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磁通門電流傳感器構成及工作原理
- 2020-05-06-

磁通門電流傳感器是運用被測電磁場中高導磁率變壓器骨架在交替變化電磁場的飽和狀態鼓勵下,其磁感應強度與磁感應強度的離散系統關聯來精確測量弱電磁場的。這類物理變化對被測自然環境電磁場而言好像是一道“門”,根據這道“門”,相對的磁通量即被調配,并造成感應電流。運用這類狀況來精確測量電流量所造成的電磁場,進而間接性的做到精確測量電流量的目地。

1、磁通門電流傳感器原理

下邊文中以構造簡易而且運用較普遍的一種單繞阻磁通量門開展詳細介紹。如圖所示1圖示:環狀變壓器骨架上繞有電磁線圈,此繞阻即做為鼓勵繞阻又做為精確測量繞阻,測定電流量從磁環正中間越過。

一般永磁材料都是有S樣子曲線圖的特點,稱作渦流損耗控制回路(hysteresisloop),如圖2圖示。此渦流損耗控制回路曲線圖創建在B—H的縱坐標上,為永磁材料遭到徹底被磁化和非被磁化周期時間,圖例為典型性渦流損耗曲線圖的鐵芯,假如曲線圖由a點剛開始,此點表達較大正被磁化力,至b點被磁化力為零,隨后降低至c點為較大負被磁化力,再至d點被磁化力為零,最終回到較大正被磁化力的a點,此即是全部帶磁周期時間。高導磁率、低矯頑力變壓器骨架的磁滯回線。

在我們在磁環輸電線中添加電流量份量后,電流量所造成的電磁場會使本來對稱性的B-H磁滯回線會更改軸線變為。

添加直流電的高u磁環B—H曲線圖

假定鼓勵磁感應強度為:Hmcosωt,就能獲得磁通量門變壓器骨架上的總磁感應強度為:

式中:

H0——為輸電線電流量在環狀變壓器骨架上的磁感應強度;

Hm——為鼓勵磁感應強度幅度值;

ω——為鼓勵場角頻率。

則電磁線圈中的感應電流:

式中:

N——為繞阻匝數;

S——為環狀變壓器骨架的截面;

uTd——為變壓器骨架化學物質的微分導磁率。

依據磁飽和狀態特點,當H0=0時,H(t)=Hmcosωt,在磁飽和狀態功效下磁感應強度為:

式中:Ba為被磁化曲線圖飽和狀態段延伸線在B軸上的截距,顯而易見,B(t)是對時間線左右對稱性的坡屋頂波,依據傅里葉級數剖析,它只含奇次諧波電流沒有偶次諧波電流。

當外電磁場H0≠0時,H(t)=H0+Hmcosωt,B(t)的關系式為:

這時候,B(t)變成左右不一樣的坡屋頂波,依據傅里葉級數剖析所知,它不但帶有奇次諧波電流還帶有偶次諧波電流。而由式2所知,E(t)和B(t)應帶有類似的波型成份,因而,能夠 依據E(t)在鼓勵周期時間內的震幅的左右不一樣來檢驗外電流量所造成的電磁場B0,進而做到精確測量電流量的目地。

全部全過程能夠 歸納為:當磁通量門式電流傳感器工作中時,鼓勵電磁線圈中載入一固定不動頻率、固定不動波型的交變電流開展鼓勵,使變壓器骨架往復式被磁化做到飽和狀態。在不會有外在電流量所造成的待測電磁場時,則檢驗電磁線圈輸出的感應電流只帶有鼓勵波型的奇次諧波電流,波型正負極左右對稱性。當存有直流電外在被測電磁場時,則變壓器骨架中另外存有直流電電磁場

和鼓勵交替變化電磁場,直流電被測電磁場在前半周期時間內促進鼓勵場使變壓器骨架提早做到飽和狀態,而在此外一個半周期時間內使變壓器骨架延遲時間飽和狀態。因而,導致鼓勵周期時間內正負極自感電動勢不一樣,進而使輸出電壓曲線圖中出現震幅差。該震幅差與被測電流量所造成的電磁場正比,因而能夠 運用震幅差來檢驗磁環中所根據的電流量。

電流傳感器的系統框圖5圖示。電流量所造成的的電磁場在磁通量門攝像頭內徑鼓勵數據信號調配后,根據峰值檢波和積分濾波電路造成有效的工作電壓數據信號,隨后歷經意見反饋,使電流傳感器工作中在零磁通量情況。


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