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磁通门电撒播感器原理简介

  • 浏览次数:27145次
  • 宣布时间:2017/7/24 15:43:26
  • 作者:ly_yinhe

  电撒播感器有多种类型 ,如霍尔传感器、电子式互感器、磁通门电撒播感器等 。现在电撒播感器多是以电磁耦合为基本事情原理的 ,而磁通门电撒播感器是一种是以磁通门手艺为基来源理 ,加上闭环控制在电子电路中的应用 ,下面本文就对磁通门电撒播感器的原理及组成等举行先容 。

磁通门原理

  磁通门传感器是使用被测磁场中高导磁率磁芯在交变磁场的饱和激励下 ,其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来丈量弱磁场的 。这种物理征象对被测情形磁场来说似乎是一道“门” ,通过这道“门” ,响应的磁通量即被调制 ,并爆发感应电动势 。使用这种征象来丈量电流所爆发的磁场 ,从而间接的抵达丈量电流的目的 。现在磁通门手艺是高性能电撒播感器最好的解决计划 ,yw永旺快投网电气是海内最早举行这方面研究的企业 ,其研制的同时基于磁调制和磁平衡原理的CS系列零磁通电撒播感器在市场上已经获得了很是好应用 。

磁通门电撒播感器组成及事情原理

01磁通门电撒播感器事情原理

磁通门绕组结构图

图1:磁通门绕组结构图

  下面本文以结构简朴并且应用较普遍的一种单绕组磁通门举行先容 。如图1所示:环形磁芯上绕有线圈 ,此绕组即作为激励绕组又作为丈量绕组 ,所测电流从磁环中心穿过 。

通俗磁环B—H曲线

图2:通俗磁环B—H曲线

  一样平常磁性子料都有S形状曲线的特征 ,称之为磁滞回路(hysteresis loop) ,如图2所示 。此磁滞回路曲线建设在B—H的坐标轴上 ,为磁性子料遭受完全磁化与非磁化周期 ,图示为典范磁滞曲线的铁心 ,若是曲线由a点最先 ,此点体现最大正磁化力 ,至b点磁化力为零 ,然后下降至c点为最大负磁化力 ,再至d点磁化力为零 ,最后返回最大正磁化力的a点 ,此即为整个磁性周期 。高导磁率、低矫顽力磁芯的磁滞回线如图3所示 。

高u磁环的B—H曲线

图3:高u磁环的B—H曲线

  当我们在磁环导线中加入电流分量后 ,电流所爆发的磁场会使原本对称的B-H磁滞回线会改变中心线酿成如图4所示形状 。

加入直流的高u磁环B—H曲线

图4:加入直流的高u磁环B—H曲线

  假设激励磁场强度为:Hmcosωt ,就能获得磁通门磁芯上的总磁场强度为:

1……1

  式中:

  H 0——为导线电流在环形磁芯上的磁场强度 ;

  H m——为激励磁场强度幅值 ;

  ω——为激励场角频率 。

  则线圈中的感应电动势:

2……2

  式中:

  N——为绕组线圈匝数 ;

  S——为环形磁芯的截面积 ;

  uTd——为磁芯物质的微分磁导率 。

  凭证磁饱和特征 ,当H0 =0时 ,H(t)= Hm cosωt ,在磁饱和作用下磁感应强度为:

3……3

  式中:Ba为磁化曲线饱和段延伸线在B 轴上的截距 ,显然 ,B(t)是对时间轴上下对称的平顶波 ,凭证傅里叶级数剖析 ,它只含奇次谐波不含偶次谐波 。

  当外磁场H0≠0时 ,H(t)= H0+Hm cosωt ,B(t)的表达式为:

4……4

  这时 ,B(t)成为上下差池称的平顶波 ,凭证傅里叶级数剖析可知 ,它不但含有奇次谐波还含有偶次谐波 。而由式2可知 ,E(t)和B(t)应含有相似的波形因素 ,因此 ,可以凭证E(t)在激励周期内的振幅的上下差池称来检测外电流所爆发的磁场B0 ,从而抵达丈量电流的目的 。

  整个历程可以归纳综合为:当磁通门式电撒播感器事情时 ,激励线圈中加载一牢靠频率、牢靠波形的交变电流举行激励 ,使磁芯往复磁化抵达饱和 。在不保存外在电流所爆发的被测磁场时 ,则检测线圈输出的感应电动势只含有激励波形的奇次谐波 ,波形正负上下对称 。当保存直流外在被测磁场时 ,则磁芯中同时保存直流磁场

  和激励交变磁场 ,直流被测磁场在前半周期内促使激励场使磁芯提前抵达饱和 ,而在另外半个周期内使磁芯延迟饱和 。因此 ,造成激励周期内正负半周差池称 ,从而使输出电压曲线中泛起振幅差 。该振幅差与被测电流所爆发的磁场成正比 ,因此可以使用振幅差来检测磁环中所通过的电流 。

02磁通门电撒播感器的系统组成

磁通门电撒播感器系统组成框图

图5:磁通门电撒播感器系统组成框图

  电撒播感器的系统框图5所示 。电流所爆发的的磁场在磁通门探头内经激励信号调制后 ,通过峰值检波和积分滤波电路爆发有用的电压信号 ,然后经由反响 ,使电撒播感器事情在零磁通状态 。


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