1  零磁通電流檢測(cè)原理
  當(dāng)電流流過一根導(dǎo)線時(shí),將在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的大小與流過導(dǎo)線的電流大小有一定的比例關(guān)系，這一磁場(chǎng)可以通過軟磁材料來聚集,然后進(jìn)行檢測(cè),如果磁場(chǎng)的變化與檢測(cè)電路輸出有良好的線性關(guān)系,便可依據(jù)檢測(cè)電路的輸出信號(hào)來反映導(dǎo)線中的電流大小,理想電流傳感器的電流比為:

  式中:l為電流互感器一次側(cè)電流,I2為二次側(cè)電流。

1.1  單一線圈零磁通檢測(cè)技術(shù)

  如圖2所示,把激勵(lì)繞組N2改為檢測(cè)繞組N。和補(bǔ)償繞組N3。檢測(cè)與補(bǔ)償控制電路產(chǎn)生補(bǔ)償電流I3通過補(bǔ)償繞組N3產(chǎn)生激磁動(dòng)勢(shì),使1。降至極低,達(dá)到近似“零磁通”的效果。實(shí)際使用中，調(diào)制波激勵(lì)線圈N;在磁環(huán)T上產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng),并會(huì)對(duì)直流磁場(chǎng)產(chǎn)生一定的影響,因此很難實(shí)現(xiàn)電流的精密測(cè)試,從而影響被測(cè)電流精度。

 1.2  雙探測(cè)線圈零磁通檢測(cè)技術(shù)

  為了提高電流測(cè)試精度,本文設(shè)計(jì)了雙探測(cè)線圈零磁通電流互感器,該電流互感器檢測(cè)原理如圖3所示。 

圖中T.、T2為截面積和磁路長度相等的同一種磁芯材料,N、N2分別是T、T2上的繞組,Ns為補(bǔ)償線圈,le為補(bǔ)償電流，V..為經(jīng)過檢波處理后的誤差電壓信號(hào)。
  在理想情況下,T、T2對(duì)稱,N, =N2,Nq、N2的繞向相反,這樣使得激勵(lì)源u= U。cosot在兩線圈上產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)大小相等、方向相反,若無外來磁場(chǎng)干擾，磁環(huán)T、T2間的等效磁通為零,且兩磁環(huán)所圍空間內(nèi)的磁場(chǎng)也相應(yīng)為零。
  由上面分析可知道,當(dāng)被測(cè)直流電流1,=0時(shí),磁環(huán)T、T2間的等效磁通仍為零。此時(shí)，磁環(huán)T、T2的磁化曲線對(duì)稱于坐標(biāo)點(diǎn),中(t)、(t)對(duì)稱于坐標(biāo)橫軸,見圖4,N; =N2的磁化電流的波形見圖5。

T、T2磁通間保持下列關(guān)系:中(t) +$(t) =0,補(bǔ)償電流:IcNs-I。=0。因?yàn)榇藭r(shí)I,=0,所以Ic =0。
  當(dāng)被測(cè)電流I。不為零時(shí),存在兩種情況,其一是l,>0,其二是l。<0。假設(shè)I。為正,則使T的磁通量增加,T2的磁通量減少;lo為負(fù)時(shí),使T2的磁通量增加,T的磁通量減少。如果通過檢波來檢出直流電流引起的誤差信號(hào)變化,并將該信號(hào)由補(bǔ)償電路處理,從而產(chǎn)生-補(bǔ)償電流Ic,此電流提供給補(bǔ)償繞組Ns。此時(shí),補(bǔ)償繞組Ns通過的電流Ic與穿過磁環(huán)的輸出電流I。將不滿足關(guān)系式:IcN, -I。=0,而有:IcNs -I≠0。這說明補(bǔ)償繞組和負(fù)載電流產(chǎn)生的磁通必然要對(duì)兩磁環(huán)中的磁通產(chǎn)生影響,造成兩磁環(huán)間的等效磁通不為零。通過相應(yīng)檢波處理,誤差信號(hào)V.送到補(bǔ)償電流調(diào)節(jié)器進(jìn)行電流閉環(huán)控制,重新使Ic!Ns -Io=0,使T、T2間的磁通維持為零。此時(shí)的補(bǔ)償電流Ic可以通過采樣獲得,并且有l(wèi)cNs =Io,由于Ns的匝數(shù)是固定的,所以補(bǔ)償電流可以采用精密高穩(wěn)定的小電流信號(hào)，并且電流穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性可以做到很高,通過采樣該小電流信號(hào),便可以實(shí)現(xiàn)被測(cè)直流大電流的精密測(cè)量。