通過對自激振蕩磁通門傳感器的起振原理及正反向直流測量時激磁電流變化過程進行詳細的分析,自激振蕩磁通門電路測量時具有如下特點:(1)自激振蕩磁通門起振時需要滿足大充電電流Im大于鐵芯C1激磁電流閾值Ith,即滿足Im>Ith。(2)鐵芯C1工作在正負交替飽和的周期性狀態(tài)。(3)當Ip=0時,采樣電壓VRs一個周波內平均值為0;當Ip>0時,采樣電壓VRs一個周波內平均值為負;當Ip<0時,采樣電壓VRs一個周波內平均值為正;由上述分析可知,采樣電壓的平均值大小反映了一次電流的量值大小和方向。接下來本文將對自激振蕩磁通門的數(shù)學模型進行詳細的推導,探究采樣電壓大小與一次電流的定量關系,探究交直流情況下自激振蕩磁通門測量原理是否適用,以及自激振蕩方波周期的定量表達式,并結合滿足鐵芯C1交替飽和所需的約束條件,對自激振蕩磁通門電路設計原則及參數(shù)選擇進行探討。這種誤差可能由多種因素引起,包括但不限于:溫度變化、電氣噪聲、機械磨損以及制造過程中的不準確性。西安閉環(huán)電流傳感器價格
導致正半周波自激振蕩過程將不會在原 t5 時刻進入飽和區(qū),而是略 有延后,即鐵芯 C1 工作點將滯后進入負向飽和區(qū) C;而在正向飽和區(qū) A 及負向飽和區(qū) C 中,激磁電流峰值仍然滿足 I+m=-I-m=Im=ρVOH/RS,且非線性電感時間常數(shù)未發(fā)生變化, 因此鐵芯 C1 飽和區(qū)自激振蕩階段, 激磁電流由 I+th1 正向增大至 I+m 的時間間隔增大, 而 激磁電流由 I-th1 負向增大至 I-m 的時間間隔減小。 由上述分析可知,測量正向直流時鐵 芯工作點的特征為: 鐵芯 C1 工作在正向飽和區(qū) B 的時間大于工作在負向飽和區(qū) C 的時 間,使激磁電流 iex 波形上出現(xiàn)了正負半周波波形上的不對稱性。在一 次電流 IP 為正時,激磁電流 iex 在一個周波內,正半周波電流平均值小于負半周波電流 平均值, 采樣電阻 RS 上采樣電壓 VRs 一個周波內平均值為負。北京電流傳感器品牌通過持續(xù)振蕩的激勵磁場,磁通門傳感器有效地降低了被測導體中的磁滯效應。
實際自激振蕩磁通門傳感器基于 RL自激振蕩電路完成對被測電流信號的磁調制過 程,其中使用比較器電路正反饋模式配合非線性電感完成自激振蕩過程。 C1 為高磁導率、低磁飽和強度的非線性鐵磁材料,其上均勻 繞制匝數(shù)為 N1 的激磁繞組 W1,共同構成重要器件非線性電感 L,其繞線電阻為 RC 。分 壓電阻 R1 、R2 用于設置比較器正向閾值比較電壓 V+和反向閾值比較電壓 V- 。采樣電阻 RS 用于激磁電流信號 iex 采樣。同時在 RL 自激振蕩電路輸出端并聯(lián)反向串聯(lián)的穩(wěn)壓二 極管 DZ1 與 DZ2 完成激勵電壓峰值 Vex 的設置。WP 為一次繞組,其上一次電流大小為 IP。
無錫納吉伏公司根據(jù)參數(shù)優(yōu)化設計準則,進行了鐵芯選型并設計了相應電流檢測電路、信號解調電路、誤差控制電路及電流反饋電路,用雙鐵芯三繞組研制出新型交直流電流傳感器,相比同類產(chǎn)品的三鐵芯四繞組,四鐵芯六繞組等結構,成本極大降低,結構也得到簡化。利用比例直流疊加法,提出了新型交直流電流傳感器性能測試方案。進行了交流計量性能測試、直流計量性能測試以及交直流計量性能測試,測試結果表明,其電流測量誤差均小于0.05級電流互感器誤差限值。說明研制的交直流傳感器解決了一二次融合下高精度交直流電流測量問題,且交流測量與直流測量互不干擾,可以單獨作為高精度交流電流傳感器,也可作為高精度直流電流傳感器,同時亦可作為抗直流互感器和交直流電流傳感器的檢定標準。激磁電流出現(xiàn)直流分量及偶次諧波這一特征,研制出基于單鐵芯電壓型磁調制式交直流電流傳感器。
反饋繞組匝數(shù) NF 越大,終端測量電阻 RM 阻值越小, 新型交直流電流傳感器穩(wěn)態(tài)誤差越小, 但式(3-20)忽略了反饋繞組的線電阻, 當匝數(shù) 較大時, 線電阻不可忽略。因此本文在設計選擇較大匝數(shù)反饋繞組后, 選擇阻值較小的 終端測量電阻 RM 阻值以減小新型交直流電流傳感器穩(wěn)態(tài)誤差。同時綜合考慮反饋電流 峰值、溫度特性等,選擇大功率低溫度系數(shù)的電阻。在對交直流電流傳感器的誤差傳遞函數(shù)模型建立時, 為了簡化計算并未考慮新型交 直流傳感器的磁性誤差及容性誤差。鐵芯器件的磁性誤差主要原因是繞組設計的不 對稱性, 鐵芯的漏磁通,外部的電磁干擾等其他因素導致的磁通不對稱,主鐵芯磁通不 對稱性導致了一二次磁勢平衡的假平衡現(xiàn)象, 終導致測量誤差。因此設計繞組時需要 選擇均勻纏繞, 對于多層繞組需要采取特殊繞法以減小鐵芯漏磁通大小。為工作在零磁通狀態(tài),電流傳感器中加入次級線圈并且此線圈必須通入一個合適的電流以保證磁芯的零磁通狀態(tài)。鄭州霍爾電流傳感器價格
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當測量交直流電流時,環(huán)形鐵芯C1處于正向激磁狀態(tài),在采樣電阻RS1上將產(chǎn)生正比于一次交直流電流的有用低頻信號VL1,包括直流分量信號Vdc及工頻交流信號Vfac,同時也會產(chǎn)生高頻無用交流分量VH1。由于環(huán)形鐵芯C2激磁狀態(tài)與鐵芯C1完全相反,因此在采樣電阻RS2上可以檢測到反向的低頻信號VL2及反向的無用交流分量VH2。對于環(huán)形鐵芯C2而言,其與環(huán)形鐵芯C1反相端支路對稱,而缺少正向端電路部分,因此環(huán)形鐵芯C2在振蕩過程中激磁電流的平均電流與一次側交直流電流線性關系較差,低頻信號VL2為無用低頻信號。根據(jù)上述分析,可以得到合成信號VR12表達式如下:VR12=VR+VR=VL1+(VH1+VH2)(3-11)西安閉環(huán)電流傳感器價格