感应电流精选(九篇)
第1篇：感应电流范文
【关键词】新型电流电压 传感器技术 应用
变电站是电力行业在发展过程中重要组成部分，其在实际运行过程中主要通过微处理技术、自动控制技术和网络通讯技术的进行，只有这样才能保证变电站在运行过程中满足一些二次设备合理、有效运行而提出的一种模式。随着社会不断的发展，我国经济水平逐渐提高，电力行业发展迅速，这对于变电站自动化管理来说提供了很大的帮助。现阶段，我国变电站在发展过程中主要以模块管理的形式进行发展，并对其中的核心危机继电保护的机箱总线到单板总线进行合理管理，只有这样才能保证变电站运行时的稳定性、安全性，并保证其在传感技术中得到广泛的应用。
一、电压电流互感器在电力系统中的作用
网络技术和计算机技术的快速发展，为电力行业中的继电保护和变电站自动化的发展提供了很大的帮助，尤其是网络技术的发展将变电站以自动化的形势发展下去，并将其中的电力设备进行创新、完善，尤其是新型的电流电压传感器的出现，对于变电站自动化技术与继电保护技术的发展提供了很大的帮助。
电力行业是促进我国经济快速发展的重要产业之一，在国民经济中占据着非常重要的地位]。随着社会不断的发展，人们的生活水平逐渐提高，对于电力的使用需求也越来越高，电力系统中的额定电压和额定电流都在逐渐提升，而原有的电压电流传感器已经不能跟上社会发展的脚步，满足社会的需求，只有将其不断的创新、完善才能从根本上解决这一问题，改变这一现状就应该将现有的传感器进行创新、完善，产生全新的高压设备，而电压电流互感器就是高压设备中的一种。
二、光纤电流电压传感器技术的应用
光纤电流电压传感器是一种全新的传感技术，在其发展初期，主要通过一些空间光路或者玻璃棒的形式进行传播，并将其安装在220kV的电网上进行传播。在其传播过程中还可以有效的将高压电流测量装置中的信息体现出来，只有这样才能方便人们操作。随着社会不断发展，光纤技术越来越成熟，光纤技术在电压电流传感器中的应用主要通过连接的形式节能型操作，并通过发电机组的电流装置将其中的电流进行测量。而近年来，光纤电压电流传感器技术在运行过程中主要以一些具有一定物质基础的产品进行奠定，尤其是光电晶体的发展，使我国的电流电压传感器技术水平逐渐提升，并为该技术提供了对应的关键敏感元件，并通过晶体的形式进行操作，从而保证电流电压传感器的运行安全。另外，光纤电流电压互感器在运行过程中的主要优点有绝缘性、成本低、低危险等特点，可以在变电站中得到广泛的应用。
光纤电流电流互感器在运行过程中主要通过一些常规的电磁式CT在原有的传感器中进行操作，而电磁式CT利用电磁的耦合性质进行操作，只有这样才能形成一个全新的正比电流，并将其中的信号能源应用在对应的电流中。现阶段，光纤电流电压传感器在运行时其中的光纤电流互感器主要通过二次信号的形式将其中的源以一个独立的形式体现出来，从而保证电流电压传感器的运行安全。另外，对于一些包含多种原理的传感器来说，在其运行过程中主要通过一些指定的OCT安培定律进行操作，并利用Faraday光磁效应运行，只有这样才能将其中的测量围绕电流中的光学环路内磁场以一个全新的形式体现出来。
三、组合式电流电压传感器技术的应用
组合式电流电压传感器是一种具有一定的抗阻式的分浩鳎其主要通过一些线圈和绕组制造，在实际运行过程中可以有效的提高传感器的整体传播效率与准确性。如果组合式电流电压传感器在运行过程中出现一些不确定的来源，其主要原因是：温度变化、搭配出错、受其他电流影响、初级导体的非无限长度等问题。要想从根本上解决这些问题，保证在组合式电流电压传感器的运行安全就应该利用一些体积较小的物理温度系数的特殊材料将其中的稳定进行降低，只有这样才能保证该温度达到了制定的传播问题；当传感器装配出错时，可以通过一些机械的安装的形式进行处理，并将传感器中的电流转移到对应的设备中，从而减少装置出错的现象发生；串扰，当其中的电流测量数值较少时，可以通过传感器中的设计方式将其中的数值进行缩小，只有这样才能保证传感器在运行过程中防止出现一些干扰的现象发生。组合式电流电压传感器在运行过程中主要有准确的高、兼容性强、尺寸小等优点，可以在变电站自动化中得到广泛的应用。
在电力系统运行过程中，需要根据其运行现状制定对应的电流电压传感器制定出对应的运行设计方案，只有这样才能保证电流电压传感器在运行过程中的安全性、稳定性。本文对新型电流电压传感器技术的应用进行了简单的研究，文中还存在着一定的不足，希望我国专业技术人员加强对其的研究。
参考文献：
第2篇：感应电流范文
关键词：光电；电流互感器；环流；密封
中图分类号：TM452 文献标识码：A
引言
现代电力系统发展的特点是大容量、高电压、小型化、数字化和输配电系统自动化。电网电压、电流的不断提高，使传统互感器的体积愈来愈大，绝缘结构愈来愈复杂，制造的难度也愈来愈大。同时，传统互感器存在的磁滞、磁饱和、二次不能开路、线性度低、静态和动态准确范围小等问题日益突出，已经不能为电力系统发展提供保证。由于传统互感器输出为模拟信号，不能直接为输配电系统自动化提供所需的数字信号，因而也成为数字化变电站必须解决的难题。
光电CT具有不含铁心,消除了磁饱和、铁磁谐振等问题；抗电磁干扰性能好,低压边无开路高压的危险；动态范围大,测量精度高；频率响应范围宽；体积小、质量轻；输出的数字接口适应了电力计量与保护数字化、微机化；精度与二次负载无关等优点，越来越受到各界的关注。并逐渐开始在在全封闭组合电器中使用，但是应用在GIS上应用也涉及到一系列的问题需要探讨、解决。
下面本文对光电CT在126kV GIS上的一个工程项目应用实例进行具体的探讨说明，目前该工程项的运行状态良好。
光电CT使用在GIS上思路选择
在最初的设计方案论证阶段就是将光电CT是放到SF6气体中还是放到空气中好呢？
首先，放电SF6气体中，这就出现了光电CT在SF6气体中处于高气压气室中，而光纤需要引到外面大气中的合并单元（控制箱）中，然而在从高气压到空气的接头是一个棘手的问题，如果光纤做成如电磁式CT接线端子的形式，那么又不能像电缆接线一样用螺栓压紧接线即可。这就需要用专用的焊接技术去焊接，另外焊接后的节点对光信号的通过率是要有一定的影响的。焊接后的牢固程度也不得而知。
另外一种方案就是将光电CT置于空气当中，这样就不存在中间焊接与光纤密封的问题了。但随之而来的也是采取什么样密封方式，以及还存在着涡流对测量精度的影响等。
最后经过方案的论证，这一切还是可以解决的，把运行的安全可靠放到第一位，同时也兼顾到方案可实施性最后选择了将光CT放置于空气当中。
方案设计与问题解决
将原电磁CT结构对比后，将光CT放在空气中，方案设计为如图一示意所示。
将光电CT镶嵌在一个大法兰里面，光纤从法兰侧面引出，密封部位
在光电CT的内侧，之后用另一法兰与其压紧，来实现密封将光CT置于与SF6气体隔绝的空气环境中。这时还应考虑的一个问题就是如果在光CT内的密封处两个法兰金属面直接接触，在产品运行时就会产生环流，这将直接影响光CT测量时的准确性，为了解决这个问题采用了静电喷涂光CT内侧的密封面，并且加厚，考虑环流的电压非常低，不会在喷涂面内电压击穿。这样即阻断了环流的回路，同时也可以保证SF6气体的密封。
绝缘结构的电场计算
在光电CT部位采用了法兰结构，与原结构的电场是有所差别的，为了保证所设计结构的可靠运行及试验顺利通过，需要对其进行模拟计算。采用ANSYS软件进行对一次导体与法兰环部位进行了场强计算，对一次中心导体施加雷电冲击电压550kV，法兰及屏蔽罩为地电位，应用软件经过建模计算后最大场强出现在法兰及屏蔽罩的边缘处，其最大值为19.5kV/mm，具有较大绝缘裕度（经验可靠值为0.5MPa的SF6气体中电场值不大于29kV/mm）。下图为计算结果截图：
结语
经过一系列的研究探讨与计算，本方案已经在工程项目中得到了应用，并且已经运行了一段时间，并取得了良好的效果。
由于光电CT在应用上的一系列好处，也正在被生产厂家及电力用户所青睐。上述通过光电CT在GIS上的思路选择、应用、计算等过程的叙述，为光电CT在GIS上的设计及应用提供了一个新的思想和实践经验。
参考文献：
[1]黎斌. SF6高压电器设计.北京：机械工艺出版社，2009.11.
第3篇：感应电流范文
《楞次定律——感应电流的方向》位于人教版选修模块3-2第四章第三节。它是在第二节探究感应电流产生条件的基础上，进一步探究感应电流方向的问题。楞次定律是电磁学的重要规律，也是分析和解决电磁学问题的理论基础，因此它是本章的重点，也是物理学的重点。学生在此之前已经比较全面的掌握了电场、磁场，并对电磁感应现象有了初步的认识，应该说学习楞次定律是顺理成章的事情。但本节知识涉及的因素比较多，规律也比较隐蔽，学生对楞次定律的探究和理解，都存在一定的难度。因此本节课以问题为主线，通过动手实验、观察分析，辅助以多媒体进行教学。
2.教学目标
（1）通过探究实验，归纳总结出楞次定律的内容。
（2）理解楞次定律中阻碍的含义。
（3）通过分析实验结果，提高总结概括的能力。
（4）亲身体验运用实验、比较及科学假说等研究问题的方法，感受科学家对规律的研究过程，学习他们对工作严肃认真不怕困难的科学态度和坚持真理、勇于探索的科学精神。
3.教学重难点
重点：通过探究、分析，得出判断感应电流的方向的规律—楞次定律。
难点：设计实验和对实验现象的分析、推理和概括，以及对感应电流磁场这个“中介” 的引入。
4.器材准备
铝盘、灵敏电流计、强磁体、磁铁、线圈、塑料小车。
5.教学流程
环节一：旧知链接多媒体展示问题
（1）环形电流的磁场可以用安培定则表示：让右手弯曲的四指与__________的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是________________。通电螺线管是由许多匝环形电流串联而成的，通电螺线管的电流方向和它的磁感线方向之间的关系，也可用安培定则来判定.通电螺线管内部磁感线方向是·
（2）如图，已知通电螺线管的磁场方向，电流方向如何？
（3）感应电流的产生条件是
磁通量的变化包括_____________。
设计意图：复习旧知，为学习新知识热身。
环节二：魔术表演，引入新课
首先表演魔术——神奇的魔法棒和会跳舞的铝盘，引入问题。这是普通的铝盘，注意观察。
问题1：铝盘为什么会随着魔法棒的起舞？
验证学生猜想教师揭开魔法棒的神秘面纱，并用银币验证是不是磁铁。
问题2：磁铁是铁磁性物质，不吸引铝，为什么在魔术中铝盘会随着磁铁的快速运动而随之运动呢，受到魔力一样？
验证学生猜想，连接铝盘和灵敏电流计，在快速移动强磁铁时，学生会观察到灵敏电流计的指针左右偏转。
从实验现象可以得出，不仅产生了感应电流，感应电流的大小和方向都发生了变化。
问题3：感应电流的方向遵从什么样的规律？
实验： 把线圈、两个并联反向发光二极管连接，当磁铁快速插入和拔出时，二极管交替发光。
问题4：两个二极管交替发光说明感应电流的方向怎样了？
问题5：什么原因导致感应电流方向改变了？
实验结论：感应电流方向与磁通量的变化有关。
颠倒磁极重复实验，认真观察两个二极管发光的顺序。
实验结论：感应电流的方向与原磁场的方向也有关系。
问题6：感应电流周围存在磁场吗？这个磁场的方向该怎么怎么判断呢？
请同学们接着观察我们的实验，在磁铁快速向上提起时，铝盘随之向上跳起，如果我们已知磁铁的N极和S极，能否根据初中学过的同名磁极相互吸引，异名磁极相互排斥来判断感应电流磁场的方向呢？
在我们知道了感应电流的磁场时，能不能确定感应电流的方向呢？如果可以，根据的哪个定则？
改装实验：把线圈和塑料小车捆绑在一起，插入和拔出磁铁时，小车会移动，通过小车移动方向和磁铁的原磁场方向可以判断感应电流的磁场方向，从而判断处感应电流的方向。
设计意图：通过魔术表演激发学习兴趣，通过分析现象引导学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。继而再通过环环相扣的问题，将本节课的重点从探究感应电流与原磁场的方向转化为探究感应电流的磁场方向与原磁场方向的问题。
环节三：新课教学、分组实验、探索定律
实验目的：探究感应电流的磁场方向与原磁场方向的关系
实验器材：磁铁、线圈、塑料小车
实验原理：
实验步骤：
实验表格：
设计意图：通过自己设计实验，自己制定实验步骤，自己绘制实验表格，再以小组合作动手做实验，探究多个线索之间的关系。通过车载线圈的运动情况，可以直观判断出车载线圈的受力情况，通过同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，判断出感应电流产生的磁场方向，降低探究实验的难度，从而较好的突破重难点。
环节四：总结规律，深化理解
多媒体展示问题
（1）从相对运动看，当磁铁靠近线圈时，线圈——磁铁，从而—— 磁铁的靠近，当磁铁远离线圈时，线圈——磁铁，从而——磁铁的远离。简言之： ————。
（2）从磁通量的变化来看，当磁通量增加时，感应电流磁场方向与原磁场方向——，从而——磁通量增加；反之，当磁通量减少时，感应电流磁场方向与原磁场方向——，又——磁通量减少。表现形式是——，本质是感应电流的磁场总要——磁通量的变化。
（3）请同学们观察在表格中添加线圈的绕制方向、感应电流的方向一栏，并根据线圈的绕制方向和安培定则把实验中感应电流的方向判断出来。
设计意图：通过分析实验现象，使学生总结出隐藏在现象后面的规律。
（4）把线圈和两个并联反向的发光二极管连接起来，检验判断是否准确。
设计意图：通过对实验检验，验证学生结论是否正确，加深学生对自己总结规律的认识
环节五：拓展延伸，理解定律
师（1）谁在阻碍？阻碍什么？怎么阻碍？能否用“相反”或者是“阻止”来替换阻碍？
师（2）观察演示实验，用所学知识解释实验现象 并解释魔术本质
学生结论：从磁通量变化的角度来看，感应电流总要阻碍磁通量的__变化__；从导体和磁体的相对运动的角度来看，感应电流总要阻碍_____相对运动__。
“阻碍”的过程就是能量转化的过程，楞次定律是能量守恒在电磁感应现象中的具体表现。
设计意图：通过形象化的总结使学生加深对楞次定律理解
环节六：课堂练习，当堂达标
例题：在图4.3—10中CDEF是金属框，当导体AB向右移动时。
请用楞次定律判断ABCD和ABEF两个电路中感应电流的方向。
思考：能否用这两个电路中的任一个来判定导体AB中感应电流的方向？
设计意图：巩固知识，强化训练
环节七：自主完善，意义构建
（1）总结知识。引导学生回顾楞次定律的内容，抓住“阻碍”，深化对楞次定律的理解。并体会该规律的隐蔽性、抽象性和概括性。
（2）总结方法。引导学生回顾探究过程，回味猜想、实验、分析、比较、归纳、概括、总结规律的科学研究方法。相对于楞次定律本身，该科学研究方法更重要。
设计意图：培养学生自我总结、自我完善、总结梳理的自学能力，巩固学习的内容和方法。
教学反思：
成功之处：
1）通过魔术表演吸引学生兴趣，调动学生学习的积极主动性。
2）通过发光二极管的交替发光，引入本节课题。
3）通过直观实验，实现本节问题的转化，降低研究问题的难度。
4）通过学生分组实验，解决本节重点问题，培养学生动手操作能力。
第4篇：感应电流范文
【关键词】 电阻抗
关键词: 感应电流;电阻抗;体层摄影术;激励线圈
摘 要:目的 研究在感应电流电阻抗断层成像（induced current electrical impedance tomography，ICEIT）中，线圈的形状、规格和位置对整体性能的影响. 方法 研究了用于I-CEIT系统的两种线圈.以敏感矩阵的条件数为原则，对圆形线圈的配置进行了研究.计算了另一种有轴线圈内感应电流分布及边界电压，探讨了限制分辨能力的因素.结果 找到了选用圆形线圈时对线圈大小和位置的要求，证实了有轴线圈能增大目标中心区域的电流. 结论 用恰当的配置，使用圆形线圈可使敏感矩阵的条件数较小，而用有轴线圈可以提高中心区域的敏感度和径向分辨能力.
Keywords:induced current;electrical impedance;tomogra-phy;exciting coil
Abstract:AIM To research the effect of the shape，size and configuration of the exciting coils on the perform ance of the system in induced current electrical impedance tomography.
METHODS Two kinds of exciting coils were studied.Circu-lar coil’s configuration was studied on the basis of the condi-tion number of the sensitive matrix.For the axis coil，the currents in the object and the potential of the boundary were calculated.Furthermore，the factors confining the distin-guishability were discussed.RESULTS The appropriate size and configuration of cirlular coils was found and axis coil was able to enhance the currents in the center of the object.CONCLUSION Circular coil of appropriate configuration is able to obtain lesser condition number and axis coil is able to en-hance the sensitivity of the center and the radius distin-guishability.
0 引言
感应电流电阻抗断层成像（induced current elec-trical impedance tomography，ICEIT）是一种新的EIT技术，它在被测目标的放置若干个激励线圈，对其施加时变电流，在空间产生交变磁场，从而在被测目标内激励出感应电流.测量目标表面相邻电极的电压差，并用此数据进行目标区域电导率图像重建［1-5］ .与传统的注入式EIT（applied current elec-trical impedance tomography，ACEIT）相比，ICEIT具有以下优势
［1，3，5］ :①成像目标内的电流不受电极处的电流密度的限制，因而有可能使用更大的电流密度以提高信噪比;②由于周围电极仅测量输出电压，不用于电流驱动，所以可以优化电极设计;③通过改变线圈的形状和位置，使空间磁场发生改变，从而改变目标内的电流分布，提取某一部分的细节;④当成像目标外有屏蔽层时，选择适当频率的驱动电流，就可使屏蔽层对感应电流密度分布影响不大，从而可能得到比较理想的成像结果.因此，ICEIT具有一系列注入式EIT所不具有的优点，具有良好的应用前景.激励磁场分布由线圈配置决定，它对电导率变化的敏感度和图像重建中的病态问题都有重要的影响［2，3，6］ .本文中，我们首先讨论了圆形线圈的大小和位置对敏感矩阵条件数的影响，接着计算了使用有轴线圈驱动时电导率扰动区域为同心圆时的边界电压和电流分布，并对线圈的分辨能力进行了探讨.
1 两种可用于ICEIT的线圈
1.1 圆形线圈 圆形线圈是ICEIT中最早也是最常用的线圈，如Fig1.3个半径相等的线圈等角度放置，线圈的中心位于和目标同中心的半径为RS 的圆周上，线圈与线圈之间的夹角为120°.目标表面联接E个电极，对每一种激励磁场，有（E-1）个独立测量数据.若线圈数为P，那么就有P种磁场分布，所以总的独立测量数就为（E-1）［3］ .圆形线圈的大小和位置对敏感矩阵的条件数有很大的影响［6］ .使用3个半径均为0.36cm（R
C =0.36cm）的线圈，对半径为0.12cm的目标进行仿真实验.所用剖分模型为541节点，1016单元.测量电极数为16，则独立测量数为45.当RS 取不同的值时，计算敏感矩阵，并且对敏感矩阵进行奇异值分解（SVD）.当RS =0时，因为3个线圈重合，所以只得到15个非零奇异值.当RS 逐渐增加到0.04，0.08，0.12，0.16和0.20cm时，它们对应的条件数迅速减少到4483，1845，899，438和252.
当线圈和目标的最小距离（穿过线圈圆心和目标圆心的直线被截在线圈和目标外缘之间的部分）固定时，考察线圈半径变化时条件数的变化.固定线圈和目标间的最小距离为0.01cm.当RC 分别取0.15，0.18，0.26，0.32和0.36cm时，条件数分别为308，218，192，187和185.因为大线圈的远端对目标内的感应电流的影响越来越弱，所以当RC 增大到一定程度（此处为0.36cm），使用更大的线圈并不能明显改善奇异值变化曲线.于是，可以得到以下结论，如果使用等角度放置的圆形线圈，应该使线圈半径尽量大，并且使目标和线圈间的距离尽可能小，这样才能使敏感矩阵的条件数尽可能小.
1.2 有轴的圆形线圈［6］ 用圆形线圈进行激励时，边缘处的电流密度较大，而中央区域相对较弱，如Fig3.为了增强中心区域电流，可以采用如Fig2所示的线圈，我们称为有轴线圈.在线圈轴附近，磁场的方向相反，所以感应电流的方向也相反.中心的磁场变化率加大，相应就增强了中央区域的感应电流.而且，在线圈轴附近，感应电流的径向分量得到了明显增强.通过旋转线圈，或者在目标周围不同角度放置相类似的线圈，就可得到目标内不同的感应电流分布，从而从目标表面采集到不同的数据用于成像.
2 对有轴线圈的进一步分析
2.1 计算边界电压 同心圆电导率扰动问题的解在 两个假设前提下可由解析方法得到.这两个假设，一是假设总磁场主要由线圈电流产生，感应电流对总磁场的贡献可以忽略;第二，在EIT的驱动频率范围内，位移电流就可以忽略［2，3，7，8］
在扰动区域为同心圆时，可以用傅立叶展开法（series expansion method，SEM）来求目标内的标量电位V.标量电位V在两个区域可分别表示为:V=V1 0r R1 和V=V2 R1 r R2 两个区域的解可各自独立表述为［2，7］ :V1 （rθ）=Σ∞m=1 rm ［em cos（mθ）+fm sin（mθ）］V2 （r，θ）=Σ∞m=1 （rm am +r-m bm ）cos（mθ）+（rm cm +r-m dm ）sin（mθ）目标边界条件和介质分界面处的条件为:V2 r n （R2 ）（σ2 V
2 r-V1 r） r=R 1 -（σ2 -σ 1 ）ωAn （R1 ）V1 （R1 ）=V1 （R1 ）系数am ，b m ，cm ，dm ，em ，f
m 与R1 ，R2 ，R3 ，σ1 ，σ2 ，ω和I都有关，可通过计算得到［2，7］ .当m取到5时，也就是对傅立叶序列的前五项求和，就能够达到优于99%的精度［7］ .
2.2 计算目标内的电流分布 因为E=- V-JωA，所以计算出 V和A，就得到了电场的分布.而V=［Vx Vy ］，其中:Vx =V x=V r・r x+Vθ・θx Vy =V y=V r・r y+Vθ・θy矢量磁位A=μ0I4π ∫θ2θ1 dl R，它的两个分量可按下式计算［2］ :Ax =μ 0 4πΣN n=1 -sin（n2πN）R R3 2πN A y =μ0 4πΣN n=1 cos（n2πN）R R3 2πN最后由J =σE，得到电流密度的分布.
Fig3为偏心放置的圆形线圈在均匀目标内的感应电流分布，Fig4为有轴线圈在均匀目标内的感应电流分布.由Fig3可见，目标中心的电流较弱，而边缘处的电流较大，且电流沿圆周切向方向的分量较大.从Fig4可以看到在线圈轴附近，电流密度较大，中心区域的电流得到了增强，且电流的径向分量得到增强.
图1 － 图4 略
2.3 有轴线圈的分辨能力 设背景电导率σ2 =S・m-1 ，目标半径R2 =1m.当σ1 =σ2 时，也就是均匀背景时，目标R2 =1m处的电位记为V1 .当扰动区域电导率σ1 =10σ2 ，半径为R1 时，测得R2 处电位为V
2 .Isaacson定义分辨能力为V1 和V2 的差Ud 的范数Ud ［9］ .当电压差Ud 大于测量精度时，不均匀区域就可以分辨出来.反之，信号将被噪声淹没，这就决定了在一定的测量精度条件下能检测出的最小目标的大小.
图5 － 图8 略
Fig5显示的是扰动半径R1 从0.05m到1m之间变化时Ud 的取值.Fig6显示的是扰动区域电导率不变而扰动区域半径变化时Ud 的变化.从图中可以看出，感应电流EIT具有注入EIT所不具有的一个特性.当电导率扰动区域半径增大时，注入EIT能够容易的检测出来.但是，在感应电流EIT中，最大分辨能力并不出现在R1 =1m处，而是出现在R1 =0.6m和R1 =0.7m之间，当R1 =1m时减小到零.
2.4 线圈半径对边界电压和电场的影响 设R1 =0.6m，R2 =1m，σ1 =10S・m-1 ，σ2 =1S・m-1 .当R3 取1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，2.0，2.2，2.4，2.6，2.8，3.0，3.5和4.0m时，求Ud 和 Ud / V .
Fig7表明当线圈半径增大时，Ud 的值逐渐变小.Fig8显示的是在不同的线圈半径下 Ud / V 的变化.当半径在1.1～2.0之间变化时， Ud / V 集中在1%～4%之间变化.
3 讨论
我们探讨了在感应电流EIT中两种不同的线圈配置.使用圆形线圈时，3个等半径的圆形线圈等角度放置.为了得到较小的条件数，线圈要尽量靠近成像目标，线圈半径要足够大.但是，当半径超过一定值时（视目标大小而定），条件性能的改变就不明显了.采用有轴线圈可以给中央区域引入较大的电流，从而提高测量对中心区域扰动的敏感性.在线圈轴附近的大的径向电流，也可以提高径向分辨率.
更进一步的，我们可以采用多个弧形线圈来驱动，每个线圈内的电流可以各不相同.这样，就可以像注入式EIT一样来优化驱动模式.未来的工作应致力于研究最优的线圈数目和最优的驱动电流模式.
参考文献:
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［4］Freeston IL，Tozer RC.Impedance imaging using induced cur-rents ［J］.Physiol Meas，1995;16（Suppl3A）:257-266.
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第5篇：感应电流范文
【关键词】电流互感器;误差;饱和;接地
1、前言
为了保证电力系统安全经济运行,必须对电力设备的运行情况进行监视和测量。但一般的测量和保护装置不能直接接入一次高压设备,而需要将一次系统的高电压和大电流按比例变换成低电压和小电流,供给测量仪表和保护装置使用。执行这些变换任务的设备,最常见的就是我们通常所说的互感器。进行电压转换的是电压互感器,而进行电流转换的互感器为电流互感器,简称为CT。
2、电流互感器工作原理
2.1 内部结构
用于电力系统中的电流互感器, 其一次绕组通常是一次设备的进出导线,只有1匝或2匝,二次额定电流通常是1A或5A,故其二次匝数很多。例如,变比为1250/5的电流互感器,其一次绕组为1匝时,二次绕组为250匝。
2.2 误差分析
在具有铁芯的电流互感器中,铁芯中存在励磁电流,励磁阻抗一般为电抗性质,而二次负载一般为阻抗性质,因此在二次电动势的作用下,I2与I1相位不同,幅值也不同。下面为电流互感器的等值回路及角误差示意图。
忽略本身材料的影响, 由上图可知:
1)当励磁阻抗Zm不变时,二次阻抗越大,I0越大,电流互感器的比误差越大。当阻抗不变时,Zm越小,电流互感器的比误差越大。
2)当电流互感器二次负载为纯电阻(Zn=0)时,角误差最大。当Z2为0时,即负载为纯电感时,角误差等于0。
对电流互感器的误差要求,一般为幅值误差小于10%,角度误差小于70°。
2.3 电流互感器饱和原因及特征
正常运行时,负载阻抗很小,因为电流互感器铁芯磁通不饱和, 励磁阻抗Xm很大,因此,可忽略励磁电流Im,一次和二次绕组磁势平衡。
当铁芯磁通密度增大至饱和时,Zm会随饱和的程度而大幅下降,此时Im已不可忽略,即I1与I2不再是线性比例关系。
电流互感器饱和的原因有两种:一是一次电流过大引起铁芯磁通密度过大;二是二次负载过大,导致二次电压增大,使得铁芯磁通密度增大,铁芯因此而饱和。饱和电流互感器有如下特点:
1) 其内阻大大减小,极限情况下近似等于零。
2) 二次电流减小,且波形发生畸变,高次谐波分量很大。
3) 在一次故障电流波形过零点附近,饱和电流互感器恢复线性传递关系。
4) 一次系统故障瞬间,电流互感器不会马上饱和,通常滞后3～5m/s。在通用规程中,规定运行中电流互感器二次不得开路。
3、电流互感器饱和对保护的影响
3.1 对电流保护的影响
3.1.1 电流保护的判据为: IJ> Ip
式中: IJ――为流入继电器的短路二次值
Ip――为电流继电器的定值
根据上式可知，电流互感器饱和后，二次侧等效动作电流IJ变小, 可能会引起保护拒动，这一点在速断保护中尤其显著。
10kV线路出口处短路电流一般很小，特别是远离电源，系统阻抗较大时，但随着系统规模扩大，10kV系统短路电流随着变大，可以达到电流互感器一次额定电流的几百倍，系统中原有的一些能正常运行的变比小的电流互感器就可能饱和。另一方面，短路故障是一个暂态过程，短路电流中含大量非同期分量，又进一步加速电流互感器饱和。当10kV线路短路时，由于电流互感器饱和，感应到二次侧的电流会很小或接近于零，保护装置拒动。故障由于母联开关或主变低压侧开关切除，不但延长了故障时间，会使故障范围扩大，影响供电可靠性，而且严重威胁运行设备安全。
3.1.2 对策
根据前面分析，导致电流互感器饱和的两种情况，可知电流互感器严重饱和时，一次电流全部转化为励磁电流。二次感应电流为零，则流过电流继电器的电流也为零，保护装置就会拒动。避免这种情况主要从两点入手：
1)在选择电流互感器是，变比不能选得太小，要考虑线路短路时电流互感器饱和问题。一般10kV线路保护电流互感器变比最好大于300/5。
2)尽量减小电流互感器二次负载阻抗，尽量避免保护和计量共用电流互感器，缩短二次电缆长度及加大二次电缆截面积。10kV线路保护，测控合一的产品，可在开关室就地安装，这样能有效减小二次回路阻抗，防止电流互感器饱和。
3.2 对母线差动保护的影响
3.2.1 影响
电力系统中的母线广泛采用电流差动式保护,对电流互感器二次侧电流瞬时值差动的原理，可方便地实现母线快速保护，然而在母线区外短路故障时，一般会出现电流互感器饱和现象，电流互感器饱和后不能正确传变一次侧电流，使二次侧电流差动原理的基础得到破坏，从而导致保护的误动作。
3.2.2 对策
根据电流互感器饱和的特征，可知出现故障时，由于铁芯中的磁通不能发生突变，电流互感器不能立即进入饱和区，而是存在一个3～5m/s的线性传递区。当母线上发生故障时，母线电压和出线电流将发生很大的变化，与此同时，在差动元件中出现差流，即工频电压或工频电流的变化与差动元件中的差流是同时出现的。当母差保护区外发生故障某组电流互感器饱和时, 母线电压即各出线电流立即出现变化，但由于故障后，3～5m/s电流互感器磁路才会饱和，因此，差动元件中的差流比故障电压和故障电流晚出现3～5m/s。
在母线差动保护中，当工频电流变化量或工频电压变化量与差动元件中的差流同时出现时,认定是区内故障开放差动保护，而当工频电流变化量或工频电压变化量比差动元件中差流出现早时，则认为差动元件中的差流是区外故障时电流互感器饱和产生的，立即将差动保护闭锁，差流正常后延时返回。
3.3 对变压器保护的影响
3.3.1 现状
所用变压器是一种比较特殊的设备 容量较小 但可靠性要求非常高，而且安装位置特殊，一般接在10kV或35kV母线上，其高压侧短路电流等于系统短路电流，低压侧出口短路电流也较大。一直对所用变压器保护的可靠性重视不够，这将对所用变压器直至整个10kV系统的安全运行造成很大威胁。传统的所用变压器使用熔断器保护，其安全可靠性较高，但随着系统短路容量的增大，以及综合自动化的要求提高，这种方式满足不了要求。现在新建或改造变电所，特别是综合自动化所，大多配置所用变压器开关柜，保护配置也和10kV线路相似，而往往忽视了保护用电流互感器饱和问题。由于所用变压器容量小，一次额定电流较小，保护计量共用电流互感器，为了保证计量的准确性，设计时电流互感器变比很小，有的地方甚至选择10/5。这样一来，当所用变压器故障时，电流互感器将严重饱和，感应到的二次电流几乎为零，使所用变压器保护拒动。
3.3.2 对策
解决所用变压器保护拒动问题，应从合理配置保护入手，其电流互感器的选择要考虑所用变压器故障时的饱和问题；同时，计量用电流互感器一定要与保护用电流互感器分开，保护用电流互感器装设在高压侧，以保证对所用变压器的保护，计量用电流互感器装设在所用变压器低压侧,以保证计量的精度；在定值整定方面，电流速断保护可按所用变压器低压出口短路电流进行整定,过负荷按所用变压器容量整定。
4、电流互感器绕组的布置
电流互感器绕组的布置要把握两个原则，一是要防止出现保护死区，二是要躲过互感器易发生故障的部分，为防止死区，一般要求各种保护的保护范围之家要有交叉，同时有求电流互感器一次侧极性端必须安装在母线侧。这是因为互感器二次绕组的排列是以互感器一次极性端为参考的。如果一次极性端放置错误，那么尽管在二次绕组的分配上考虑到交叉问题，仍然会出现保护范围的死区。另外，由于互感器底部最容易发生故障，而母线保护动作停电范围太大，因此一般有注意母线保护要尽量躲开互感器底部。可以看出，母线差动保护与两套线路保护均有重叠区域，任一套线路保护退出运行均不会产生死区。
5、电流互感器的接地点
5.1 一次接地点
运行中电流互感器的一次接地点有外壳接地和电流互感器末屏接地，下面分别说明其接地的作用。
外壳接地：防止外壳处于电场中，感应一定电压，破坏外部绝缘，威胁人身安全，所以必须将外壳接地，《十八项反措》规定其接地应有两根与主接地网不同干线的连接，且需满足热稳定校核的要求。
末屏接地：电流互感器的主绝缘是十多层油纸电容，相当于十多层电容串联而成，最外一层电容为末屏层。末屏接地时，一次对地电压均匀分布在各层之间；若末屏不接地，使末屏对地变成绝缘，由于交流电路的集肤效应，高电场主要移向靠近表面的绝缘层上，在最外层产生高电压，最高可达几万伏。由于小套管上绝缘距离短，在几万伏电压长时间作用，使绝缘击穿，使电流互感器爆裂。
5.2 二次接地
电流互感器的二次回路必须且只能有一点接地，一般在端子箱经端子排接地。但对于有几组电流互感器连接在一起的保护装置，如母差保护、主变差动保护等，则应在保护屏上经端子排接地。电流互感器二次回路必须有一点接地是为了人身和二次设备的安全。若二次回路没有接地点，接在电流互感器一次侧的高电压，将通过互感器的一、二次绕组间的分布电容和二次回路的对地电容形成电压，将高电压引入二次回路。如果二次回路有接地点，则二次回路电容被短接，分到二次回路的高压侧电压为零，从而达到保护安全的目的。
电流互感器二次回路只能一点接地。在电流互感器二次回路中, 如果正好在继电器电流线圈的两侧都有接地点，一方面两接地点和地所构成的并联回路会旁路电流线圈，造成分流，使流过电流线圈的电流减少；另一方面在发生接地故障时，两接地点间的电位差将在电流线圈中产生额外电流。这两种原因都使流过继电器的电流与电流互感器二次通入的故障电流有很大差别，会使继电器反应不正常。
第6篇：感应电流范文
关键词：电子式电流互感器 数字化变电站 应用
中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2010)011-016-03
1 引言
随着数字电力技术的发展，数字化变电站在电网中逐步试点运行。数字化变电站是由电子式／光电式互感器、智能化开关等智能化一次设各、网络化二次设备分层构建，建立在IEC61850通信协议基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。作为数字化变电站的关键设备，电子式电流互感器也逐步挂网运行，其主要为数字化保护装置、测量装置提供数字量或小模拟量信号。电子式电流互感器在技术性能、技术参数、应用配置、检修管理、运行管理等方面有别于常规电磁式电流互感器，具有无可比拟的优势。电子式电流互感器作为数字电力系统的基础装各，在数字化变电站中发挥着重要的作用。
2 电子式电流互感器介绍
电子式电流互感器是将处于一次侧的电流变换、传输到低压侧，经处理后输出符合标准要求的模拟量或数字量，供频率为15～100HZ的电子测量仪器和继电保护装置使用。电子式电流互感器目前主要分类有采用法拉第磁光效应原理的光学电流互感器、罗柯夫斯基线圈原理传感器和铁芯线圈低功率电流互感器。
2.1 电子式电流互感器的结构
如图1所示电子式互感器结构，主要包括高压部分的采集器单元、传输数据(包括提供电源)的光纤以及低压部分的合并单元3个部分。
2.2 电子式电流互感器与常规电磁式电流互感器的比较
与常规电磁式电流互感器比较，电子式电流互感器在技术性能方面有明显的区别。
3 电子式电流互感器的相关技术参数
3.1 电子式电流互感器的额定输出
根据IEC60044-8《电子式电流互感器》的规定，电子式电流互感器模拟量电压输出额定值：22.5mv、150mv、200mv、225mv、4v：数字量输出额定值为2D41H(测量用)，01CFH(保护用)。以上海MWB互感器有限公司生产的低功率电流互感器应用为例，其采用额定输出为22.5mv模拟电压信号，将一个输出信号连接到一个或多个数字式继电器上，信号传输使用的电缆为双屏蔽双绞线。
3.2 电子式电流互感器的准确级
电子式电流互感器与常规电流互感器的准确级等级基本差不多。测量用电子式电流互感器标准准确级，是指以该准确级在额定电流下所规定最大允许电流误差的百分数来标称：可分为0.1，0.2，0.5，1，3，5级，0.2S，0.5 s级，其中0.2S，0.5S级可供特殊电度表用。保护用电子式电流互感器的准确级，是指以该准确级在额定准确限值一次电流下所规定最大允许复合误差的百分数来标称，其后标以字母“P”，(表示保护)或字母“TPE”(表示暂态保护电子式互感器准确级)：可分为5P、10P、5TPE。
3.3 电子式电流互感器的极性
电子式电流互感器仍存在极性概念，图2所示为电子式电流互感器的端子标志方法。对模拟量输出的电子式电流互感器，所有标为P1、sl的端子，在计及延迟时间(如果有)作用的同一瞬间具有相同的极性。对数字量输出电子式电流互感器，标为P1的端子是正极性时(负极性时)，帧中对应值为其MSB等于0(等于1)。
4 电子式电流互感器的应用配置
4.1 电子式电流互感器的选型配置
根据电子式互感器研发现状，配电网IIOKV等级设备中光电、线圈电子式互感器均有挂网运行；35KV及以下配电网设备中，基本采用线圈电子式互感器为主。以上海地区某1 10KV数字化变电站为例，110KV主设备采用GIS组合电器，配置了光纤电子式电流互感器，每个间隔1组保护线圈、1组计量线圈：额定一次电流600A，测量额定二次输出为01CF，精度0.5级；保护额定二次输出为2D41，精度5P：10KV主设备采用CGIS组合电器，线路间隔均配置了模拟量输出的低功率电子式电流互感器，额定一次电流600A，测量额定二次输出电压为150mV，精度0.5级：保护额定二次输出电压为1V，精度5P。
4.2 电子式电流互感器的安装
按照安装方式，电子式互感器可分为独立支撑型、GIS型、套管型及独立悬挂型。目前，上海地区配电网一次设备主要采用集约型、小型化设备，比如GIS、CGIS、开关柜等。电子式电流互感器由于绝缘结构简单，体积和重量都远小于传统的电流互感器，更适用于小型化的设备的安装。如图3所示，低功率电子式电流互感器在开关柜内安装较传统电流互感器更为紧凑，节省空间。如图4所示，GIS设备配置了光纤电子式电流互感器。光纤电子式电流互感器敏感头可安装在GIS法兰内，电气单元可安装在GIS本体上，合并单元及光纤熔接盒可安装在汇控柜内。由于GIS内互感器部分占用空间少了，完全可以考虑减小GIS的TA室。
4.3 电子式电流互感器的接口配置
电子式电流互感器与二次保护装置等的数据连接主要依靠合并单元(MU)完成，合并单元可以对二次设备提供一组同步的电流样本。现在国内已有厂家研制合并单元，适用于交流模拟量小信号输出或数字信号输出的电子式互感器与保护控制装置的连接(如图5、图6)。还有一种混合过渡接口方式，是指常规模拟信号和模拟小信号同步接入合并单元，以供保护控制装置采用。
5 电子式电流互感器的检修管理
5.1 电子式电流互感器省却了伏安特性试验
就常规电流互感器而言，电流互感器试验需要在二次侧施加电流，通过多点测量端电压，来验证饱和特性。在现场验收中发现三相电流互感器伏安特性不匹配或者因为容量小，二次阻抗大，难以满足10％误差特性曲线的现象也时有发生。而电子式电流互感器二次输出的不是电流，所以不允许施加电流信号，否则将损坏二次回路和绝缘。
5.2 电子式电流互感器“变比”的检验
就常规电流互感器而言，变比是流经互感器一次侧电流与二次侧输出电流之比值。电子式电流互感器的“变比”，是指一次电流与二次输出成的线性比例关系。比如，低功率电子式电流互感器二次输出是与一次电流成线性比例关系的低功率电压信号。所以该类电子式电流互感器进行“变比”的检验时，在一次侧通入多组大电流，二次侧可测量得到多组对应、成一定比例的电压值，以验证两者线性比例关系。
5.3 电子式电流互感器极性的检验
与常规电流互感器较类似，电子式电流互感器也需要极性检验。如图7所示为LPcT系列型号低功率电子式电流互感器极性检验接线图，由数字式万用表(高精度，毫伏级)，直流电源(可选用1.5伏干电池)组成回路，试验时瞬间闭合直流电源开关，产生直流脉冲电流的同时观察数字式万用表显示读数正负值，然后断开直流电源开关。如图7，若数字式万用表显示读数为正值，则待测低功率电子式电流互感器的极性正确。
6 电子式电流互感器的运行管理
常规电流互感器在实际运行中，由于绝缘老化或流变开路造成流变爆炸，保护误动等事故屡有发生。电子式电流互感器具有优良的绝缘性能，二次输出无开路的危险，这些特性适宜于电网运行管理。但是由于其输出的是小模拟量或数字量，巡视测量直观性较差，需要借助其他工器具进行转换才能参考比较。再者，电子式电流互感器具有良好的自检功能，一些缺陷能通过网络报警来发现消除，一定程度上也可以降低事故概率，减少运行管理的工作量。但是，电子式电流互感器到目前为止积累的运行经验较少。结合电网实际运行情况，一些管理性问题需要逐一明确下来。比如：运行环境温度对电子式电流互感器的影响程度、在线运行寿命周期年限等等。
第7篇：感应电流范文
关键词：楞次定律；探究；部分抵消变化说
作者简介：梁吉峰（1970-），男，山东荣成，大学本科，特级教师，主要研究方向高中物理教学、物理奥赛辅导.
人教社新课程高中物理选修3-2第3节《楞次定律》的主要热菔翘骄扛杏Φ缌鞯姆较.从总体上来说，探究过程最突出的特点就是涉及物理量多、情境复杂、规律隐蔽.近百年来，该实验装置和方案不曾改过.课本上主要是通过一个“中介”（感应电流的磁场）来进行的，如图1的照片（课本插图），在这里我们不禁要问：为什么要提出这个“中介”？这个“中介”的提出是否有点突兀？另一方面，探究过程是不是涉及了过多的物理量？（从表格1可以窥见一斑）是否还可能有更加通畅而简洁的思路呢？是否可以设计出一个由浅入深、环环相扣、层层递进、总体思路更加通畅的并且易于学生理解和思悟的探究过程？
下面来做一个尝试：首先进行理论探究，也就是通过分析与综合方法提出探究性问题（原磁场的磁通量的变化与感应电流的磁场的方向之间的关系）；然后设计探究性实验，对探究的结果进行分析、总结和归纳最后得出楞次定律.
为了提出具体的探究问题，还是要先从本章第二节《探究感应电流的产生条件》开始回顾.
1 通过运用分析与综合方法提出探究问题
探究感应磁场的方向（感应电流磁场的方向）与原磁场的磁通量变化（包括不同原磁场方向的所有相关情况）之间的关系.
在本章第二节我们已经知道：当磁铁插入或者拔出线圈时，也就是穿过线圈的磁通量发生变化的时候，最终会在回路中产生了感应电流，这说明感应电流与穿过闭合电路的磁通量的变化有关.
因为最终产生了感应电流，首先尝试从感应电流的产生原因这一角度入手来思考.
根据闭合电路的欧姆定律，所以感应电流会使人联想起电压和电阻.不过马上就会否定该种想法，因为上述物理概念和规律与本探究物理情境毫不相关，显然这不是探究的方向.
下面尝试从感应电流的各种效应方面入手探究.这包括机械效应、热效应、磁效应和化学效应.稍加分析可知，可能我们可以从电流的磁效应这一方面入手.
至此，我们的问题转化为研究感应电流的磁场的方向.
我们不仅又想起了磁铁的磁场，因为要研究感应电流的方向的问题，现在碰到了两个磁场，自然就会想到研究这两个磁场的方向之间有无关系.
前一节已经告诉我们，要通过研究穿过闭合回路的磁通量的变化来研究.那么要探究的问题立刻浮出水面：原磁场和感应电流磁场的磁通量的变化之间有无关系？
对于（电流或者磁场的）方向这一方面，我们不能轻易放弃，因为对于物理学科而言，方向至关重要.本节就是要探究出感应电流的方向.
最终探究的问题进一步具体化为：探究感应磁场的方向（感应电流磁场的方向）与原磁场的磁通量变化（包括不同原磁场方向的所有相关情况）之间的关系.
2 建构条形磁铁――螺线管模型
通过对“条形磁铁―螺线管”模型进行以下四步渐次复杂的实验探究和分析，最终得出楞次定律的内容.
下述前两步探究将使用有共性的两组相同实验仪器，进行对比实验探究.
2.1 探究感应磁场的方向与Δ的正负的关系
探究一
如图2所示，在本步所有的操作中，条形磁铁的N极都在下方.分别将磁铁的N极从上端向下插入和从螺线管中向上拔出，（根据安培定则由感应电流的方向来判定感应磁场的方向，下同）然后得到感应磁场的方向.经过分析判定，当磁铁插入螺线管（即（（（0）时，感应磁场方向向上；当磁铁拔出螺线圈（即Δ
这说明：在原磁场方向相同的情况下，感应磁场的方向与Δ的正负（也可以说是穿过螺线管的磁通量的变化）有关.
2.2 探究感应磁场的方向与原磁场的方向的关系
探究二
如图3所示，分别将磁铁的N极和S极都从上方向下插入螺线管，在操作过程中尽量保证穿过螺线管的磁通量的变化量的绝对值相等，观察感应磁场的方向.
经过观察分析可知，当N极插入螺线管时，感应磁场方向向上；当S极插入螺线圈时，感应磁场方向向下.
这说明，在磁通量的变化量的绝对值相等的情况下，感应磁场的方向与原磁场方向有关.
综合以上两步探究的结果，感应磁场的方向与穿过螺线管的磁通量的变化量和原磁场的方向这两个因素有关.
2.3 综合归纳得出“增反减同”的初步结果
探究三 重复并扩展探究二的操作步骤.
如图4所示，将磁铁的N极（和S极）从上方插入螺线管（都是插入）.当N极向下插入螺线管（即Δ为正）时，原磁场方向向下，感应磁场的方向向上；当S极向下插入螺线管（即Δ为正）时，原磁场方向向上，感应磁场的方向向下.
综合上述两步理论分析发现：不管是N极还是S极，只要插入螺线管，也就是说只要穿过螺线管的磁通量的绝对值在增加，感应磁场的方向就与原磁场的方向相反.
下面继续探究将N极和S极向上拔出螺线管的情况.当N极向上拔出螺线管（即（（为负）时，原磁场方向向下，感应磁场的方向向下；将磁铁的S极向上拔出螺线管（即（（为负）时，原磁场方向向上，感应磁场的方向向上.
归纳上述两步可以发现：不管是N极还是S极，只要拔出螺线管，也就是说只要穿过螺线管的磁通量的绝对值在减小，感应磁场的方向就与原磁场的方向相同.
将上述的两大步再进一步归纳（即针对所有插拔情况）：上述每一种操作都满足下述规律：当（（为正时（磁通量的变化量增加），感应磁场与原磁场方向相反；当（（为负时（磁通量的变化量减少），感应磁场与原磁场方向相同，也就是“增反减同”.
2.4 运用磁通量的形象标识方式（磁感线的条数）进行科学想象.
怎样理解“增反减同”的现象，这“又增又减”的表面是否隐藏着统一的物理本质？下面继续进行探究和思考.
探究四：如图5所示，继续分别将N极和S极插入和拔出螺线管，观察感应磁场的方向.
当N极插入螺线圈时，原磁场方向向下，穿过螺线管的磁通量（下面用磁感线的条数来进行科学想象）增加，感应磁场方向向上，由于二者方向相反，所以结果是抵消了一部分增加的磁通量，即方向相反的两组磁感线相当于减少了净磁感线的条数.“不让磁通量增加”.
同理，当N极拔出螺线圈时，螺线管的磁通量减小，感应磁场方向向下，由于二者方向相同，所以结果是补偿了一部分减少的磁通量，即方向相同的两组磁感线的总体效果是： “不让磁通量减少”.
将S极插入和拔出螺线管的情况与N极的相关情况类似，不再赘述.
总之，“不让磁通量增加”和“不让磁通量减小”，都是不想让原来的磁通量发生变化的意思，看来“不想让其变化”就是增反减同的共性.
考虑感磁场的强弱和原磁场的强弱之后，可以说：我们是用一种“部分抵消变化说”总结了“增反减同”的共性.
下面再从感应电流的磁场的角度来思考，我们关心的问题是：到底感应磁场在上述电磁感应的过程中起到了什么作用？
上述的“部分抵消变化”事实上就是感应电流的磁场阻碍了（不是完全阻止）原磁场磁通量的变化.
至此，我们得出最终结论：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，这就是楞次定律.楞次定律的核心，也是最需要大家记住的是“阻碍”二字.
综观楞次定律的整个探究过程，结合了双向思维，先进行理论探究，也就是通过分析与综合方法这一物理科学方法提出探究性问题（原磁场的磁通量的变化与感应电流的磁场的方向之间的关系？）；紧接着通过四步层层递进的探究性小实验，综合运用了控制变量法和部分归纳法、全部归纳法，最后在实验探究的结果的基础上再进一步进行科学想象和综合归纳，最终自然生发而成楞次定律这一重要规律.整个探究过程是本节课的重点和难点.上述的探究过程一直贯穿着理论和实验相结合的思想，彰显了物理科学方法的巨大力量.
参考文献：
[1]陶昌宏，探究性教学的“魂”――独立的思考 探索的实践[J].物理教师，2012（2）：1.
第8篇：感应电流范文
关键词：交流感应电机； 瑞萨单片机； EMC； 单电阻采样
中图分类号：TN91134 文献标识码：A 文章编号：1004373X(2012)10014204
引 言
随着电力电子技术和微控制器技术的飞速发展，现代交流变频调速系统技术在电机控制系统中的应用也越来越广，采用全控型器件IGBT 的全数字控制的变频调速器已经实现了通用化，具有调速范围宽、调速精度高、动态响应快、运行效率高、操作方便等优点。变频调速器的普及应用提高了现代工业的自动化水平，提高了产品质量和劳动效率，最大限度地节约了能源，因此符合国家发展建设和谐、节约型社会的方针。
本文选用瑞萨公司推出的性价比较高的微控制器R5F21246 series，嵌入R8C/Tiny系列CPU内核，R8C/Tiny系列中的所有MCU都集成了片上闪存，具有高性能和很好的易用性，1 MB地址空间，2 KB片上数据存储FLASH，非常适合于空调、洗衣机、冰箱等家电应用以及交流伺服马达等工业控制应用等。
1 交流感应电机系统的基本构架
交流感应电机控制系统的原理构成如图1所示，它包括主电路、控制单元、功率驱动单元、保护单元以及信号反馈采集单元等。
图1 交流感应电机控制系工作原理框图交流感应电机控制单元包括速度控制器、转矩和电流控制器等。Renesas单片机R5F21246以其价格低、功耗小、性能高、处理速度快等优点成为交流感应电机控制系统控制核心的一种趋势。功率驱动单元采用以驱动芯片IRS2136S，其内部不但集成了驱动电路，同时具有过电压、过电流、过热、欠电压等故障检测保护电路，当系统出现问题时能及时进行自我保护，提高了系统的可靠性。各采集信号经过反馈传输到R5F21246内部，进行精确、快速的处理后输出，以实现各个部件的实时控制。在主回路中还加入了软启动电路，以减小启动过程对驱动器的冲击。
2 交流感应电机系统的驱动电路设计
功率驱动模块作为交流感应电机控制系统的强电部分包括两个单元：电源单元为整个系统的数字和模拟电路提供电源；功率驱动单元IRS2136S用于电机的驱动（见图2）。
功率板的设计中包括4个硬件保护功能，分别是过流(正反向电流)保护、母线过压保护、母线欠压保护和IGBT过热保护，每种保护都有LED报警显示。为了增强可靠性，保护动作发生后都会分别给MCU发送关断信号，保护功率器件IRS2136S，防止元件的损坏。这些信号必须由单独的复位信号才能取消，否则保护电路会一直有效，以防止误操作损坏设备和影响人身安全。
图2 功率驱动放大电路2.1 电源电路
电源主电路如图3所示。输入电压范围：交流187~264 V，频率范围：48~53 Hz。直流母线电压输出稳定在正常值310 V左右，肖特基二极管D110并联在母线电压两端，防止母线过压，滤波电容C110滤除干扰信号，电阻R104～R109分别C107与C106并联，用来稳定电容两端电压。直流母线电压输出采用预充电回路，通电后的瞬间由限流电阻R102给整流桥D101和滤波电容C107，C108提供电流，减小了对整流桥的冲击，滤波电容充电接近完成后通过继电器K101旁路限流电阻。直流母线电压通过VIPER12(U101)与LM78L05(U102)芯片产生16 V与5 V稳定的直流电压，分别给驱动电路和其他电路供电，如图4所示。
2.2 温度检测电路
图5为IGBT的温度检测电路。电路中R379为负温度系数热敏电阻NTC，当温度过高时R379阻值就变小。通过检测电路的电压输出故障信号反馈给单片机，经单片机分析处理后采取的措施对系统进行保护，如令驱动芯片停止工作，当温度恢复正常时再解除保护。
2.3 电流检测电路
为了降低系统成本，该电路采用了单电阻采样技术。一般而言，矢量控制算法需要采集电机至少两相电流，但单电阻采样只需要采集负母线的电流即可。
图3 电源主电路
图4 16 V与5 V电源
图5 IGBT温度检测电路如图2所示，单电阻R236采样，采样电流ishunt，对于下桥臂Q202，Q204,Q206的每一个开关状态，其流过的电流状态如表1所示。
在表1中，“0”表示开关管关断，而“1”表示导通。由于电流在一个PWM周期内几乎不变，因此只需要在一个PWM周期内采样两次即可得到该时刻电机每一相电流的状态，因为三相电流之和为零。
单电阻采样会遇到一些挑战，空间矢量脉宽调制器（SVPWM）在空间矢量的扇区边界和低速调制区域的时候，会存在占空比两长一短和两短一长以及三个几乎一样长的时刻。这样，如果有效矢量持续的时间少于电流采样时间，则会出错。本方案采取的办法是在相邻边界的时候插入固定时间的有效矢量，而在低速调制区域的时候，采用轮流插入有效矢量的方法。插入有效矢量会给电流波形带来失真，这种情况下需要通过软件来进行补偿。
表1 单电阻采样状态表
V Q202 Q204 Q206 ishunt
V0 0 0 0 0
V1 0 1 1 iA
V2 0 0 1 －iC
第9篇：感应电流范文
关键词：RBF神经网络；电涡流传感器；非线性补偿；拟合函数
中图分类号：TP212 文献标识码：A
文章编号：1004-373X(2008)10-190-02オ
Application of ANN in Electric Eddy Sensor Nonlinear Compensation
ZHANG Yuanmin,WANG Hongling
(College of Electrical and Information Engineering,Xuchang University,Xuchang,461000,China)オ
Abstract：characteristic curve of the eddy current sensor is serious nonlinear.The nonlinear errors of the eddy current sensor must be compensated in order to ensure the instrument′s linearity.The RBF network is adopted and the result is compared with that from the fitting function method.The comparative result indicates that the compensation curve of adopting BRF network is more smoother,the forecast character is more higher and the sensor′s linearity is better.
Keywords：RBF neural network;electric eddy sensor;nonliner compensation;fitting function
电涡流传感器具有灵敏度高、抗干扰能力强、非接触等特点，在缺陷检测、状态检测和位移量检测中得到了广泛应用。在位移量的检测中，一般希望仪表的刻度方程是线性方程，以保证仪表在整个测量范围内灵敏度相同。但传感器输出特性大都为非线性，并且常受各种环境参数影响，为保证测量仪表的输出与输入之间的线性关系，同时保证传感器的测量值非常地接近真实值，则需要对传感器进行非线性补偿。
1 非线性特性及其补偿
电涡流传感利用被测量体和探头之间的磁场能量耦合（电磁感应）实现对被测体的检测。随着检测距离的增大，被测体与探头间的互感减小，这种互感的变化是非线性的。他会引起探头线圈电阻和感抗值随检测距离的非线性变化；同时，环境参数会使电子器件产生漂移，也会引起测量值与真实值之间的非线性。
改进后传感器的补偿原理如图1所示。
图1 改进后的电涡流传感非线性补偿原理
设传感器输入为x,t，输出为u，u=f(x,t)为非线性关系。若在传感器后串联一补偿环节，使y=g(u)=Kx，就实现了传感器的非线性补偿。И
从上述的补偿原理可看出，函数g为函数f的反函数的1/K，所以f决定着g。Ь前面分析可知，改进后传感器的非线性因素有很多，程度也较复杂，不宜采用硬件补偿法。
拟合函数补偿法是对实际测量值采用函数拟合法（通常为最小二乘法）推算出传感器输入/输出关系。然后，再对真实值进行选定函数的数值计算获得测量结果。
但是利用最小二乘法需要以下2个假定：
（1） 所有输入量的各个给定值均无误差；
（2） 最好的拟合直线为能使各点同特性曲线偏差的平方和为最小。实际上在对传感器进行标定时各输入量是不可能没有误差的；另外，当传感器的输出特性曲线接近于直线时或能通过适当的变量代换，把变量之间的非线性关系化为线性关系时，通常总是利用直线拟合的办法实现输出输入关系的线性化。这样，同时也造成了计算结果的不准确。
神经网络是一个具有高度非线性的超大规模连续时间动力系统，其特征为连续时间非线性动力、网络的全局作用、大规模并行分布处理及高度的鲁棒性和学习联想能力。实际上是一个超大规模非线性连续时间自适应信息处理系统。
用神经网络进行非线性补偿原理如下：上述假定传感器模型为u=f(x,t)，其中x为被测物理量，t=(t1,t2,…,tk)为k个环境参数，若对不同的t，u均为x的单值函数，则有x=f－1(u,t)。补偿环节的输出为y=g(u,t)，令g(u,t)=f－1(u,t)，可得y=g(u,t)=f－1(u,t)=x，则补偿环节的输出y与被测物理量x成线性关系，且与各环境因素参数t无关。因此只要使补偿环节g(u,t)=f－1(u,t)，即可实现传感器的非线性补偿。通常传感器模型的反函数f－1(u,t)比较复杂，难以用数学公式来描述，但可通过实验测得传感器数据集{xi;ti;ui∈Rk+2;i=0,1,…,n}，ti=(t1i,t2i,…,tki)T。以实验数据集的ui和ti作为输入样本，对应的xi作为输入样本，对神经网络进行训练，使神经网络调节各个权值以自动实现f－1(u,t)。б丫证明，前向神经网络可以处理系统内在的难以解析的规律性，能够逼近任意的非线性函数。
最小二乘法和神经网络补偿法均可用于传感器的非线性补偿，本文着重讨论基于RBF（径向基网络）的非线性补偿方法，并将补偿结果与最小二乘法补偿法得到的结果加以对比，以说明神经网络补偿法的优越性。
2 BRF网络非线性补偿及其结果分析
采用RBF网络的网络结构（即图1中的补偿环节）如图2所示，网络结构为1-14-1。根据上述的非线性补偿原理，采用改进后电涡流传感器等效感抗作为RBF网络的输入，传感器测量的真实值作为网络的输出。
图2 RBF网络结构图
利用输入/输出数据对BRF网络进行训练，设置训练次数为3 000次，训练误差为0.000 1。在训练结束后，利用训练后的BRF网络对传感器进行非线索性补偿。将训练样本作为测试样本带入网络和拟合的函数，得出的结果如表1所示。
由表1可以看出，采用RBF网络得到的测试值与真实值间的非线性均误差远小于采用最小二乘法进行补偿[CM(22*2]得到的非线性误差，即RBF网络的补偿精度要远远高于[CM)]最小二乘法的补偿精度。另外，将此方法用于另外几种型号的电涡流传感器的非线性补偿上得出的结果也证明神经网络的补偿精度远远高于最小二乘法，说明神经网络补偿法具有很强的泛化能力。
3 结 语
由于电涡流传感器输入/输出特性具有非线性，为了保证测量仪表的输入与输出之间具有线性关系，就必须对电涡流传感器进行非线性补偿。本文主要采用BRF神经网络对电涡流传感器进行非线性补偿，并与最小二乘法补偿法进行了比较。对比结果说明，RBF网络在很大程度上提高了电涡流传感器的线性度，并且补偿曲线更顺滑，预测性更强，补偿后的传感器线性度更好。实例分析表明，神经网络在非线性补偿和提高准确度方面的优点，是最小二乘法所无法比拟的。
参 考 文 献
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