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载流导体位置干扰对罗氏线圈精度影响分析

最近更新时间:2020-05-26 19:57:06

利用罗氏线圈测量载流导体的电流时,可能由于安装、运行中的振动等各种原因导致载流导体偏离线圈中心或者与线圈骨架平面有一定的倾斜。

图2 载流导体偏心示意图

当载流导体发生偏心时,即导体母线中心位置不在罗氏线圈的中心位置,而是偏移了一段距离,偏移距离设为xR,x≤1,x为偏移系数,如图2所示。小线匝c-c的轴线方向

与磁感应强度B方向之间的夹角为jq,被测电流在该线匝产生的磁场强度、磁感应强度和磁通分别为:

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由于N为罗氏线圈的总匝数,则dq微小弧度含有的匝数为:

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根据电磁感应定律,被测电流在dθ处产生的感应电动势为:

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联立式(4)~式(7)可得被测电流在线圈中产生的总的感应电势为:

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互感系数的相对误差为:

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根据式(9),绘制e-x曲线,如图3所示,由曲线可知,当x≤0.5时,e≤ 0.01%。在实际应用中,可以保证载流导体的位置偏心系数小于0.5,因此,可以忽略载流导体偏心导致的互感系数的误差。

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当载流导体发生倾斜时,如图4所示。Z,X,Y方向分别表示罗氏线圈轴线方向及罗氏线圈所在平面的坐标方向。

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当载流导体母线与罗氏线圈所在平面的法线的夹角为φL时,被测电流在Z,X,Y方向均会产生电流分量,分别表示为:

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对于X和Y方向电流分量来说,产生的磁场垂直于线圈平面,由前述的分析可知,垂直的磁场不会使得罗氏线圈产生感应电势。因此,只有Z方向电流分量才能使罗氏线圈获得感应电势,表达式为:

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根据式,绘制εL-φL曲线,如图5所示,由曲线可知,当载流导体发生倾斜时,罗氏线圈的等效互感系数减少,会给测量结果带来误差,误差的大小与导体倾斜的角度有关。因此,在实际测量中,要通过一定的安装方式保持载流导体直于罗氏线圈以减少误差。

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