Senzor fluxgate struje mjeri struju korištenjem nelinearnog odnosa između intenziteta magnetske indukcije i intenziteta magnetskog polja magnetske jezgre visoke permeabilnosti pod pobudom zasićenja izmjeničnog magnetskog polja koje stvara izmjerena struja.
1. Faradayev zakon:
Faradayev zakon je zakon koji opisuje elektromotornu silu induciranu u vodiču. Odnosno, kada vodič prolazi kroz magnetsko polje, elektromotorna sila se inducira na oba kraja vodiča. Prema Faradayevom zakonu, ako vodič ima duljinu L, brzinu v i kreće se okomito na smjer magnetskog polja, inducirana elektromotorna sila može se izraziti kao ε=B·L·v, gdje je B jakost magnetskog polja.
2. Efekt fluksgatea:
Efekt fluksgatea znači da kada se intenzitet magnetske indukcije u vodiču promijeni, mijenja se i magnetski tok koji prolazi kroz vodič. Prema efektu fluxgatea, magnetski tok Φ vodiča može se izraziti kao Φ=B·A, gdje je Φ magnetski tok, B je jakost magnetskog polja, a A je površina poprečnog presjeka dirigent.
3. Princip senzora fluxgate struje:
Fluxgate strujni senzori koriste Faradayev zakon i efekt fluxgatea za mjerenje struje. Sastoji se od para magnetskih jezgri i vodiča.
U senzoru fluxgate struje, struja prolazi kroz žicu koja je omotana oko jednog ili više magnetskih prstenova, tvoreći toroidalni fluxgate. Kada se struja kroz žicu mijenja, mijenja se i intenzitet magnetske indukcije fluks vrata. Magnetska jezgra senzora vodi magnetsko polje koje stvara izmjerena struja do fluks vrata, čime se mijenja intenzitet magnetske indukcije u fluksnom zračnom rasporu.
Ovaj promjenjivi intenzitet magnetske indukcije uzrokuje promjene u magnetskom toku fluks vrata, uzrokujući time induciranu elektromotornu silu na fluks vrata. Ova inducirana elektromotorna sila može se detektirati mjerenjem napona preko fluks vrata.
Kako bi se poboljšala osjetljivost i točnost senzora, više zavoja namota često se namotava u željeznu jezgru fluks vrata. Povećanje broja zavoja je ekvivalentno pojačanju magnetskog polja generiranog mjernom strujom, čime se povećava inducirana elektromotorna sila fluks vrata.
Postoji linearni odnos između izlaznog napona senzora i izmjerene struje, koji se može točno odrediti kalibracijom. Kalibracija se može izvesti korištenjem poznatih vrijednosti struje i odgovarajućih vrijednosti izlaznog napona, a točna kalibracijska krivulja može se dobiti fitovanjem.
Ukratko, senzori fluxgate struje koriste Faradayev zakon i efekt fluxgatea za mjerenje struje. Usmjerava magnetsko polje generirano izmjerenom strujom do fluks vrata, uzrokujući tako promjenu intenziteta magnetske indukcije u zračnom rasporu fluksa, uzrokujući time induciranu elektromotornu silu na fluks vrata. Mjerenjem napona preko fluks vrata može se odrediti veličina struje koja se mjeri. Fluxgate strujni senzori imaju karakteristike visoke točnosti, brzog odziva i dobre linearnosti te se naširoko koriste u energetskim sustavima, industrijskoj automatizaciji, električnim vozilima i drugim područjima.
