Fluxgate-virta-anturi mittaa virran hyödyntämällä epälineaarista suhdetta magneettisen induktion intensiteetin ja korkean permeabiliteettisen magneettisydämen magneettikentän voimakkuuden välillä mitatun virran synnyttämän vaihtomagneettikentän kyllästysvirityksen alaisena.
1. Faradayn laki:
Faradayn laki on laki, joka kuvaa johtimeen indusoituvaa sähkömotorista voimaa. Eli kun johdin kulkee magneettikentän läpi, johtimen molemmissa päissä indusoituu sähkömotorinen voima. Faradayn lain mukaan, jos johtimen pituus on L, nopeus v ja se liikkuu kohtisuorassa magneettikentän suuntaan, indusoitunut sähkömotorinen voima voidaan ilmaista muodossa ε=B·L·v, missä B on magneettikentän voimakkuus.
2. Fluxgate-efekti:
Fluxgate-ilmiö tarkoittaa, että kun magneettisen induktion intensiteetti johtimessa muuttuu, johtimen läpi kulkeva magneettivuo muuttuu. Fluxgate-ilmiön mukaan johtimen magneettivuo Φ voidaan ilmaista muodossa Φ=B·A, missä Φ on magneettivuo, B on magneettikentän voimakkuus ja A on johtimen poikkileikkausala. kapellimestari.
3. Fluxgate-virtaanturin periaate:
Fluxgate-virtaanturit käyttävät Faradayn lakia ja fluxgate-ilmiötä virran mittaamiseen. Se koostuu parista magneettisydämistä ja johtimia.
Fluxgate-virta-anturissa virta kulkee johtimen läpi, joka on kiedottu yhden tai useamman magneettirenkaan ympärille muodostaen toroidisen vuoluukun. Kun virta johdon läpi muuttuu, myös vuohilan magneettisen induktion intensiteetti muuttuu. Anturin magneettisydän ohjaa mitatun virran synnyttämän magneettikentän vuohilaan, mikä muuttaa magneettisen induktion intensiteettiä vuon ilmavälissä.
Tämä muuttuva magneettisen induktion intensiteetti aiheuttaa muutoksia vuohilan magneettivuon aiheuttaen siten indusoituneen sähkömotorisen voiman vuohilaan. Tämä indusoitunut sähkömotorinen voima voidaan havaita mittaamalla jännite vuohilan yli.
Anturin herkkyyden ja tarkkuuden parantamiseksi vuoportin rautasydämeen kierretään usein useita käämiä. Kierrosluvun kasvu vastaa mittausvirran synnyttämän magneettikentän vahvistamista, mikä lisää vuohilan indusoitunutta sähkömotorista voimaa.
Anturin lähtöjännitteen ja mitatun virran välillä on lineaarinen suhde, joka voidaan määrittää tarkasti kalibroimalla. Kalibrointi voidaan suorittaa tunnetuilla virta-arvoilla ja vastaavilla lähtöjännitearvoilla, ja sovittamalla saadaan tarkka kalibrointikäyrä.
Yhteenvetona voidaan todeta, että fluxgate-virtaanturit käyttävät Faradayn lakia ja fluxgate-ilmiötä virran mittaamiseen. Se ohjaa mitatun virran synnyttämän magneettikentän vuohilalle, jolloin magneettisen induktion intensiteetti vuon ilmavälissä muuttuu, mikä aiheuttaa indusoituneen sähkömotorisen voiman vuohilaan. Mittaamalla jännite vuohilan yli, voidaan määrittää mitattavan virran suuruus. Fluxgate-virta-antureilla on korkea tarkkuus, nopea vaste ja hyvä lineaarisuus, ja niitä käytetään laajalti voimajärjestelmissä, teollisuusautomaatiossa, sähköajoneuvoissa ja muilla aloilla.
