罗氏线圈传感器及应用研究
本文关键词：罗氏线圈传感器及应用研究
更多相关文章： 罗氏线圈 开合式结构 宽量程 宽频带 快速响应 周期电流 电流变化率 雷电流
【摘要】：电流测量是测量领域不可或缺的部分,它对提高产品质量、确保电力系统安全稳定运行、保护电气设备十分重要。罗果夫斯基线圈(Rogowski Coil,以下简称罗氏线圈)可测量多种性质的电流或相关量,在计量、监测与保护等装置中应用广泛。但不同应用环境对罗氏线圈传感器性能指标要求不同:计量装置要求传感器准确度高,监测装置要求传感器稳定可靠,保护装置要求传感器快速响应。传感器的材料选择、结构设计、信号处理及终端电阻匹配都将影响传感器性能。因此,针对不同的要求,采用合理的设计方法使罗氏线圈传感器在不同的应用环境下均具有优良的传感性能具有非常重要的现实意义。本文立足工程实际,以罗氏线圈的各种应用为主线展开罗氏线圈传感特性的研究与分析。首先根据被测量的不同应用要求,明确罗氏线圈传感器的不同性能指标。而后选取3种有代表意义的传感器研究分析:用于电能质量分析仪的开合式宽量程电流传感器、用于直流输电系统短路保护的快速电流变化率传感器、用于雷电流监测的脉冲大电流传感器。本文分别建立了罗氏线圈集总参数等效模型和分布参数等效模型,借助两种模型仿真分析罗氏线圈各种参数对其传感性能的影响规律。集总参数等效模型可准确分析被测信号频率在100kHz以下时传感器的性能,分布参数等效模型主要用于分析快速电流变化率传感器的高频响应特性。本文通过理论研究和仿真分析得出了罗氏线圈结构参数、屏蔽方式及终端电阻对罗氏线圈传感器的准确度、频带、响应时间及信噪比的影响规律。所得结论对不同应用环境下罗氏线圈的设计具有指导性意义。根据研究结论,本文研制了测量三种不同性质电流及相关量的罗氏线圈传感器,其中开合式电流传感器测量范围为3A~3kA,实验室环境下测试精度达±1%;电流变化率传感器灵敏度约为0.3(V·μs)/A,响应时间约为1μs;雷电流监测传感器可准确获取8/20μs标准雷电流参数。
【关键词】：罗氏线圈 开合式结构 宽量程 宽频带 快速响应 周期电流 电流变化率 雷电流
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212;TM933.1
【目录】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-9
- 1. 绪论9-16
- 1.1. 本文的研究背景及意义9-10
- 1.2. 罗氏线圈传感器的研究及应用现状10-14
- 1.3. 本文的主要工作和研究内容14-16
- 2. 罗氏线圈传感器的原理及应用分析16-24
- 2.1. 罗氏线圈传感器的原理16-18
- 2.2. 现阶段的典型应用分析18-24
- 3. 宽量程罗氏线圈电流传感器分析与设计24-46
- 3.1. 传感器的集总参数等效模型24-28
- 3.2. 罗氏线圈传感性能的仿真分析28-35
- 3.3. 开合式结构对传感器性能的影响35-39
- 3.4. 传感器的实现与性能测试39-46
- 4. 快速电流变化率传感器的理论研究与设计46-56
- 4.1. 传感器的分布参数等效模型46-48
- 4.2. 传感器性能的仿真分析48-53
- 4.3. 快速电流变化率传感器的设计与试验53-56
- 5. 8/20μs标准雷电流传感器的研究与设计56-64
- 5.1. 雷电流波形及参数简介56-57
- 5.2. 传感器性能的仿真分析57-62
- 5.3. 8/20μs标准雷电流传感器设计与试验62-64
- 6. 结论与展望64-66
- 致谢66-67
- 参考文献67-72
- 附录 攻读硕士学位期间参与项目、发表论文和所获奖励72
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