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为什么罗氏线圈不能测直流电流?

按照源-路径-设备的思路,可以进行振动噪声抑制和电磁兼容控制。按照从易到难的原则,从降低激励源或干扰源幅值、增加传输或耦合路径的阻尼和保护敏感设备三个方面入手,突破。分析激励源或干扰源的频谱、功率谱等特征,需要收集源信号。电压、电流等信号相对幅值较大,相对容易收集; ,采集和处理高精度设备需要。在这样的想法下,下一步PRBTEK与大家分享交直流电流采集差异问题:

在进行NVH在分析激励源或电磁兼容干扰源时,我们经常使用罗哥罗氏线圈来测量相交流电流信号,这源于罗氏线圈的显著优点:交流电流可以直接设置在测量导体上,对测量导体和尺寸没有特殊要求;无需拆卸原电路结构;交流电流可以在较宽的频率范围内测量,具有较快的瞬时响应能力。查看产品用户手册和项目的实际发现,可以发现罗氏线圈无法测量直流电流信号;事实上,不仅仅是直流信号和低频交流信号(<2Hz)由于大衰减和相位延迟,罗氏线圈无法准确测量。

有果必有因,“罗哥”罗氏线圈一套也不便宜,为什么这个功能无法实现呢?这篇文章就让我们扒一扒“罗哥”罗氏线圈的那些事。

电流传感器有多种分类方法:直流和交流、大电流和小电流、非脉冲电流和脉冲电流;开环和闭环传感器。本文首先解释了电流测量最基本的法拉第电磁感应定律和霍尔效应,根据法拉第电磁感应定律生产交流钳形表,根据霍尔效应生产交流钳形表,然后通过比较不同类型的钳形表,了解不同电流测量方法的优缺点,给出罗哥不能测量直流电流的原因,全面了解电流测量方法。

法拉第电磁感应定律的发现是基于1831年法拉第的实验。实验发现,只要通过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就会产生电流,称为电磁感应现象。法拉第的伟大之处在于将电和磁联系在一起,揭示了它们之间的关系,并将我们带入电磁和磁电的电磁世界。

在电磁感应现象中,由于闭,因此在电磁感应现象中也必须有感应电势。感应电势分为动态电势和感应电势:动态电势是由于导体本身在磁场中切割磁感应线而产生的感应电势。当电机旋转时,间隙磁场切割定子绕组,因此绕组两端存在感应电势;感应电势是由于通过闭合线圈磁场强度的变化而产生的感应电势,变压器是利用感应电势的产生,实现高压侧与低压侧之间的能量传输。

交流电流测量原理可以与变压器进行比较,也可以使用感应电势。理想情况下,忽略了绕组电阻、绕组电容、泄漏磁通量和铁芯非线性因素的影响,高低压电势和电流满足以下关系:

霍尔效应是美国物理学家霍尔在1879年研究金属导电机制时发现的。当电流垂直于外磁场通过半导体时,磁场会在垂直运动方向(即洛伦兹力)上对导体中移动的电子产生力;流子运动轨迹偏转,垂直于电流和磁场的半导体两端产生电位差。这种现象是霍尔效应,也称为霍尔电位差。

在上图中,带电电子在磁场作用下在设备两侧出现稳定的电荷积累,形成横向电场。最终效果是洛伦兹力等于电场力,实现动态平衡,两侧电压差(电场强度)与磁感应强度成正比。

法拉第电磁感应定律采用变化电场产生变化磁场和变化磁场产生变化电场的原理,两侧电压和电流之间存在固定的比例关系。由于直流电流不能产生变化磁场,二次侧不能产生感应电势;因此,电磁电流互感器制成的钳形表,包括罗氏线圈,只能测量交流电流,不能测量直流电流。

以下是由法拉第电磁感应定律制成的钳表。如果将线圈套在测量的交流电流上,则可以在二次侧获得与导体电流成比例的电流,然后通过调节和放大直接显示数据或发送到示波器显示处理。

霍尔效应本质上是指磁场会对带电颗粒产生力,因为直流或交流只要有电流就会产生磁场,所以交流和直流可以同时测量。霍尔电流传感器根据反馈分为开环和闭环。两者的基本原理相似,差异类似于电机速度开环和闭环控制。

A开环霍尔电流传感器

开环式霍尔电流传感器又可称为直放式霍尔电流传感器或直检式霍尔电流传感器。开环式霍尔电流传感器的原理框图如下所示:

开环霍尔电流传感器由磁芯、霍尔元件和调理显示三部分组成。

将霍尔元件放置在磁芯设计的开口气隙中。为了便于显示,上图显示了大气隙。此时,如果电流流过导线i,由于磁芯磁导远大于空气磁导,磁线被吸引到磁芯中,也会聚集在气隙中。

B闭环霍尔电流传感器

闭环霍尔电流传感器也可称为零磁通霍尔电流传感器、零磁通互感器、磁平衡霍尔电流传感器等。闭环霍尔电流传感器的原理框图如下:

如上图所示,闭环霍尔电流传感器由磁芯、霍尔元件、反馈线圈和调节显示三部分组成。通过与开环式的比较,可以发现闭环式有更多的反馈线圈绕组。调节显示电路处理霍尔元件的输出,然后产生补偿电流,通过负反馈保持空隙处的磁场平衡。

理想情况下,气隙保持零磁通,保持磁平衡。上述平衡过程在很短的时间内完成,反应时间决定了传感器可以测量的最高频率电流。

C开环和闭环霍尔电流传感器比较

通过以上分析,我们可以看到闭环霍尔电流传感器气隙处的磁场保持在零附近,变化范围很小,非常有利于电流的测量。

以上只是电流测试最基本的原理,还有其他因素需要考虑。

首先,为与AD采样芯片匹配,需要调节和放大原始电流信号;其次,变频输出电流丰富PWM谐波信号需要设计低通滤波电路;第三,电磁本身就是看不见摸不着的东西,需要考虑漏磁和电磁的兼容性。

上面任何一个方面存在短板,滤波参数是否匹配、漏磁通是否严格控制、抗干扰能力强不强等,都会影响产品的最终性能。小小的传感器,也是国家工业4.力量的缩影。

标签: 线制振动变送器交直流磁通门电流传感器高精电压传感器

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