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探究了交直流电流测量方法的适应性并阐述自激振荡磁通门传感器适应 于交直流电流测量的独特优势。其次,通过对自激振荡磁通门电路起振过程的分析,并应用非线性铁芯的三折线模型及电路理论,分析了基于自激振荡磁通门传感器的交直流测量原理, 在此基础上探讨了交直流电流下自激振荡磁通门传感器测量的适应性,为设计新型交直流电流传感器奠定理论基础。后讨论了自激振荡磁通门传感器的关键特性:检测带宽、量程、线性度、灵敏度及稳定性等,为新型交直流电流传感器的设计提供理论依据。激磁电压频率大于一次交流频率,因此可以将一次交流在每个极短的激磁电压周期内,看作缓慢变化的直流信号。郑州新能源电流传感器供应商
当一次电流 IP>0,即为正向直流偏置,其在铁芯 C1 中产生恒定的增磁直流磁通, 铁芯 C1 磁化曲线将向左发生平移, 使铁芯 C1 进入正向饱和区的阈值电流变小。 且正向 饱和阈值电流满足 I+th1=I+th-βIp,其中 β=NP/N1 为一次绕组 WP 匝数 NP 与激磁绕组 W1 匝 数 N1 之间的比值。此时新的振荡过程将不同于原 IP=0 时自激振荡过程, 由于正向饱和 阈值电流 I+th1 小于原正向激磁阈值电流 I+th ,导致正半周波自激振荡过程将不会在原 t1 时刻进入饱和区, 而是略有提前, 即铁芯 C1 工作点将提前进入正向饱和区 B;同时由于 正向直流磁通作用,铁芯 C1 进入负向饱和区需要额外的激磁电流以抵消正向直流产生 的的增磁直流磁通,使得铁芯 C1 进入负向饱和区 C 的阈值电流变大,负向饱和阈值电 流满足 I-th1=I-th-βIp。济南粒子加速器电流传感器价钱电流传感器探头的参数不对称会增大探头的噪声、降低探头的稳定性和灵敏度。
国外关于直流分量对电力变压器影响研究颇多,直流分量的存在对于电力变压器铁芯的影响与电磁式电流互感器影响关注点略有不同,直流分量会导致电力变压器铁芯及其附近产生温升,同时在设备壳体监测到振动现象,均严重危害其正常运行。1989年,更是由于地磁感应直流导致电网变压器工作失衡,在加拿大魁北克地区造成电力系统失稳,随后出现电网崩溃。在直流分量对铁芯磁化程度对于电流互感器计量性能影响方面,捷克理工大学的 Karel Draxler 等人利用交直流电源作为信号源,通过罗氏线圈作为标准互感器输出标准信号,被测电磁式互感器输出作为被检信号,使用可变负载的电力电子模块作为被测互感器的负载,探究了直流分量大小以及负载功率因素变化对于比差和角差的影响。结果表明,随着负载的增加,直流偏磁将会使铁芯磁化程度加深,表现在测量结果上为比差向正方向增大,角差向负方向增大。
根据自激振荡磁通门传感器激磁频率约束条件fex>2f,当交直流电流传感器检测带宽为0–50Hz时,应设计自激振荡磁通门传感器激磁频率应大于100Hz。设计激磁频率时可根据式(2-42)计算激磁频率fex为:fex=Vout4BSN1SC(4-3)式(4-3)中激磁频率fex 与激磁绕组 W1 匝数 N1 均未确定,通过合理设计参数 N1 使得终激磁频率fex>100Hz 即可满足设计要求。然而激磁频率fex 并不是越大越好, 磁 性材料的涡流损耗与激磁频率fex 的平方成正比,因此当激磁频率fex 较大时,铁芯的涡 流损耗增大, 整体交直流电流传感器功耗增大, 且激磁方波电压一定时,激磁频率fex 越 大则激磁绕组 W1 匝数 N1 越小,而根据式(2-41),匝数 N1 越小则饱和电流阈值 Ith 越 大则铁芯不易进入饱和区工作, 此时所设计的零磁通交直流检测器线性度不高。而激磁 频率fex 过小时,激磁绕组 W1 匝数 N1 过大,此时所设计零磁通交直流检测器的灵敏度 将会降低, 因此在参数设计时需要在零磁通交直流检测器线性度与灵敏度之间有所侧重。提出了基于自激振荡磁通门原理结合磁积分器原理的交直流电流检测方法。
可以观察到基于铁芯C1磁化曲线的对称性及激磁方波电压的对称性,激磁电流波形正向峰值与反向峰值电流满足I+m=-I-m=Im=ρVOH/RS,且铁芯C1工作点在线性区与饱和区之间周期性变化,因此当自激振荡磁通门传感器一次测量电流为0时,激磁电流iex在单个周期内正负半波波形中心对称,即在单个周期内激磁电流iex平均值为0,对于信号采样而言,即在RS上的采样电压信号满足采样电压VRS平均值为0。接下来对一次电流为正向及反向直流时的自激振荡磁通门传感器振荡过程进行分析。当IP>0时,激磁电压波形Vex及激磁电流iex波形如图2-4中蓝色曲线所示,图中红色曲线为IP=0时激磁电流波形。电流传感器的探头采用变压器式的结构,在交变电流的周期性激励下,将磁场信号转变成电信号。镇江工控级电流传感器生产厂家
激磁电流出现直流分量及偶次谐波这一特征,研制出基于单铁芯电压型磁调制式交直流电流传感器。郑州新能源电流传感器供应商
当激磁电压频率远大于被测工频交流电流频率即fex>>f 时, 每 个激磁电压周波内可以将被测交直流电流看作近似直流分量通过式(2-39)表示。该方 法类似于对低频交流分量, 通过高频的激磁电压进行调制。在每一个调制周期内, 自激 振荡磁通门法都可以将被测电流的量值大小及方向, 准确反映在激磁电流波形中。不同 于直流测量时通过分析单个激磁电压周期内激磁电流平均值即可获取正比于直流分量 大小的电压信号,当进行交流测量或交直流电流测量, 则需要分析大于或等于一个交流 信号周期的激磁电流信号获取交流及交直流测量结果。郑州新能源电流传感器供应商
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