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磁通门电流传感器构成及工作原理
- 2020-05-06-

磁通门电流传感器是运用被测电磁场中高导磁率变压器骨架在交替变化电磁场的饱和状态鼓励下,其磁感应强度与磁感应强度的离散系统关联来精确测量弱电磁场的。这类物理变化对被测自然环境电磁场而言好像是一道“门”,根据这道“门”,相对的磁通量即被调配,并造成感应电流。运用这类状况来精确测量电流量所造成的电磁场,进而间接性的做到精确测量电流量的目地。

1、磁通门电流传感器原理

下边文中以构造简易而且运用较普遍的一种单绕阻磁通量门开展详细介绍。如图所示1图示:环状变压器骨架上绕有电磁线圈,此绕阻即做为鼓励绕阻又做为精确测量绕阻,测定电流量从磁环正中间越过。

一般永磁材料都是有S样子曲线图的特点,称作涡流损耗控制回路(hysteresisloop),如图2图示。此涡流损耗控制回路曲线图创建在B—H的纵坐标上,为永磁材料遭到彻底被磁化和非被磁化周期时间,图例为典型性涡流损耗曲线图的铁芯,假如曲线图由a点刚开始,此点表达较大正被磁化力,至b点被磁化力为零,随后降低至c点为较大负被磁化力,再至d点被磁化力为零,最终回到较大正被磁化力的a点,此即是全部带磁周期时间。高导磁率、低矫顽力变压器骨架的磁滞回线。

在我们在磁环输电线中添加电流量份量后,电流量所造成的电磁场会使本来对称性的B-H磁滞回线会更改轴线变为。

添加直流电的高u磁环B—H曲线图

假定鼓励磁感应强度为:Hmcosωt,就能获得磁通量门变压器骨架上的总磁感应强度为:

式中:

H0——为输电线电流量在环状变压器骨架上的磁感应强度;

Hm——为鼓励磁感应强度幅度值;

ω——为鼓励场角频率。

则电磁线圈中的感应电流:

式中:

N——为绕阻匝数;

S——为环状变压器骨架的截面;

uTd——为变压器骨架化学物质的微分导磁率。

依据磁饱和状态特点,当H0=0时,H(t)=Hmcosωt,在磁饱和状态功效下磁感应强度为:

式中:Ba为被磁化曲线图饱和状态段延伸线在B轴上的截距,显而易见,B(t)是对时间线左右对称性的坡屋顶波,依据傅里叶级数剖析,它只含奇次谐波电流没有偶次谐波电流。

当外电磁场H0≠0时,H(t)=H0+Hmcosωt,B(t)的关系式为:

这时候,B(t)变成左右不一样的坡屋顶波,依据傅里叶级数剖析所知,它不但带有奇次谐波电流还带有偶次谐波电流。而由式2所知,E(t)和B(t)应带有类似的波型成份,因而,能够 依据E(t)在鼓励周期时间内的震幅的左右不一样来检验外电流量所造成的电磁场B0,进而做到精确测量电流量的目地。

全部全过程能够 归纳为:当磁通量门式电流传感器工作中时,鼓励电磁线圈中载入一固定不动頻率、固定不动波型的交变电流开展鼓励,使变压器骨架往复式被磁化做到饱和状态。在不会有外在电流量所造成的待测电磁场时,则检验电磁线圈輸出的感应电流只带有鼓励波型的奇次谐波电流,波型正负极左右对称性。当存有直流电外在被测电磁场时,则变压器骨架中另外存有直流电电磁场

和鼓励交替变化电磁场,直流电被测电磁场在前半周期时间内促进鼓励场使变压器骨架提早做到饱和状态,而在此外一个半周期时间内使变压器骨架延迟时间饱和状态。因而,导致鼓励周期时间内正负极自感电动势不一样,进而使输出电压曲线图中出現震幅差。该震幅差与被测电流量所造成的电磁场正比,因而能够 运用震幅差来检验磁环中所根据的电流量。

电流传感器的系统框图5图示。电流量所造成的的电磁场在磁通量门摄像头内径鼓励数据信号调配后,根据峰值检波和積分滤波电路造成有效的工作电压数据信号,随后历经意见反馈,使电流传感器工作中在零磁通量情况。