【摘要】：對一種現(xiàn)有的磁電層合大電流傳感器做了參數(shù)優(yōu)化和改進。通過優(yōu)化磁路設計、合理設置直流偏磁和擴大磁環(huán)氣隙等方式,解決了原有傳感器的測量波形失真問題,使其可以輸出與待測交流電流具有線性幅值關系、波形形狀一致的電壓信號。試驗測試表明,在測量700 A以內的待測電流時,改進后的電流傳感器具有4.5 m V/A的電流測量靈敏度,在頻率40~1 500 Hz范圍內有平坦的輸出,并具有一定的抗干擾能力。
【圖文】：

。但該大電流傳感器仍存在一定的問題:雖然該傳感器的電壓輸出能夠在數(shù)值上體現(xiàn)出與待測電流幅值的線性關系，但其輸出電壓的波形出現(xiàn)了明顯的失真，未能真實反映待測電流的全部情況。本文對該結構的大電流傳感器進行了改進性分析，對其參數(shù)進行了優(yōu)化，嘗試解決其輸出波形失真的問題，，并力求將其電流測量范圍進一步擴大。最后進行了一系列的性能測試，得出了一些有意義的結果。1大電流傳感器的改進性思路文獻［15］提出的大電流傳感器結構由圓片形磁電層合材料及磁環(huán)、永磁體等配套材料組成。整個電流傳感器結構如圖1所示。其中，磁電層合材料工作在T-T模式下［16］:在厚度方向的交流磁場下，磁致伸縮材料(M層)將產生徑向形變，通過力學連接傳遞到壓電材料(P層)，由此產生厚度方向的電位差。鐵氧體磁環(huán)用以鎖閉載流導線周圍的磁場，并將其加載于磁電層合材料之上。在磁環(huán)的20mm氣隙中，對稱地放置了兩層用于支撐和填充的硬質紙片、一對用于提高磁電材料動態(tài)磁致伸縮系數(shù)的鐵釹硼永磁體，最后將磁電層合材料放置于中間。圖1磁電層合電流傳感器整體結構示意圖Fig.1Thestructureschematicofthemagnetoelectriclaminatedhigh-currentsensor在磁環(huán)氣隙中的硬質紙片－永磁體－磁電層合材料是一個整體的測量模塊，且可以從氣隙中取出。在測量電流時可以先讓載流導線從磁環(huán)氣隙中穿入，再將測量模塊置入氣隙。這樣，在使用該電流傳感器時無需改變待測線路的拓撲，在不斷電的條件下隨時裝卸，便于裝置的安裝和維護。其他關于傳感器的結構設計細節(jié)可參閱文獻［15］。試驗證實，該大電流傳感器在測量500A(峰峰值)以內的工頻電流時，其電壓輸出幅值與待測電流幅值之間具有線性關系，其電壓、電流比為0.0585V/A。但其輸出電壓波形

綺愫喜牧?是一個整體的測量模塊，且可以從氣隙中取出。在測量電流時可以先讓載流導線從磁環(huán)氣隙中穿入，再將測量模塊置入氣隙。這樣，在使用該電流傳感器時無需改變待測線路的拓撲，在不斷電的條件下隨時裝卸，便于裝置的安裝和維護。其他關于傳感器的結構設計細節(jié)可參閱文獻［15］。試驗證實，該大電流傳感器在測量500A(峰峰值)以內的工頻電流時，其電壓輸出幅值與待測電流幅值之間具有線性關系，其電壓、電流比為0.0585V/A。但其輸出電壓波形存在明顯的失真現(xiàn)象。原傳感器在160A工頻交流電流下的電壓、電流波形如圖2所示，其中通道1為傳感器的電壓輸出波形，通道2為待測電流的波形(通道2的轉換比例為1000A/8V)。圖2原傳感器在160A工頻電流下的電壓、電流波形Fig.2Currentandvoltagewaveformsoftheoriginalsensorunder160A可以發(fā)現(xiàn)，原傳感器的輸出電壓波形存在上下不對稱的情況，通過計算可以得到其總諧波失真(THD)達到9.32%，而傳統(tǒng)電流互感器的THD僅為0.68%，這說明原傳感器在測量電流波形時存在較為嚴重的失真。出現(xiàn)這一情況，是因為在正、負半波磁電層合材91

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