磁通门电流传感器 磁通门电流传感器构成及工作原理

磁通门电流传感器构成及工作原理

磁通门传感器是利用被测磁声中高导磁率磁芯的饱和激励下，其磁感应强度与磁场的非线性关系来测量弱磁场的。这种物理现象对被测环境磁场来说好像是一道“门”，通过这道“门”，相应的磁通量即被调制，并产生感应电动势。利用这种现象来测量电流所产生的磁场，从而间接的达到测量电流的目的。

图1：磁通门绕组结构图

图1：磁通门绕组结构图

下面本文以结构简单并且应用较广泛的一种单绕组通门进行介绍。如图1所示：环形磁芯上绕有线圈，此绕组即作为激励组又作为测量绕组，所测电流从磁环中间穿过。

图2：普通磁环B-H曲线

图2：普通磁环B-H曲线

一般磁性材料都有S形状曲线的特性，称之这磁滞回路（hysteresis loop），如图2所示。此磁滞回路曲线建立在B-H的坐标轴上，为磁性材料遭受完全磁化与非磁化周期，图示为典型磁滞曲线的铁心，如果曲线由a点形如，此点表示最大正磁化力，至B点磁化为零，然后下降至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。

图3：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加入电流分量后，电流所产生的磁场会使原本对称的B-H磁滞回线改变中心线变成如图4所示形状。

图4：加入直流的高u磁环B-H曲线

图4：加入直流的高u磁环B-H曲线

假设激励磁场强度为：Hmcosωt，就能得到磁芯上的总磁场强度为：

式中：

H0——为导线电流在环形磁芯上的磁场强度；

Hm——为激励磁场强度幅值；

ω——为激励场角频率。

则线圈中的电动势：

式中：

N——为绕组线圈匝数；

S——为环形磁芯物质的微分磁导率。

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：

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：

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，使磁芯往复化达到饱和。在不存在外在电流所产生的被测磁产时，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。

图5：磁通门电流传感器系统构成框图

图5：磁通门电流传感器系统构成框图

电流传感器的系统框图5所示。电流所产生的磁场在磁通门探头内经激励信号调制后，通过峰值检波和积分滤波电路产生有用的电压信号，然后经反馈，使电流传感器工作在零磁通状态。

LEM国产替代 芯森电子FR7V H00磁通门电流传感器介绍

随着现代电力系统和工业自动化领域的不断发展，对电流测量的准确性和稳定性要求也越来越高。为了满足这一市场需求，芯森电子推出了FR7V H00磁通门电流传感器，以其卓越的性能和稳定的表现，为众多应用提供了强有力的技术支持。

一、产品概述

芯森电子FR7V H00磁通门电流传感器是一款基于先进磁通门技术的电流测量装置。它采用了高灵敏度的磁通门探头和精密的信号处理电路，能够实现对直流漏电流进行高精度测量。同时，传感器还具有良好的线性度和稳定性，能够在各种复杂的工作环境下保持出色的性能。

二、产品特点

1. 高精度测量 ：FR7V H00采用了先进的磁通门技术，能够实现对电流的精确测量，误差小，准确度高，满足了高精度电流检测的需求。

2. 非常低的零点温漂 ：传感器具有非常低的零点温漂，可以满足高精度测量需求，为各种应用场景提供了便利。

3. 出色的稳定性 ：无论是在高温、低温、高湿还是其他恶劣环境下，FR7V H00都能保持稳定的性能，确保测量的准确性和可靠性。

4. 易于集成 ：传感器体积小巧，安装方便，可以轻松地集成到各种系统中，不会对原有系统造成额外的负担。

三、应用领域

芯森电子FR7V H00磁通门电流传感器广泛应用于电力系统监测、工业自动化控制、数据中心以及通信基站等领域。在这些应用中，传感器能够实时监测漏电流的变化情况，为系统的安全稳定运行提供有力保障。

四、关于我们

天津芯森电子科技有限公司坐落于天津市宝坻区京津中关村科技城，是一家专业从事电流、电压传感器研发、生产、销售和服务为一体的高科技企业。公司霍尔及磁通门技术电流、电压传感器主要对标瑞士LEM集团，德国VAC，日本Tamura，美国Allegro和Honeywell等国际厂家产品。根据客户需求，自主研发了系列电流、电压传感器。电流传感器测量范围从5mA到5000A，电压传感器从10V到6400V，广泛应用于光伏，风能，储能、新能源汽车、充电桩和工控设备等领域。

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