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电流传感器零磁通补偿原理

最近更新时间:2020-05-26 19:57:06

电流传感器由一次侧电流和二次侧电流根据磁感应耦合原理实现能量传递,输出结果的误差主要由建立磁芯中的磁通所需的激磁电流造成。若使得激磁电流为0,则激磁磁势为0,误差即为0,则电流传感器工作在“零磁通”状态 ,且工作于磁化曲线的线性段。但是实际上,无激磁电流,磁芯中不会存在磁通,一次侧和二次侧的能量无法传递。但是“零磁通”状态可以靠外界条件进行补偿或者调整。结构上,带有零磁通补偿的电流传感器在主磁芯基础上增设了辅助磁芯T1,以及绕制于辅助磁芯T2的检测绕组,与二次侧绕组N2 共同绕制于主磁芯T1的补偿绕组N3 。如图1 所示。

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在未补偿前,2 个磁芯的磁动势平衡方程分别为

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式中:?I1 为一次侧电流;?I2 为二次侧电流;?I01、?I02 分别为2 个磁芯的激磁电流。加入补偿后的磁动势平衡方程为:

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可得此时主磁芯的磁通为0,达到“零磁通”补偿效果。利用绕制在主磁芯上的检测绕组检测出一次侧电流通过主磁芯的磁通密度B,根据磁路定理可得:

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式中:H 为磁场强度;B 为磁感应强度;l、μ、S 分别为磁芯的平均磁路长度、磁导率、截面积;Φ 为磁通;e 为绕组上的感应电压。

检测绕组N0 两端感应电压为

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从式(1)中发现检测绕组的感应电压中带有激磁电流的信息。通过提取激磁电流的幅值相位信息对输出电流进行动态补偿。因此,如何快速方便地对电流传感器进行补偿是关键。基于零磁通原理,本文采用有源补偿与无源补偿相结合的方式对输出电流进行相位和幅值补偿 ,使工作磁芯达到“零磁通”工作状态。

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