导言
用周围的铁磁芯丈量母线排电流是一种常见技能。关于电动汽车充电等高于200A的大电流丈量,Allegro主张运用专业的电流传感器,比如与磁芯结合运用的A1367(图1)。沟通输入往往在磁芯中发生涡流,这些涡流能够改动受测磁场,下降电流丈量精度。本文要点评论沟通电对电流丈量的影响。请留意,本文中的一切成果均来自Ansys Maxwell软件进行的电磁仿真。
图1:选用磁芯和Allegro A1367构成的典型大电流丈量体系。
丈量原理
抱负情况下,气隙中的磁场H与母线排或电流导线中的输入电流I彻底成份额。因而,用线性磁场传感器丈量该磁场,并表征输入电流和磁场之间的系数以丈量该输入电流就足够了。该系数SC称为耦合因子或中心灵敏度。但是,该耦合因子仅在有限的电流和频率范围内是稳定的,该系数的任何改变都会导致输入电流丈量误差,典型的精度要求在丈量电流的几个百分点内。
涡流电流
涡流是伦茨规律(Lenz’s Law)的直接效应,它表明晰因为改变的磁场在导体中发生的感应电流的方向和巨细,该电流发生的磁场总是与导致感应电流的磁场改变相反。在运用铁磁芯的沟通电流传感器运用中,随切向磁场的改变,会在芯内部感应出涡电流。图2是YZ横截面示意图,表明大铁芯中的涡电流。这些涡流发生与鼓励磁场Hexc相反的感应磁场Heddy。这在传感器层面上表现为丈量的中心灵敏度SC下降,或许说是电流丈量误差。
图2:大磁芯中的涡流示意图。
为了减小涡流,有必要堵截磁芯中的电流途径。运用薄片层叠芯能够完成这一点。这些薄片有必要互相电阻隔。
层叠能够经过Y方向,或许经过Z方向叠片来完成(图3)。涡流尽管还存在,但起伏现已减小。
图3:叠层铁芯和相应的涡流:轧制(左)和堆叠(右)
A1367典型运用
这儿考虑将Allegro A1367LKT线性传感器IC运用于典型的高电流运用。此运用中的最大峰值电流为600A,几许结构如图4所示。沿Z轴的中心长度为6mm。磁芯由铁磁资料制成,如具有典型磁特性的晶粒取向硅钢,如图5所示。初始相对磁导率为10000,饱满时的磁极化为1.8T。留意,为简略起见,不考虑磁滞,磁芯电阻率为45μΩ/cm。
图4:磁芯规划。
图5:中心磁特性。