......................................... 7 羅氏線圈的測(cè)流原理 ...................................... 7 Rogowski 線圈與傳統(tǒng)電流互感器的比較 ..................... 9 羅氏線圈的等效電路 ..................................... 10 本章小結(jié) ............................................... 11 第 4 章 傳感頭的頻率特性 分析與 積分器設(shè)計(jì) ................................................ 13 傳感頭的傳遞函數(shù) ....................................... 13 終端電阻 Rt的選取 ...................................... 14 羅氏線圈的兩種類(lèi)型 ..................................... 16 自積分羅氏線圈 ................................... 16 外積分羅氏線圈 ................................... 17 積分器的設(shè)計(jì) ........................................... 18 無(wú)源 RC 外積分結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計(jì)原理 .................. 19 有源外積分 ....................................... 20 具有低頻衰減性能的有源積分器 ..................... 21 仿真電路 ............................................... 24 本章小結(jié) ............................................... 29 第 5 章 羅氏線圈的相關(guān)問(wèn)題和解決方法 ........................................................ 29 有源器件所需的電源供電問(wèn)題 ............................. 29 測(cè)量小電流的方法探討 ................................... 29 增加 Rogowski 線圈的互感 ........................... 37 積分器前采用放大環(huán)節(jié)放大感應(yīng)的電壓信號(hào) ............ 37 Rogowski 線圈的抗干擾措施 ............................. 37 本章小結(jié) ............................................... 38 結(jié)論 .......................................................... 38 致謝 .......................................................... 39 參考文獻(xiàn) ...................................................... 41 附錄 1 ......................................................... 42 附錄 2 ......................................................... 48 附錄 3 ......................................................... 54 附錄 4 ......................................................... 58 附錄 5 ......................................................... 70 第 1 章 緒論 長(zhǎng)期以來(lái)，電流互感器（ CT）對(duì)電力系統(tǒng)計(jì)量、繼電保護(hù)、控制與監(jiān)視具有非常重要的意義。因此采用低功率、緊湊型電流代替 CT，把大電流變換為數(shù)字裝置相符合的電流水平，是電力系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新面臨