選型達人必備:電流傳感器/互感器的原理
發布時間:2015-10-07 責任編輯:echolady
【導讀】電流傳感器/互感器一般用於實現隔離功能,或者把大電流轉換為同頻同相小電流,更加便於測量。根據電流傳感器/互感器不同的原理,電流傳感器/互感器通常有磁通門、電磁感應原理、霍爾效應等幾種技術種類。
一、電流互感器
電(dian)流(liu)互(hu)感(gan)器(qi)類(lei)似(si)於(yu)一(yi)個(ge)初(chu)級(ji)匝(za)數(shu)很(hen)少(shao),次(ci)級(ji)匝(za)數(shu)較(jiao)多(duo)的(de)變(bian)壓(ya)器(qi)。理(li)想(xiang)情(qing)況(kuang)下(xia)初(chu)次(ci)級(ji)電(dian)流(liu)之(zhi)比(bi)與(yu)匝(za)數(shu)比(bi)成(cheng)反(fan)比(bi),電(dian)流(liu)變(bian)換(huan)比(bi)例(li)以(yi)初(chu)次(ci)級(ji)額(e)定(ding)電(dian)流(liu)標(biao)注(zhu),例(li)如(ru)“300A/5A”,表示被測電流為額定值300A時輸出電流為5A。由於初次級線圈均存在漏感和電阻,以及勵磁電流、鐵芯磁化曲線非線性,會導致互感器產生比值誤差和相位誤差。用於計量計費的互感器準確度一般為0.1~1級ji。由you互hu感gan器qi原yuan理li可ke知zhi,它ta是shi不bu能neng測ce量liang直zhi流liu電dian流liu的de,通tong常chang設she計ji為wei工gong頻pin測ce量liang,準zhun確que度du為wei工gong頻pin下xia的de參can數shu,帶dai寬kuan較jiao窄zhai,不bu適shi合he用yong於yu諧xie波bo分fen析xi和he非fei正zheng弦xian測ce量liang。使shi用yong電dian流liu互hu感gan器qi一yi定ding注zhu意yi不bu能neng將jiang次ci級ji開kai路lu,否fou則ze將jiang會hui產chan生sheng高gao壓ya危wei及ji人ren身shen和he設she備bei安an全quan。
二、電流鉗
電流鉗內的鐵芯分成兩部分,避免斷開被測回路,非常便於測量且使用很廣泛。有基於電磁感應原理和霍爾效應兩種類型。
基ji於yu電dian磁ci感gan應ying原yuan理li的de電dian流liu鉗qian與yu互hu感gan器qi一yi樣yang,鐵tie芯xin被bei分fen成cheng兩liang部bu分fen,閉bi合he時shi兩liang部bu分fen鐵tie芯xin需xu要yao緊jin密mi結jie合he,有you些xie電dian流liu鉗qian次ci級ji連lian接jie了le電dian阻zu輸shu出chu為wei電dian壓ya信xin號hao,沒mei有you內nei部bu電dian阻zu的de輸shu出chu為wei電dian流liu信xin號hao。受shou到dao兩liang部bu分fen鐵tie芯xin閉bi合he程cheng度du的de影ying響xiang,電dian流liu鉗qian精jing度du通tong常chang比bi互hu感gan器qi差cha。同tong樣yang地di基ji於yu電dian磁ci感gan應ying的de電dian流liu鉗qian也ye隻zhi能neng測ce量liang交jiao流liu。
基(ji)於(yu)霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)的(de)電(dian)流(liu)鉗(qian)在(zai)鐵(tie)芯(xin)中(zhong)加(jia)工(gong)一(yi)個(ge)氣(qi)隙(xi)放(fang)置(zhi)霍(huo)爾(er)元(yuan)件(jian)。利(li)用(yong)霍(huo)爾(er)元(yuan)件(jian)測(ce)量(liang)氣(qi)隙(xi)中(zhong)的(de)磁(ci)感(gan)應(ying)強(qiang)度(du),根(gen)據(ju)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)不(bu)同(tong),有(you)開(kai)環(huan)和(he)閉(bi)環(huan)兩(liang)種(zhong)類(lei)型(xing)。開(kai)環(huan)霍(huo)爾(er)型(xing)使(shi)用(yong)線(xian)性(xing)度(du)較(jiao)好(hao)的(de)霍(huo)爾(er)元(yuan)件(jian),霍(huo)爾(er)元(yuan)件(jian)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)正(zheng)比(bi)於(yu)被(bei)測(ce)電(dian)流(liu)。閉(bi)環(huan)霍(huo)爾(er)型(xing)使(shi)用(yong)零(ling)磁(ci)通(tong)技(ji)術(shu),鐵(tie)芯(xin)上(shang)有(you)補(bu)償(chang)線(xian)圈(quan)。當(dang)初(chu)級(ji)有(you)被(bei)測(ce)電(dian)流(liu)在(zai)鐵(tie)芯(xin)中(zhong)產(chan)生(sheng)磁(ci)通(tong)時(shi),霍(huo)爾(er)元(yuan)件(jian)檢(jian)測(ce)鐵(tie)芯(xin)中(zhong)的(de)磁(ci)感(gan)應(ying)強(qiang)度(du),通(tong)過(guo)負(fu)反(fan)饋(kui)將(jiang)此(ci)誤(wu)差(cha)電(dian)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)為(wei)電(dian)流(liu)驅(qu)動(dong)補(bu)償(chang)線(xian)圈(quan),抵(di)消(xiao)鐵(tie)芯(xin)中(zhong)的(de)磁(ci)通(tong),最(zui)終(zhong)被(bei)測(ce)電(dian)流(liu)與(yu)補(bu)償(chang)線(xian)圈(quan)產(chan)生(sheng)的(de)磁(ci)通(tong)量(liang)大(da)小(xiao)一(yi)致(zhi)方(fang)向(xiang)相(xiang)反(fan),通(tong)過(guo)測(ce)量(liang)補(bu)償(chang)線(xian)圈(quan)的(de)電(dian)流(liu)即(ji)可(ke)按(an)照(zhao)匝(za)數(shu)比(bi)換(huan)算(suan)出(chu)被(bei)測(ce)電(dian)流(liu)。
開kai環huan和he閉bi環huan霍huo爾er型xing電dian流liu鉗qian都dou可ke以yi測ce量liang直zhi流liu和he交jiao流liu。開kai環huan霍huo爾er受shou鐵tie芯xin非fei線xian性xing和he霍huo爾er元yuan件jian溫wen度du特te性xing等deng影ying響xiang,精jing度du和he線xian性xing度du都dou較jiao差cha,但dan成cheng本ben低di。閉bi環huan霍huo爾er對dui霍huo爾er元yuan件jian的de線xian性xing度du依yi賴lai較jiao小xiao,鐵tie芯xin工gong作zuo在zai零ling磁ci通tong下xia,因yin此ci精jing度du比bi開kai環huan的de高gao。但dan是shi電dian流liu鉗qian存cun在zai活huo動dong鐵tie芯xin閉bi合he程cheng度du不bu理li想xiang問wen題ti,幾ji乎hu沒mei有you等deng於yu優you於yu0.1%的,能夠做到1%已經是很高的指標。霍爾元件需要提供工作電壓,因此這兩種電流鉗都要供電,閉環霍爾需要驅動補償線圈耗電更大。
三、閉口式電流傳感器
通常與霍爾型電流鉗一樣,也有開環和閉環霍爾兩種類型,輸出為電流或電壓信號。由於閉口形式,比相同類型的電流鉗精度高。
另外有利用磁通門技術的電流傳感器,精度優於0.05%,甚至達到12ppm,但是這種類型傳感器非常昂貴並且很脆弱。在使用中一旦未給傳感器供電情況下,通有被測電流,會造成傳感器損壞。
四、電流傳感器/互感器與功率分析儀連接
PA5000功率分析儀電流測量有直接輸入和傳感器輸入兩組端口,當使用的傳感器/互感器輸出為電流信號時,接入到PA5000的電流直接輸入端口,根據所用傳感器/互感器正確設置PA的“CT”比例係數,如300A/5A,則CT=300A/5A=60。
當使用的電流傳感器/電流互感器輸出為電壓信號時,接入到PA5000的外部傳感器端口(BNC接口),根據所用傳感器/互感器正確設置PA的“傳感器比率”,單位為mV/A,如電流鉗參數為1000A轉換為1V,則傳感器比率設為1mV/A。
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