专利名称：一种监测雷电流波形的线圈装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种监测雷电流波形的线圈装置，属于雷电科学与技术领域。
背景技术：
雷电是发生在大气层中的声、光、电物理现象，它给人类的生活带来很大影响，雷 电造成的灾害自古代一直威胁着人类和地球上的一切生物。随着科学技术的发展，雷电除 对生命造成危害外，更严重的是对电力系统、航空航天、邮电通讯、石油化工、电子工业等许 多行业都造成危害。在自然界中产生的雷电流存在测量和监测的问题，为了更好的研究雷电流的特 性参数，根据IEC6164-1和IEC61051-1等国际标准规定冲击电流的波形有1/20 μ s， 4/10 μ s，8/20 μ s，30/80 μ s，2ms 方波，10/350 μ s 以及 10/1000 μ s 等波形，冲击电流的幅 值可达几十到数百kA以上。自然界中实际发生雷击时，产生的雷电流波形及雷电流幅值的测量采集是个难 题。因为雷电波频带很宽，低至几十Hz，高至上MHz，而且幅值很大，可高达IOOkA以上。大 部分线圈传感器难以同时满足宽频带大幅值两个要求。一种测量方法为采用低阻值和极低 电感值的电阻器，它的阻值一般在0. ImQ ΙΟπιΩ，能测量的冲击电流范围为几千安至上 百千安，在实际的应用中，会在它上面形成一个很高的电压，导致波形的采集存在一定的问 题，因而对采集设备应提出耐压较高的要求。如果处理不当，会造成采集设备的损坏。另一 种测量方法是利用空芯Rogowski线圈原理。Rogowski线圈被广泛地应用于稳态交流和瞬 态电流的测量领域。由于空芯Rogowski线圈没有铁芯，互感不可能很大，这就决定了空芯 线圈感应信号不可能很大，信噪比不高，往往需要有源积分器就近对信号积分放大，而积分 电路又存在着温度漂移的问题，因此给Rogowski线圈长期稳定性带来了不确定因素，在使 用中受到了很多限制。发明内容为了解决上述问题，本实用新型提出一种监测雷电流波形的线圈装置，在 Rogowski空芯线圈原理的基础上加入磁性材料，来改善空芯线圈的不足，优化线圈参数，提 高抗饱和能力以及线圈的测量精度。本实用新型为解决其技术问题采用如下技术方案一种监测雷电流波形的线圈装置，包括罗氏线圈、电流母线、电流监测电路，罗氏 线圈两端连接在电流监测电路的采样电阻两端，电流母线穿过罗氏线圈中心，还包括环形 磁性材料骨架、罗氏线圈均勻地绕制在环形磁性材料骨架上，且线圈的终点必须回绕到线 圈的起点，构成闭环线圈。本实用新型的有益效果如下1、监测雷电流波形线圈与被测电流是通过磁场耦合的，没有直接的电气连接，有 良好的电气绝缘，工作安全可靠，无高压危险。2、测量范围宽，雷电流测量范围可以从几A到几十kA，满足雷电流的幅值范围，抗 磁饱和能力强。[0014]3、频率响应范围宽，可从0. IHz 100MHz，工作频率范围在雷电流的频谱范围以 内。4、测量精度高，为0.5%。5、输出以电压形式输出，将其电压转换为数字电压的形式，便于存储。6、该线圈装置体积小，重量轻，便于安装使用。
图1本实用新型的装置结构图。其中，1、罗氏线圈；2、电流母线；3、电流监测电 路。图2本实用新型的等效电路图。图3线圈横截面。
具体实施方式
下面对本发明创造做进一步详细说明监测雷电流波形的线圈装置结构如图1所示，在一个界面均勻的环形软磁材料骨 架上，均勻密绕N (N=200 400)匝线圈后，再将线圈两端接上采样电阻来测量电流。在绕 制线圈时，要求必须“回绕”一周，即沿着任意闭曲面环绕线圈，当绕到终点后再稀疏回绕到 起点，这样垂直于线圈平面变化的外磁场在回线及大线匝中产生的感应电压方向相反而相 互抵消，可以较好的补偿外磁场垂直分量的干扰。监测雷电流波形线圈装置的工作原理假设载流导体中流过的电流为ijt)，根据
安培环路定理
权利要求1. 一种监测雷电流波形的线圈装置，包括罗氏线圈、电流母线、电流监测电路，罗氏线 圈两端连接在电流监测电路的采样电阻两端，电流母线穿过罗氏线圈中心，其特征在于还 包括环形磁性材料骨架、罗氏线圈均勻地绕制在环形磁性材料骨架上，且线圈的终点必须 回绕到线圈的起点，构成闭环线圈。
专利摘要本实用新型涉及一种监测雷电流波形的线圈装置，属于雷电科学与技术领域。该线圈装置，包括罗氏线圈、电流母线、电流监测电路，罗氏线圈两端连接在电流监测电路的采样电阻两端，电流母线穿过罗氏线圈中心，还包括环形磁性材料骨架、罗氏线圈均匀地绕制在环形磁性材料骨架上，且线圈的终点必须回绕到线圈的起点，构成闭环线圈。该线圈装置体积小、重量轻、测量精度高、工作安全可靠。
文档编号G01R15/18GK201917603SQ20112000046
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月4日 优先权日2011年1月4日
发明者唐宏科, 李祥超, 柴健, 王金虎 申请人:南京信息工程大学