磁通门电流传感器:磁通门技术电流传感器

2021/11/01 05:45 · 传感器知识资讯 ·  · 磁通门电流传感器:磁通门技术电流传感器已关闭评论
摘要:

磁通门电流传感器:磁通门技术电流传感器磁通门技术的电流传感器,你知道吗?下面就一起来看看吧!磁通门技术的电流传感器利用磁通门技术的电流传感器,精度优于0.05%,甚至达到12ppm,但是这种类型传感器

磁通门电流传感器:磁通门技术电流传感器

  磁通门技术的电流传感器,你知道吗?下面就一起来看看吧!
磁通门技术的电流传感器
利用磁通门技术的电流传感器,精度优于0.05%,甚至达到12ppm,但是这种类型传感器非常昂贵并且很脆弱。在使用中一旦未给传感器供电情况下,通有被测电流,会造成传感器损坏。比如莱姆的IT系类电流传感器,精度达到0.05%.
闭环霍尔型电流传感器--磁平衡原理
闭环霍尔型使用零磁通技术,铁芯上有补偿线圈。当初级有被测电流在铁芯中产生磁通时,霍尔元件检测铁芯中的磁感应强度,通过负反馈将此误差电压转换为电流驱动补偿线圈,抵消铁芯中的磁通,*终被测电流与补偿线圈产生的磁通量大小一致方向相反,通过测量补偿线圈的电流即可按照匝数比换算出被测电流。
闭环霍尔对霍尔元件的线性度依赖较小,铁芯工作在零磁通下,因此精度比开环的高。霍尔元件需要提供工作电压,因此这两种电流钳都要供电,闭环霍尔需要驱动补偿线圈耗电更大。闭环霍尔型传感器有莱姆的LF系列电流传感器。
开环霍尔型与闭环霍尔型电流传感器的区别
带宽区别:微观上讲,气隙处的磁场始终在零磁通附近变化,由于磁场变化幅度非常小,变化的频率非常快,因此闭环型电流传感器具有非常快的响应时间。实际中,闭环霍尔传感器的带宽高达100kHZ左右,开环式的带宽在10kHZ以下。闭环霍尔传感器的带宽比开环霍尔传感器的高。
精度区别:传统开环式霍尔传感器副边输出与磁芯处的磁感应强导磁材质制作而成,非线性和磁滞效应是导致所有高导磁材料的固有特点,因此,开环式霍尔电流传感器一般线性度较差,且原边信号在上升和下降过程中副边输出不同,导致传统开环式霍尔传感器的精度比闭环式霍尔传感器精度低。随着技术的发展,开环式霍尔传感器的精度已经能够达到闭环式霍尔传感器的精度,比如致远电子的CTS系列电流钳的精度达到0.3%.
以上就是关于磁通门技术的电流传感器的详细介绍,相信大家也都知道了,希望可以帮到大家!
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磁通门电流传感器:磁通门技术电流传感器  第1张

磁通门电流传感器:磁通门电流传感器


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磁通门电流传感器
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本实用新型提供一种磁通门电流传感器,
其包括第一绕组线圈、与所述第一绕组线圈组并
排设置的第二绕组线圈、位于所述第一绕组线圈
内的第一铁芯和磁场检测元件、以及对插入在所
述第一绕组线圈和第二绕组线圈内且连接所述第
一绕组线圈和第二绕组线圈的两个第二小铁芯和
两个第三大铁芯;所述磁场检测元件位于其中一
个第二小铁芯和其中一个第三大铁芯之间。本实
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磁通门电流传感器:磁通门电流传感器原理简介

电传播感器有多品种型,如霍尔传感器、电子式互感器、磁通门电传播感器等。目前电传播感器多是以电磁耦合为根本工作原理的,而磁通门电传播感器是一种是以磁通门技术为根本原理,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传播感器的原理及构成等停止引见。
一磁通门原理
  磁通门传感器是应用被测磁场中高导磁率磁芯在交变磁场的饱和鼓励下,其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来丈量弱磁场的。这种物理现象对被测环境磁场来说仿佛是一道“门”,经过这道“门”,相应的磁通量即被调制,并产生感应电动势。应用这种现象来丈量电流所产生的磁场,从而间接的到达丈量电流的目的。
二磁通门电传播感器构成及工作原理
01磁通门电传播感器工作原理
磁通门绕组构造图
图1:磁通门绕组构造图
  下面本文以构造简单并且应用较普遍的一种单绕组磁通门停止引见。如图1所示:环形磁芯上绕有线圈,此绕组即作为鼓励绕组又作为丈量绕组,所测电流从磁环中间穿过。
普通磁环B—H曲线
图2:普通磁环B—H曲线
  普通磁性资料都有S外形曲线的特性,称之为磁滞回路(hysteresis loop),如图2所示。此磁滞回路曲线树立在B—H的坐标轴上,为磁性资料遭受完整磁化与非磁化周期,图示为典型磁滞曲线的死心,假如曲线由a点开端,此点表示最大正磁化力,至b点磁化力为零,然后降落至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参加电流重量后,电流所产生的磁场会使本来对称的B-H磁滞回线会改动中心线变成如图4所示外形。
参加直流的高u磁环B—H曲线
图4:参加直流的高u磁环B—H曲线
假设激励磁场强度为:Hmcosωt,就能得到磁通门磁芯上的总磁场强度为:
……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
  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。
  根据磁饱和特性,当H0=0时,H(t)=Hm cosωt,在磁饱和作用下磁感应强度为:
……3
  式中:Ba为磁化曲线饱和段延长线在B 轴上的截距,显然,B(t)是对时间轴上下对称的平顶波,根据傅里叶级数分析,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
  这时,B(t)成为上下不对称的平顶波,根据傅里叶级数分析可知,它不仅含有奇次谐波还含有偶次谐波。而由式2可知,E(t)和B(t)应含有相似的波形成分,因此,可以根据E(t)在激励周期内的振幅的上下不对称来检测外电流所产生的磁场B0,从而达到测量电流的目的。
  整个过程可以概括为:当磁通门式电流传感器工作时,激励线圈中加载一固定频率、固定波形的交变电流进行激励,使磁芯往复磁化达到饱和。在不存在外在电流所产生的被测磁场时,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。当存在直流外在被测磁场时,则磁芯中同时存在直流磁场
  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达到饱和,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不对称,从而使输出电压曲线中出现振幅差。该振幅差与被测电流所产生的磁场成正比,因此可以利用振幅差来检测磁环中所通过的电流。
 
02磁通门电传播感器的系统构成
磁通门电传播感器系统构成框图
图5:磁通门电传播感器系统构成框图
  电传播感器的系统框图5所示。电流所产生的的磁场在磁通门探头内经鼓励信号调制后,经过峰值检波和积分滤波电路产生有用的电压信号,然后经过反应,使电传播感器工作在零磁通状态。

磁通门电流传感器:磁通门技术电流传感器  第2张

磁通门电流传感器:霍尔和磁通门电流传感器区别如何测电流

霍尔和磁通门电流传感器区别如何测电流

  原边导线应放置于传感器内孔中心,尽可能不要放偏,原边导线尽可能完全放满传感器内孔,不要留有空隙,需要测量的电流应接近于传感器的标准额定值IPN,不要相差太大,为了提高测量精度,可以把原边导线多绕几圈,使之接近额定值。
  当用额定值100A的传感器去测量10A的电流时,为提高精度可将原边导线在传感器的内孔中心绕十圈,当欲测量的电流值为IPN/10的时,在25℃仍然可以有较高的精度。
  电流通过导体产生磁场,霍尔电流传感器霍尔传感器贴近导体检测其磁场强度,通过磁bai场强度计算电流。
  闭环霍尔电流传感器性能要优于开环霍尔电流传感器,可以测量任意波形的电流,主副线圈间绝对电气隔离,电气测量范围宽,响应时间短,在交直流测量中均可应用。
  根据霍尔电压与磁场强度的正比例关系,设计装置,提供恒定的控制电流,那么霍尔电流的大小就只收到磁场强度一个因素的影响,进而霍尔电压的变化可以反应磁场强度的变化,而磁场是由相应电流产生的,与电流霍尔电流传感器具有明确的联动关系,这就是利用霍尔元件测量电流强度的基本原理。
  磁通门电流传感器与霍尔电流传感器的主要区别。
  带宽区别:微观上讲,磁通门测量磁场的门始终处在零磁通附近变化,加之多闭环控制电路,磁场变化幅度非常小,变化的频率可以更快,因此,磁通门电流传感器具有很快的响应时间,实际的磁通门电流传感器带宽通常可以达到500kHz以上,而开环式霍尔电流传感器的带宽通常较窄,在3kHz左右,霍尔电流传感器闭环霍尔电流传感器也只能达到100kHz。
  精度区别:开环式霍尔电流传感器副边输出与磁芯气隙处的磁感应强度成正比,而磁芯由高导磁材料制作而成,非线性和磁滞效应是所有高导磁材料的固有特点,因此,开环式霍尔电流传感器一般线性度较差,且原边信号在上升和下降过程中副边输出会有不同,开环式霍尔电流传感器精度通常低于1%,闭环式霍尔电流传感器由于工作在零磁通状态,磁芯的非线性及磁滞效应不对输出造成影响,可以获得较好的线性度和较高的精度。
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