[发明专利]电流传感器设备和无接触式电流测量方法

说明书

本发明涉及用于无接触式电流测量的设备和方法。为了借助环形磁芯在第一初级导体处和在第二初级导体处进行无接触式电流测量，第一初级导体被构造用于传导具有第一电流强度的第一初级电流，并且第二初级导体被构造用于，传导具有第二电流强度的第二初级电流，所述磁芯包围第一初级导和第二初级导体，提出：检测所述磁芯中的总磁场并且由所述磁芯中的检测的总磁场产生与由第一电流强度和第二电流强度组成的总和对应的信号。此外提出：分别为其检测第一磁场分量或第二磁场分量或者两者并且由所检测的第一磁场分量或第二磁场分量或两者产生与第一电流强度对应的信号或与第二电流强度对应的信号或两个所述信号。

技术领域

本说明书涉及用于无接触式电流测量的设备和方法、尤其根据磁通门原理的设备和方法。

背景技术

为了无接触式地并且因此无电位地测量导体中的待测量电流的强度，特别是使用所谓的直接反映的电流传感器，所述电流传感器例如借助霍尔传感器结合完全地或部分地包围导体的环形磁芯来检测通过电流引起的磁通量并且在无（闭合的）调节回路结构的情况下借助后续的信号处理产生与电流强度成比例的信号。这些传感器是成本有利的，但是具有相对低的准确性。

此外，也应用所谓的补偿电流传感器，其中，例如借助闭合的调节回路和施加到环形磁芯上的补偿线圈连续地产生与由待测量电流引起的磁场的强度相同强度的反向磁场，以便持续地实现完全的磁场补偿。然后，由用于产生反向磁场的参数可以导出导体中的待测量电流的大小。补偿电流传感器是更耗费的，但对此也是更准确的。

然而，特别的补偿电流传感器群组不包含闭合的调节回路。在这种所谓的磁通门电流传感器中，仅仅在测量循环内的确定时间间隔期间进行由待测量电流引起的磁场的补偿。此外，在每个测量循环期间，借助补偿线圈以磁的方式驱动环形芯进入饱和，不仅在正的磁场方向上而且在负的磁场方向上。通过后续的合适的信号处理，可以消除磁芯的磁滞影响并且因此实现非常准确的电流测量。出于该原因，磁通门电流传感器也适用于差动电流测量。差动电流测量是总和电流测量的特殊情况。在总和电流测量的情况下，至少两个导体由环形芯包围并且求取在所有这些导体中的总电流。如果现在在总和电流测量的情况下电流在至少两个导体中在相互相反的方向上流动，则谈及差动电流测量，其中，电流的差在两个电流方向上的电流大致相同强的情况下可以变得非常小。

适合于差动电流测量的电流传感器通常应用在故障电流保护开关中。根据VDE规范0100-530，在家庭中大多使用类型A的故障电流保护开关，所述故障电流保护开关被设计用于探测交变电流中的以及脉动式直流电流中的故障。如果例如应该通过用电器在电网中产生大于6mA的直流电流，则保护开关中的磁芯变得饱和并且因此不能够充分地或者完全不能够再探测到故障。由于该状况，对于人存在最高的危险并且也不能够再确保防火。在现今的应用中（例如在用于电动汽车的充电线缆、无隔离变压器的太阳能逆变器等中），可能在电网中发生这种直流电流叠加。对于这种情况，也可以安装类型B的故障电流保护开关，所述故障电流保护开关在确定的混合电流值的情况下可以分离电网。为了安全，可以在存在直流电流叠加的危险的装置中采取附加的措施来进行保护。然而，必须一直确保，无高于预给定的最大值（例如6mA）的直流电流部分流到电网中，以便不使故障电流保护开关的磁芯饱和。

发明内容

这通过如下描述的用于无接触式电流测量的电流传感器设备和方法来解决。