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零磁通電流傳感器工作原理

2019年12月13日 09:33 lq 作者: 用戶評論(0

  19世紀,英國物理學家詹姆斯·麥克斯韋建立的一組描述電場、磁場與電荷密度、電流密度之間關系的偏微分方程。麥克斯韋認為,變化的磁場之所以會使導體產生電流,是因為變化的磁場產生了渦旋電場。

  霍爾傳感器的基于霍爾效應原理,當電流通過一個位于磁場中的導體的時候,磁場會對導體中的電子產生一個垂直于電子運動方向上的的作用力,從而在導體的兩端產生電壓差。

  傳感器內有兩個線圈,線圈1流過被測電流1,線圈2電流2由內部電路產生,兩個線圈均產生磁場。磁場中放置一個與磁場方向垂直的通過恒定電流3的導體,控制電流2,使在通電導體的兩端產生的電勢差為零,此時,磁場完全抵消,即兩個磁場大小相等,方向相反,而磁感應強度與線圈電流成正比,此時,線圈2的電流2即可反應被測電流1的大小。

  零磁通電流傳感器工作原理

  零磁通電流傳感器的工作原理基于磁-電轉換,依賴于磁材料的強非線性。根據麥克斯韋方程組,直流電流產生的靜磁場沒有可測的電效應,如果是線性系統,則系統的輸出與輸入電流之間沒有任何關系,即線性系統不可能通過磁通感應測量直流電流。非線性系統可以在輸入的直流電流和輸出之間建立聯系。

  

零磁通電流傳感器工作原理

  AnyWay零磁通電流傳感器原理圖由于直流電流沒有可測的電效應,為使系統能夠“動”起來,首先需要構造一個交變電流Iac與直流輸入電流Idc疊加,它們共同作用在非線性的磁材料上,即“磁調制”過程。

  

零磁通電流傳感器工作原理

  圖1:電流互感器原理電路圖 圖2:二次等效電路圖

  穿芯式電流互感器的原理電路如圖1所示,圖2是其二次等效電路圖。I1為電流互感器一次側電流,I2為二次側電流,I0為激磁電流。N1、N2分別為一、二次繞組匝數。因此,該電流互感器的磁勢平衡方程為:

  

  當激磁安匝I0N1為零時,I1N1=-I2N2即副邊安匝變化能完全反應原邊安匝變化,誤差為零。一般稱I0N1為絕對誤差,I0N1/I1N1為相對誤差。電流互感器的誤差為復數誤差,可用比值差f和角差δ表示。

  

  式中:

  

  δ為I2逆時針180°后與I1的夾角,如圖3所示。

  

零磁通電流傳感器工作原理

  圖3:電流互感器向量圖

  由此可見,由于I0N1的存在,使I2N2與I1N1存在角差δ和比差值f。若I0=0,則激磁磁勢為0,誤差為0。磁勢的鐵芯處于“零磁通”狀態,它工作在磁化曲線的起始段(線性段)。這時,電流互感器輸出波形就不會畸變,保持良好的線性段。此即為“零磁通原理”。因此,若能使互感器鐵芯始終處于零磁通狀態,就能從根本上消除電流互感器的誤差。但是,由互感器的工作原理可知,靠互感器自身是不可能實現零磁通的,必須靠外界條件的補償或調整。為此,采用動態平衡電子電路對其進行動態調整,使鐵芯始終處于“動態零磁通狀態”。

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( 發表人:李倩 )

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