零磁通电流互感器也称为磁平衡式电流互感器，同样基于电磁感应原理，零磁通电流互感器理论误差等于零，不存在比差和角差。
零磁通电流互感器为了消除励磁电流对测量精度的影响，采用一个补偿绕组，专门用于提供励磁电流，这样，测量绕组就不会受到励磁电流的影响，就不存在比差和角差，从而达到高精度的测量。
一、零磁通电流传感器工作原理
图1：电流互感器原理电路图图2：二次等效电路图
穿芯式电流互感器的原理电路如图1所示，图2是其二次等效电路图。I1为电流互感器一次侧电流，I2为二次侧电流，I0为激磁电流。N1、N2分别为一、二次绕组匝数。因此，该电流互感器的磁势平衡方程为：
当激磁安匝I0N1为零时，I1N1=-I2N2即副边安匝变化能完全反应原边安匝变化，误差为零。一般称I0N1为绝对误差，I0N1/I1N1为相对误差。电流互感器的误差为复数误差，可用比值差f和角差δ表示。
式中：
δ为I2逆时针180°后与I1的夹角，如图3所示。
图3：电流互感器向量图
由此可见，由于I0N1的存在，使I2N2与I1N1存在角差δ和比差值f。若I0=0，则激磁磁势为0，误差为0。磁势的铁芯处于“零磁通”状态，它工作在磁化曲线的起始段(线性段)。这时，电流互感器输出波形就不会畸变，保持良好的线性段。此即为“零磁通原理”。因此，若能使互感器铁芯始终处于零磁通状态，就能从根本上消除电流互感器的误差。但是，由互感器的工作原理可知，靠互感器自身是不可能实现零磁通的，必须靠外界条件的补偿或调整。为此，采用动态平衡电子电路对其进行动态调整，使铁芯始终处于“动态零磁通状态”。
二、零磁通电流互感器的构成及工作原理
图4：电流互感器原理框图
图4所示零磁通电流传感器的原始框图。其中，ND为检测绕组，D为动态检测单元，C为产生二次电流的有源网络。本回路的磁势平衡方程为：
I1产生的激磁磁通在ND两端产生感应电势，并加到动态检测单元D输入端，通过G产生二次电流I2提供给二次绕组，I2所产生的磁通对铁芯去磁，使铁芯达到磁势平衡。因此，理想状态时，该传感器的二次绕组电流I2全部由有源网络G供给，而不从感应电势取电流。D高速动态检测ND两端的电势差，当电势差足够小(近似为零的允许值)时，铁芯中的磁通即近似为零磁通。若检测值偏离允许值，G则自动高速调整。如此高速跟踪调整，使铁芯能始终保持在逼近零磁通状态，传感器达到较高的精度。
三、零磁通电流互感器误差分析
零磁通电流互感器的误差包括容性误差、磁性误差以及检测调整电子电路的灵敏度误差三部分。所谓容性误差，是指各侧线圈本身和线圈之间的容性泄露电流所造成的测量误差。对工频信号来说，当N2lt;1000时，这项误差可控制在10^5以内。
本文中零磁通电流互感器由于一、二次绕组匝数均很小，容性误差可以不计。检测绕组虽然匝数相对较多，但其电位差动态逼近零，所以，其容性误差仍可忽略。
经过电流传感器高速动态调整后，I0——0，铁芯逼近零磁通，磁性误差很小。但事实上，完全的零磁通状态是达不到的，铁芯中必须有一点微弱的磁通才能使G输出I2，这就使磁性误差仍然存在。从电流互感器磁势平衡方程可见，磁性误差主要由两部分组成：一是由I0带来的参与磁势引起的误差，另一部分是由检测绕组ID带来的附加磁势引起的误差，即：
其中：ED为ND的感应电势，l为磁路长度，S为铁芯截面积，u0为铁芯初始磁导率，Ri为检测单元输入阻抗。由此可见，降低磁性误差一是应当选择u0值较高的铁芯和合适的检测绕组匝数，本传感器选择了u0为6*10^4的超微晶铁芯，ND为100~500匝;二是要有较大的检测单元输入阻抗，ED和I2可通过有源动态平衡网络控制在所需范围内。除此之外，还可以使用高导电、高导磁材料做屏蔽以消除电磁场的干扰，亦可用超微晶合金作此屏蔽材料。
相关文章
郑重声明：此文内容为本网站转载企业宣传资讯，目的在于传播更多信息，与本站立场无关。仅供读者参考，并请自行核实相关内容。
