CN1800862A - 直流电流非接触测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流电流非接触测量方法,它包含下述步骤:a.在高导磁率的环形铁芯A上缠绕三个绕组,b.将被检测直流回路的导线W3穿过所述环形铁芯A;c.向激磁绕组W1通入交变对称的三角波激磁电流i使磁芯A饱和,通过所述检测电路检测出测量绕组W2的相移时间Δt;d.通过检测到的相移时间Δt为正值或为负值即可确定被测直流电流I的方向和大致强度,然后给反馈绕组W4通入反馈电流I0,反馈电流I0的方向与被测直流电流I方向相反,用以削弱被测直流电流I产生的直流偏置磁场,当相移时间Δt=0时,用此时的反馈电流I0的数值乘以反馈绕组W4的匝数即得被测直流电流I的大小。本发明优点在于实现了高精度、大范围直流电流非接触在线测量。
Description
技术领域
本发明涉及直流电流的测量方法,尤其是涉及直流电流非接触测量方法。
背景技术
在工业自动化系统中,许多直流系统回路都需要测量电流的大小,而直流电流的常规测量方法是串联测量,即先把直流回路断开后再把电流表串入直流回路进行测量,但是在许多应用领域,这种串联是不允许的,如铁路信号系统,断开回路会造成列车停运甚至事故。因此采用非接触测量是解决这一问题的一种办法。目前,直流电流非接触测量,一是采用霍尔传感器加电流互感器来实现,由于霍尔传感器温度漂移和零点漂移较大,所以测量精度不高,因此通常只用于大电流(安级)的测量。另一种方法是采用磁调制式原理,但由于受测量原理的限制,该方法仅能测量微安或毫安级的小电流,随着被测直流电流的增大,其线性误差也随之增大。
发明内容
本发明目的在于提供一种测量精度高、范围宽的直流电流非接触测量方法。
为实现上述目的,本发明可采取下述方法实现:
本发明所述的直流电流非接触测量方法,它包含下述步骤:
a、在高导磁率的环形铁芯A上缠绕三个绕组,即激磁绕组W1,测量绕组W2,和一个反馈绕组W4;将测量绕组W2的两端抽头与检测电路输入端电连接;将反馈绕组W4的两端抽头与检测电路输出端电连接;
b、将被检测直流回路的导线W3穿过所述环形铁芯A;
c、向激磁绕组W1通入交变对称的三角波激磁电流i使磁芯A饱和,通过所述检测电路检测出测量绕组W2的相移时间△t;所述的相移时间是指:被检测直流回路的导线W3所产生的直流偏置磁场会破坏铁芯A中交变磁通的对称性,此时测量绕组W2的输出将反映出对称性被破坏的程度——信号的正负半波不对称,也就是正负半波的占空比的大小发生了改变,正、负半波各自所占的时间t2、t1相减得到一个时间差,即为相移时间△t;
d、通过检测到的相移时间△t为正值或为负值即可确定被测直流电流I的方向和大致强度,然后给反馈绕组W4通入反馈电流I0,反馈电流I0的方向与被测直流电流I方向相反,用以削弱被测直流电流I产生的直流偏置磁场,然后再检测相移时间△t,再调整反馈电流I0的大小,如此循环,使得相移时间△t逼近0,当相移时间△t=0时,此时反馈绕组W4完全抵消了由被测直流电流I产生的直流偏置磁场,用此时的反馈电流I0的数值乘以反馈绕组W4的匝数即得被测直流电流I的大小。
本发明的优点在于通过在高导磁率的环形铁芯A上缠绕有激磁绕组W1,测量绕组W2,和一个反馈绕组W4,并将测量绕组W2的两端抽头与检测电路信号输入端电连接;将反馈绕组W4的两端抽头与检测电路输出端电连接。这样通过反馈绕组W4中的反馈电流I0所产生的偏置磁场去抵消被测电流I产生的直流偏置磁场,消除了磁调制式测量的非线性误差,因此,本测量方法对直流电流进行非接触在线测量,所测得的直流电流精度不受被测直流电流大小的影响,从而实现了高精度、大范围直流电流非接触在线测量。同时本测量方法操作简便、快捷。
附图说明
图1为本发明所述高导磁率的环形铁芯A、激磁绕组W1、测量绕组W2、反馈绕组W4以及被测导线W3组合在一起的结构示意图。
图2中a为本发明所述激磁电流i的电流波形图。
图2中b为本发明所述被测直流电流I=0时环形铁芯A磁化波形图。
图2中c为本发明所述被测直流电流I=0时测量绕组W2输出电压波形图。
图2中d为本发明所述被测直流电流I≠0时环形铁芯A磁化波形图。
图2中e为本发明所述被测直流电流I≠0时测量绕组W2输出电压波形图。
具体实施方式
如图所示,(t1、t2)为相移时间,本发明所述的直流电流非接触测量方法,它包含下述步骤:
a、在高导磁率的环形铁芯A上缠绕三个绕组,即激磁绕组W1,测量绕组W2,和一个反馈绕组W4;将测量绕组W2的两端抽头与检测电路输入端电连接;将反馈绕组W4的两端抽头与检测电路输出端电连接;
b、将被检测直流回路的导线W3穿过所述环形铁芯A;
c、向激磁绕组W1通入交变对称的三角波激磁电流i使磁芯A饱和,通过所述检测电路检测出测量绕组W2的相移时间△t;所述的相移时间是指:被检测直流回路的导线W3所产生的直流偏置磁场会破坏铁芯A中交变磁通的对称性,此时测量绕组W2的输出将反映出对称性被破坏的程度——信号的正负半波不对称,也就是正负半波的占空比的大小发生了改变,正、负半波各自所占的时间t2、t1相减得到一个时间差,即为相移时间△t;
d、通过检测到的相移时间△t为正值或为负值即可确定被测直流电流I的方向和大致强度,然后给反馈绕组W4通入反馈电流I0,反馈电流I0的方向与被测直流电流I方向相反,用以削弱被测直流电流I产生的直流偏置磁场,然后再检测相移时间△t,再调整反馈电流I0的大小,如此循环,使得相移时间△t逼近0,当相移时间△t=0时,此时反馈绕组W4完全抵消了由被测直流电流I产生的直流偏置磁场,用此时的反馈电流I0的数值乘以反馈绕组W4的匝数即得被测直流电流I的大小。
例如:被检测直流回路的导线W3为1匝,反馈绕组W4为2000匝,被测直流电流I=50A,当△t=0时,只有反馈电流I0=25mA且方向和被测直流电流I相反时才能抵消由被测直流电流I产生的偏置磁场,所以测量反馈电流I0即可计算出被测直流电流I的数值,即I=25mA×2000=50A。
Claims (1)
1、一种直流电流非接触测量方法,其特征在于:它包含下述步骤:
a、在高导磁率的环形铁芯A上缠绕三个绕组,即激磁绕组W1,测量绕组W2,和一个反馈绕组W4;将测量绕组W2的两端抽头与检测电路输入端电连接;将反馈绕组W4的两端抽头与检测电路输出端电连接;
b、将被检测直流回路的导线W3穿过所述环形铁芯A;
c、向激磁绕组W1通入交变对称的三角波激磁电流i使磁芯A饱和,通过所述检测电路检测出测量绕组W2的相移时间Δt;所述的相移时间是指:被检测直流回路的导线W3所产生的直流偏置磁场会破坏铁芯A中交变磁通的对称性,此时测量绕组W2的输出将反映出对称性被破坏的程度——信号的正负半波不对称,也就是正负半波的占空比的大小发生了改变,正、负半波各自所占的时间t2、t1相减得到一个时间差,即为相移时间Δt;
d、通过检测到的相移时间Δt为正值或为负值即可确定被测直流电流I的方向和大致强度,然后给反馈绕组W4通入反馈电流I0,反馈电流I0的方向与被测直流电流I方向相反,用以削弱被测直流电流I产生的直流偏置磁场,然后再检测相移时间Δt,再调整反馈电流I0的大小,如此循环,使得相移时间Δt逼近0,当相移时间Δt=0时,此时反馈绕组W4完全抵消了由被测直流电流I产生的直流偏置磁场,用此时的反馈电流I0的数值乘以反馈绕组W4的匝数即得被测直流电流I的大小。
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