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發(fā)布日期:2022-10-09 點(diǎn)擊率:76
根據(jù)不同的電流測(cè)量原理,電流傳感器一般有電阻分流器檢測(cè)、霍爾效應(yīng)、磁通門、電磁感應(yīng)、羅氏線圈(電磁感應(yīng)原理及安培環(huán)路定律)這五種技術(shù)。根據(jù)測(cè)量原理的不同,電流傳感器主要有分流器、霍爾電流傳感器、電流互感器、磁通門電流傳感器、羅氏線圈、巨磁阻電流傳感器、光纖電流傳感器這幾種類型。
電壓傳感器原理:?
1.?磁平衡式霍爾電壓傳感器?
原邊電流VP通過(guò)原邊電阻轉(zhuǎn)換為原邊電流IP,IP產(chǎn)生的磁通量與霍爾電壓經(jīng)過(guò)放大產(chǎn)生的副邊電流IS通過(guò)副邊線圈的磁通量相平衡。副邊電流IS精確地反映原邊電壓。
2.?磁調(diào)制式電壓傳感器?
本系列傳感器未使用霍爾元件。它采用兩組相同的磁路和副邊線圈,其工作原理為由內(nèi)部方波振蕩電路產(chǎn)生的補(bǔ)償電流對(duì)安匝數(shù)補(bǔ)償,以達(dá)到磁場(chǎng)平衡。
3.?高阻隔離式電壓傳感器?
該系列電壓傳感器所測(cè)量的原邊電壓經(jīng)原邊電阻值電阻分壓,其產(chǎn)生的低壓信號(hào)到副邊放大電路后輸出測(cè)量電壓信號(hào)Vs。?
4.?隔離放大器式電壓傳感器?
該系列電壓傳感器所測(cè)量的原邊電壓經(jīng)過(guò)原邊高阻值電阻分壓,其產(chǎn)生的低壓信號(hào)采用高精度的光電隔離元件傳送到副邊放大電路后輸出測(cè)量電壓信號(hào);亦可經(jīng)電壓/電流轉(zhuǎn)換電路輸出測(cè)量電流信號(hào)IS。?
電流傳感器原理
一、分流器
分流器是根據(jù)直流電流通過(guò)電阻時(shí)電阻兩端產(chǎn)生電壓的原理制作而成,分流器實(shí)際就是一個(gè)阻值很小的電阻,當(dāng)有直流電流通過(guò)時(shí),產(chǎn)生壓降,供直流電流表顯示,直流電流表實(shí)際為電壓表,一般這個(gè)電壓表量程為75mV、150mV、300mV,用電壓表來(lái)測(cè)量這個(gè)電壓,再將這個(gè)電壓換算成電流,就完成了大電流的測(cè)量。
分流器原理圖
在低頻率小幅值電流測(cè)量中,表現(xiàn)出高的精度和較快的響應(yīng)速度。在工業(yè)領(lǐng)域中,在不涉及到測(cè)量回路與被測(cè)電流之間電隔離的場(chǎng)合,分流器是將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)的首選的低成本方案。
二、電流互感器
電流互感器原理是依據(jù)電磁感應(yīng)原理的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。電流互感器的作用是可以把數(shù)值較大的一次電流通過(guò)一定的變比轉(zhuǎn)換為數(shù)值較小的二次電流,用來(lái)進(jìn)行保護(hù)、測(cè)量等用途。
穿心式電流互感器原理圖
電流互感器技術(shù)成熟,在工頻測(cè)量方面有非常高的精度,由于其原理限制,不能測(cè)量直流。
三、霍爾電流傳感器
霍爾電流傳感器包括開環(huán)式和閉環(huán)式兩種,開環(huán)的霍爾電流傳感器采用的是霍爾直放式原理,閉環(huán)的霍爾電流傳感器采用的是磁平衡原理。高精度的霍爾電流傳感器大多屬于閉環(huán)式。
開環(huán)霍爾電流傳感器原理圖
磁平衡式霍爾電流傳感器原理圖
四、磁通門電流傳感器
磁通門傳感器是利用被測(cè)磁場(chǎng)中高導(dǎo)磁率磁芯在交變磁場(chǎng)的飽和激勵(lì)下,其磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的非線性關(guān)系來(lái)測(cè)量弱磁場(chǎng)的。這種物理現(xiàn)象對(duì)被測(cè)環(huán)境磁場(chǎng)來(lái)說(shuō)好像是一道“門”,通過(guò)這道“門”,相應(yīng)的磁通量即被調(diào)制,并產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。利用這種現(xiàn)象來(lái)測(cè)量電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng),從而間接的達(dá)到測(cè)量電流的目的。
磁通門電流傳感器原理圖
磁通門傳感器具有分辨力高、測(cè)量弱磁場(chǎng)范圍寬、可靠、能夠直接測(cè)量磁場(chǎng)的分量和適于在速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中使用等特點(diǎn)。
五、羅氏線圈
羅氏線圈是一個(gè)均勻纏繞在非鐵磁性材料上的環(huán)形線圈。輸出信號(hào)是電流對(duì)時(shí)間的微分。通過(guò)一個(gè)對(duì)輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行積分的電路,就可以真實(shí)還原輸入電流。該線圈具有電流可實(shí)時(shí)測(cè)量、響應(yīng)速度快、不會(huì)飽和的特點(diǎn),適用交流尤其是高頻大電流測(cè)量。
羅氏線圈測(cè)量原理圖
羅氏線圈是一個(gè)均勻纏繞在非鐵磁性材料上的環(huán)形線圈。輸出信號(hào)是電流對(duì)時(shí)間的微分。通過(guò)一個(gè)對(duì)輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行積分的電路,就可以真實(shí)還原輸入電流。該線圈具有電流可實(shí)時(shí)測(cè)量、響應(yīng)速度快、不會(huì)飽和的特點(diǎn),適用交流尤其是高頻大電流測(cè)量。
六、巨磁阻電流傳感器
物質(zhì)的電阻率在磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生輕微變化。這種現(xiàn)象叫磁阻效應(yīng)(AMR)。某些條件下物質(zhì)電阻率會(huì)隨磁場(chǎng)產(chǎn)生較大變化稱作巨磁阻效應(yīng)(GMR)。GMR可以比AMR大一個(gè)數(shù)量級(jí)的靈敏度。巨磁阻效應(yīng)是一種量子力學(xué)和凝聚態(tài)物理學(xué)現(xiàn)象,是指磁性材料的電阻率在有外磁場(chǎng)作用時(shí)較之無(wú)外磁場(chǎng)作用時(shí)存在巨大變化的現(xiàn)象。基于這個(gè)效應(yīng)的傳感器就是巨磁阻傳感器。
巨磁阻電流傳感器原理圖
七、光纖電流傳感器
光纖電流傳感器是以法拉第磁光效應(yīng)為基礎(chǔ)、以光纖為介質(zhì)的新型電流傳感器。激光束通過(guò)光纖,并經(jīng)起偏器產(chǎn)生偏振光,經(jīng)自聚焦透鏡人射到磁光晶體:在電流產(chǎn)生的外磁場(chǎng)作用下,偏振面旋轉(zhuǎn)θF角度;經(jīng)過(guò)檢偏器、光纖,進(jìn)人信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng),通過(guò)對(duì)θF的測(cè)量得到電流值。
光纖電流傳感器原理圖
光纖電流傳感器主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)中電流的測(cè)量;除此之外與電機(jī)制造廠、測(cè)量?jī)x器儀表廠結(jié)合,還可研制開發(fā)線路事故點(diǎn)的標(biāo)定裝置及事故區(qū)間的判定裝置等一系列電力系統(tǒng)的測(cè)量、診斷裝置。
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電流傳感器
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小小的電源設(shè)備已經(jīng)融合了越來(lái)越多的新技術(shù)。例如開關(guān)電源、硬開關(guān)、軟開關(guān)、穩(wěn)壓、線性反饋穩(wěn)壓、磁放大器技術(shù)、數(shù)控調(diào)壓、PWM、SPWM、電磁兼容等等。實(shí)際需求直接推動(dòng)電源技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步,為了自動(dòng)檢測(cè)和顯示電流,并在過(guò)流、過(guò)壓等危險(xiǎn)情況發(fā)生時(shí)具有自動(dòng)保護(hù)功能和更高級(jí)的智能控制,具有傳感檢測(cè)、傳感采樣、傳感保護(hù)的電源技術(shù)漸成趨勢(shì),檢測(cè)電流或電壓的傳感器應(yīng)運(yùn)而生并在我國(guó)逐漸受到廣大電源設(shè)計(jì)者的青睞。
中文名
電流傳感器
外文名
current sensor
類 型
檢測(cè)裝置
作 用
感受到被測(cè)電流的信息
功 能
變換成為符合標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)
應(yīng) 用
開關(guān)電源、硬開關(guān)、軟開關(guān)、
原 理
霍爾磁平衡原理
電流參數(shù)
LF-AI12-32A1-0.5/0~5A
目錄
1
定義
2
分類
3
霍爾傳感器
?
概述
?
工作原理
?
特性參數(shù)
?
安裝方法
?
測(cè)量方法
?
抗干擾性
?
傳感器標(biāo)定
?
性能指標(biāo)
?
注意事項(xiàng)
4
新型產(chǎn)品
5
應(yīng)用領(lǐng)域
6
未來(lái)趨勢(shì)
電流傳感器定義
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語(yǔ)音
電流傳感器,是一種檢測(cè)裝置,能感受到被測(cè)電流的信息,并能將檢測(cè)感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為符合一定標(biāo)準(zhǔn)需要的電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。
電流傳感器
電流傳感器也稱磁傳感器,可以在家用電器、智能電網(wǎng)、電動(dòng)車、風(fēng)力發(fā)電等等,在我們生活中都用到很多磁傳感器,比如說(shuō)電腦硬盤、指南針,家用電器等等。
電流傳感器分類
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語(yǔ)音
電流傳感器依據(jù)測(cè)量原理不同,主要可分為:分流器、電磁式電流互感器、電子式電流互感器等。電子式電流互感器包括霍爾電流傳感器、羅柯夫斯基電流傳感器及專用于變頻電量測(cè)量的AnyWay變頻功率傳感器(可用于電壓、電流和功率測(cè)量)等。與電磁式電流傳感器相比較,電子式電流互感器沒有鐵磁飽和,傳輸頻帶寬,二次負(fù)荷容量小、尺寸小、重量輕、是今后電流傳感器的發(fā)展方向。光纖電流傳感器是以法拉第磁光效應(yīng)為基礎(chǔ)、以光纖為介質(zhì)的新型電流傳感器。
電流傳感器
當(dāng)線偏振光在介質(zhì)中傳播時(shí),若在平行于光的傳播方向上加一強(qiáng)磁場(chǎng),則光振動(dòng)方向?qū)l(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)角度ψ與磁感應(yīng)強(qiáng)度B和光穿越介質(zhì)的長(zhǎng)度l的乘積成正比,即ψ=V*B*l,比例系數(shù)V稱為費(fèi)爾德常數(shù),與介質(zhì)性質(zhì)及光波頻率有關(guān)。偏轉(zhuǎn)方向取決于介質(zhì)性質(zhì)和磁場(chǎng)方向。上述現(xiàn)象稱為法拉第效應(yīng)。1845年由M.法拉第發(fā)現(xiàn)。
電流傳感器霍爾傳感器
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電流傳感器概述
AIC是“特制集成電路”的英文縮寫,它是八十年代末迅速發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高技術(shù)產(chǎn)品。從設(shè)計(jì)思想、研制手段,直到測(cè)試方法,使與傳統(tǒng)的通用集成電路有質(zhì)的區(qū)別,是將超大規(guī)模集成電路(VLSI)的工藝技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、自動(dòng)測(cè)試技術(shù)(ATE)三者結(jié)合的豐碩成果。應(yīng)用在變送器上,即為變送器專用厚膜電路。ASIC電路的變送器把變送器的轉(zhuǎn)換電路和輸出電路(即大部分電子電路)全部集成到一塊定制的芯片上,大大減少了元器件的數(shù)量,整個(gè)變送器僅有CT、PT、電源、大電容、ASIC芯片等少數(shù)幾個(gè)器件,從而可大大提高整個(gè)變送器的可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
電流傳感器工作原理
霍爾原理電流傳感器是基于霍爾磁平衡原理(閉環(huán))和霍爾直測(cè)式(開環(huán))兩種基本原理。開環(huán)電流傳感器的原理:原邊電流IP產(chǎn)生的磁通被高品質(zhì)磁芯聚集在磁路中,霍爾元件固定在很小的氣隙中,對(duì)磁通進(jìn)行線性檢測(cè),霍爾器件輸出的霍爾電壓經(jīng)過(guò)特殊電路處理后,副邊輸出與原邊波形一致的跟隨輸出電壓,此電壓能夠精確反映原邊電流的變化。霍爾電流傳感器可以測(cè)量各種類型的電流,從直流電到幾十千赫茲的交流電,其所依據(jù)的工作原理主要是霍爾效應(yīng)。當(dāng)原邊導(dǎo)線經(jīng)過(guò)電流傳感器時(shí),①原邊電流IP會(huì)產(chǎn)生磁力線,②原邊磁力線集中在磁芯周圍,③內(nèi)置在磁芯氣隙中的霍爾電極可產(chǎn)生和原邊磁力線成正比的大小僅幾毫伏的電壓,④電子電路可把這個(gè)微小的信號(hào)轉(zhuǎn)變成副邊電流IS,⑤并存在以下關(guān)系式:(1)其中,IS—副邊電流;IP—原邊電流;NP—原邊線圈匝數(shù);NS—副邊線圈匝數(shù);NP/NS—匝數(shù)比,一般取NP=1。電流傳感器的輸出信號(hào)是副邊電流IS,它與輸入信號(hào)(原邊電流IP)成正比,IS一般很小,只有100~400mA。如果輸出電流經(jīng)過(guò)測(cè)量電阻RM,則可以得到一個(gè)與原邊電流成正比的大小為幾伏的輸出電壓信號(hào)。
電流傳感器特性參數(shù)
標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN和額定輸出電流ISNIPN指電流傳感器所能測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)額定值,用有效值表示(A.r.m.s),IPN的大小與傳感器產(chǎn)品的型號(hào)有關(guān)。ISN指電流傳感器額定輸出電流,一般為100~400mA,某些型號(hào)可能會(huì)有所不同。傳感器供電電壓VAVA指電流傳感器的供電電壓,它必須在傳感器所規(guī)定的范圍內(nèi)。超過(guò)此范圍,傳感器不能正常工作或可靠性降低,另外,傳感器的供電電壓VA又分為正極供電電壓VA+和負(fù)極供電電壓VA-。測(cè)量范圍Ipmax測(cè)量范圍指電流傳感器可測(cè)量的最大電流值,測(cè)量范圍一般高于標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN。測(cè)量范圍可用下式計(jì)算:
(2)要注意單相供電的傳感器,其供電電壓VAmin是雙相供電電壓VAmin的2倍,所以其測(cè)量范圍要高于雙相供電的傳感器。過(guò)載發(fā)生電流過(guò)載時(shí),在測(cè)量范圍之外,原邊電流仍會(huì)增加,而且過(guò)載電流的持續(xù)時(shí)間可能很短,而過(guò)載值有可能超過(guò)傳感器的允許值,過(guò)載電流值傳感器一般測(cè)量不出來(lái),但不會(huì)對(duì)傳感器造成損壞。精度霍爾效應(yīng)傳感器的精度取決于標(biāo)準(zhǔn)額定電流IPN。在+25℃時(shí),傳感器測(cè)量精度受原邊電流影響,使用下面公式可計(jì)算出精度:(3)其中,K=NS/NP。計(jì)算精度時(shí)必須考慮偏移電流、線性度、溫度漂移的影響。偏移電流ISO
偏移電流也叫殘余電流或剩余電流,它主要是由霍爾元件或電子電路中運(yùn)算放大器工作狀態(tài)不穩(wěn)造成的。電流傳感器在生產(chǎn)時(shí),在25℃,IP=0時(shí)的情況下,偏移電流已調(diào)至最小,但傳感器在離開生產(chǎn)線時(shí),都會(huì)產(chǎn)生一定大小的偏移電流。產(chǎn)品技術(shù)文檔中提到的精度已考慮了偏移電流增加的影響。線性度
電流傳感器
線性度決定了傳感器輸出信號(hào)(副邊電流IS)與輸入信號(hào)(原邊電流IP)在測(cè)量范圍內(nèi)成正比的程度,ABB公司的電流傳感器線性度要優(yōu)于0.1%。溫度漂移偏移電流ISO是在25℃時(shí)計(jì)算出來(lái)的,當(dāng)霍爾電極周邊環(huán)境溫度變化時(shí),ISO會(huì)產(chǎn)生變化。因此,考慮偏移電流ISO的最大變化是很重要的,這可以通過(guò)下式計(jì)算:其中,CV(Catalogue value)是指電流傳感器性能表中的溫度漂移值,例如:對(duì)CS2000BR型來(lái)說(shuō),CV為0.5×10-4/℃,最大溫度Tmax為-40℃,額定輸出電流為400mA,則偏移電流的最大變化為:Ma
電流傳感器安裝方法
霍爾電流傳感器產(chǎn)品說(shuō)明一般由“傳感器產(chǎn)品型號(hào)”和“生產(chǎn)日期”兩部分構(gòu)成[5]。“傳感器產(chǎn)品型號(hào)”用于標(biāo)明傳感器的型號(hào)、額定測(cè)量值、標(biāo)準(zhǔn)型或非標(biāo)準(zhǔn)型。“傳感器生產(chǎn)日期”則是由8位數(shù)字構(gòu)成,表明傳感器的生產(chǎn)年份、日期(一年中的第幾日)及傳感器序列號(hào)。霍爾電流傳感器產(chǎn)品很多,每種傳感器的外形結(jié)構(gòu)、尺寸大小等都有所不同,下面介紹幾種典型的外形結(jié)構(gòu)及安裝接線方法。MP25P1型MP25P1電流傳感器是ABB公司中一種量程很小的傳感器,所能測(cè)量的額定電流為5、6、8、12、25A,原邊管腳的不同接法可確定額定測(cè)量電流為多少。ES300C型
如MP25P1一樣,一般傳感器都有正極(+)、負(fù)極(-)、測(cè)量端(M)三個(gè)管腳,但ES300C則沒有此三個(gè)管腳,而是有紅、黑、綠三根引線,分別對(duì)應(yīng)于正極、負(fù)極及測(cè)量端。同時(shí)在ES300C型傳感器中有一內(nèi)孔,測(cè)量原邊電流時(shí)要將導(dǎo)線穿過(guò)該內(nèi)孔。不管是MP25P1還是ES300C型等電流傳感器,安裝時(shí)管腳的接線應(yīng)根據(jù)測(cè)量情況進(jìn)行相應(yīng)連線。(1)在測(cè)量交流電時(shí),必須強(qiáng)制使用雙極性供電電源。即傳感器的正極(+)接供電電源“+VA”端,負(fù)極接電源的“-VA”端,這種接法叫雙極性供電電源。同時(shí)測(cè)量端(M)通過(guò)電阻接電源“0V”端。(2)在測(cè)量直流電流時(shí),可使用單極性或單相供電電源,即將正極或負(fù)極與“0V”端短接,從而形成只有一個(gè)電極相接的情況,其接法共有四種。在傳感器產(chǎn)品中,標(biāo)有“-N”標(biāo)志的表示該傳感器沒有電源意外倒置防護(hù)措施;標(biāo)有“-P”標(biāo)志的則表示該傳感器具有防護(hù)措施。(3)具有屏蔽作用的傳感器的連接方法ABB公司的部分電流傳感器具有電磁屏蔽作用,其產(chǎn)品外殼上會(huì)多一個(gè)“E”標(biāo)志的端口,其連接方式有兩種:將屏蔽端和負(fù)極(-VA)或零線(0V)相連。另外,安裝時(shí)必須全面考慮產(chǎn)品的用途、型號(hào)、量程范圍、安裝環(huán)境等。比如傳感器應(yīng)盡量安裝在利于散熱的場(chǎng)合;如果環(huán)境只適于垂直安裝,則必須選擇帶“V”字標(biāo)志的傳感器(如CS300 BRV)。
電流傳感器測(cè)量方法
除了安裝接線、即時(shí)標(biāo)定校準(zhǔn)、注意傳感器的工作環(huán)境外,通過(guò)下述方法還可以提高測(cè)量精度:
電流傳感器
1、原邊導(dǎo)線應(yīng)放置于傳感器內(nèi)孔中心,盡可能不要放偏;2、原邊導(dǎo)線盡可能完全放滿傳感器內(nèi)孔,不要留有空隙;3、需要測(cè)量的電流應(yīng)接近于傳感器的標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN,不要相差太大。如條件所限,手頭僅有一個(gè)額定值很高的傳感器,而欲測(cè)量的電流值又低于額定值很多,為了提高測(cè)量精度,可以把原邊導(dǎo)線多繞幾圈,使之接近額定值。例如當(dāng)用額定值100A的傳感器去測(cè)量10A的電流時(shí),為提高精度可將原邊導(dǎo)線在傳感器的內(nèi)孔中心繞九圈(一般情況,NP=1;在內(nèi)孔中繞一圈,NP=2;……;繞九圈,NP=10,則NP×10A=100A與傳感器的額定值相等,從而可提高精度);4、當(dāng)欲測(cè)量的電流值為IPN/5的時(shí),在25℃仍然可以有較高的精度。
電流傳感器抗干擾性
1、電磁場(chǎng)
A1直流電流變送器
閉環(huán)霍爾效應(yīng)電流傳感器,利用了原邊導(dǎo)線的電磁場(chǎng)原理。因此下列因素直接影響傳感器是否受外部電磁場(chǎng)干擾。(1)傳感器附近的外部電流大小及電流頻率是否變化;(2)外部導(dǎo)線與傳感器的距離、外部導(dǎo)線的形狀、位置和傳感器內(nèi)霍爾電極的位置;
A3單相交流電流變送器
(3)安裝傳感器所使用的材料有無(wú)磁性;(4)所使用的電流傳感器是否屏蔽;為了盡量減小外部電磁場(chǎng)的干擾,最好按安裝指南安裝傳感器。2、電磁兼容性
電磁兼容性EMC,(Electro -Magnetic Compatibility )是研究電氣及電子設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中能執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài),即要求在同一電磁環(huán)境中的上述各種設(shè)備都能正常工作而又互不干擾,達(dá)到“兼容”狀態(tài)的一門學(xué)科[8]。空間電磁環(huán)境的惡化越來(lái)越容易使電子元器件之間因互不兼容而引發(fā)系統(tǒng)的誤動(dòng)作,因此電工、電子設(shè)備電磁兼容性檢測(cè)極有必要。由于實(shí)際生產(chǎn)、科研及市場(chǎng)推廣的迫切需要,采用已通過(guò)電磁兼容性檢測(cè)的電流和電壓傳感器已形成共識(shí),并已成為一個(gè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。ABB公司的所有電流傳感器自1996年1月1日起,均已通過(guò)了EMC檢測(cè)。
電流傳感器傳感器標(biāo)定
1、偏移電流ISO偏移電流必須在IP=0、環(huán)境溫度T≈25℃的條件下進(jìn)行校準(zhǔn),按方法(雙極性供電)接線,且測(cè)量電壓VM必須滿足:VM≦RM×ISO (5)2、精度在IP=IPN(AC or DC)、環(huán)境溫度T≈25℃、傳感器雙極性供電、RM為實(shí)際測(cè)量電阻的條件下進(jìn)行測(cè)量,并用公式(3)計(jì)算精度。3、保護(hù)性測(cè)試霍爾電流傳感器在測(cè)量電路短路、測(cè)量電路開路、供電電源開路、原邊電流過(guò)載、電源意外倒置的條件下都可受到保護(hù)。對(duì)上述各項(xiàng)測(cè)試舉例如下:(1)測(cè)量電路短路此項(xiàng)測(cè)試必須在IP=IPN、環(huán)境溫度T≈25℃、傳感器雙向供電、RM為實(shí)際應(yīng)用中的電阻條件下進(jìn)行,開關(guān)S應(yīng)在一分鐘之內(nèi)合上和打開。(2)測(cè)量電路開路此項(xiàng)測(cè)試條件為IP=IPN、環(huán)境溫度T≈25℃、傳感器雙向供電、RM是實(shí)際應(yīng)用中的電阻。開關(guān)S應(yīng)在一分鐘之內(nèi)完成閉合/打開切換動(dòng)作。(3)電源意外倒置測(cè)試為防止電源意外倒置而使傳感器損壞,在電路中專門加裝了保護(hù)二極管,此項(xiàng)測(cè)試可使用萬(wàn)用表測(cè)試二極管兩端,測(cè)試應(yīng)在IP=0、環(huán)境溫度T≈25℃、傳感器不供電、不連接測(cè)量電阻的條件下進(jìn)行。可使用以下兩種方法測(cè)試:第一種:萬(wàn)用表紅表筆端接傳感器“M”端,萬(wàn)用表黑表筆端接傳感器“+”端;第二種:萬(wàn)用表紅表筆接傳感器負(fù)極,萬(wàn)用表黑表筆接傳感器M端;在測(cè)試中,如萬(wàn)用表鳴笛,說(shuō)明二極管已損壞。八、傳感器應(yīng)用計(jì)算[5]電流傳感器的主要計(jì)算公式如下:NPIP=NSIS; 計(jì)算原邊或副邊電流VM=RMI; 計(jì)算測(cè)量電壓VS=RSIS; 計(jì)算副邊電壓VA=e+VS+VM; 計(jì)算供電電壓
電流傳感器
其中,e是二極管內(nèi)部和晶體管輸出的壓降,不同型號(hào)的傳感器有不同的e值。這里我們僅以ES300C為例,這種傳感器的匝數(shù)比NP/NS=1/2000、標(biāo)準(zhǔn)額定電流值IPN=300A rms 、供電電壓VA的范圍為±12V~±20V(±5%)、副邊電阻RS=30Ω ,在雙極性(±VA)供電,其傳感器測(cè)量量程>100A且無(wú)防止供電電源意外倒置的保護(hù)二極管的情況下,e=1V。在上述條件下:(1)給定供電電壓VA,計(jì)算測(cè)量電壓VM和測(cè)量電阻RM:假設(shè):供電電壓VA=±15V根據(jù)上述公式得:測(cè)量電壓VM=9.5V;測(cè)量電阻RM=VM/IS=63.33Ω;副邊電流IS=0.15A。所以當(dāng)我們選用63.33Ω的測(cè)量電阻時(shí),在傳感器滿額度測(cè)量時(shí),其輸出電流信號(hào)為0.15A ,測(cè)量電壓為9.5V。(2)給定供電電壓和測(cè)量電阻,計(jì)算欲測(cè)量的峰值電流;假設(shè):供電電壓VA=±15V,測(cè)量電阻RM=12Ω,則:VM+VS=(RM+RS)×IS=VA-e=14V而:RM+RS=12W+30W=42W,則最大輸出副邊電流: A原邊峰值電流:IPmax=ISmax(NS/NP)=666A這說(shuō)明,在上述條件下,傳感器所能測(cè)量的最大電流即原邊峰值電流為666A。如果原邊電流大于此值,傳感器雖測(cè)量不出來(lái),但傳感器不會(huì)被損壞。(3)測(cè)量電阻(負(fù)載電阻)能影響傳感器的測(cè)量范圍。測(cè)量電阻對(duì)傳感器測(cè)量范圍也存在影響,所以我們需要精心選擇測(cè)量電阻。用下式可計(jì)算出測(cè)量電阻:其中,VAmin—扣除誤差后的最小供電電壓;e—傳感器內(nèi)部晶體管的電壓降;RS—傳感器副邊線圈的電阻;ISmax—原邊電流IP為最大值時(shí)的副邊電流值。另外我們可以通過(guò)下式確認(rèn)所選傳感器的穩(wěn)定性。如果VAmin不符合上式,則會(huì)造成傳感器的不穩(wěn)定。一旦出現(xiàn)這種情況,我們可以有以下三種方法克服:1)更換電壓更大的供電電源;2)減小測(cè)量電阻的值;3)將傳感器更換成RS較小的傳感器。例如,某種型號(hào)的電流傳感器,其標(biāo)準(zhǔn)額定電流IPN=1000A,匝數(shù)比NP/NS=1/2000,e值為1.5V,副邊電阻RS=30Ω,測(cè)量電阻RM=15W,用15V電源單極性供電。則VA=30V(單極性供電是雙極性供電的2倍), 而:IS=IP×NP/NS=0.5AVS=RS×IS=15VVM=RM×IS=7.5V
通過(guò)以上檢驗(yàn),可知這種傳感器在此條件下測(cè)量能保證穩(wěn)定性。它所能測(cè)量的原邊電流的最大值(即測(cè)量范圍)傳感器是能夠受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置的總稱,通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。當(dāng)傳感器的輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)時(shí),則稱為變送器。變送器的概念是將非標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)的儀器,傳感器則是將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件,過(guò)去常講物理信號(hào),隨之其他信號(hào)也將出現(xiàn)。一次儀表指現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)x表或基地控制表,二次儀表指利用一次表信號(hào)完成其他功能:諸如控制,顯示等功能的儀表。傳感器和變送器本是熱工儀表的概念。傳感器是把非電物理量如溫度、壓力、液位、物料、氣體特性等轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或把物理量如壓力、液位等直接送到變送器。變送器則是把傳感器采集到的微弱的電信號(hào)放大以便轉(zhuǎn)送或啟動(dòng)控制元件。或?qū)鞲衅鬏斎氲姆请娏哭D(zhuǎn)換成電信號(hào)同時(shí)放大以便供遠(yuǎn)方測(cè)量和控制的信號(hào)源。根據(jù)需要還可將模擬量變換為數(shù)字量。傳感器和變送器一同構(gòu)成自動(dòng)控制的監(jiān)測(cè)信號(hào)源。不同的物理量需要不同的傳感器和相應(yīng)的變送器。還有一種變送器不是將物理量變換成電信號(hào),如一種鍋爐水位計(jì)的“差壓變送器”,他是將液位傳感器里的下部的水和上部蒸汽的冷凝水通過(guò)儀表管送到變送器的波紋管兩側(cè),以波紋管兩側(cè)的差壓帶動(dòng)機(jī)械放大裝置用指針指示水位的一種遠(yuǎn)方儀表。當(dāng)然還有把電氣模擬量變換成數(shù)字量的也可以叫變送器。以上只是從概念上說(shuō)明傳感器和變送器的區(qū)別。
電流傳感器性能指標(biāo)
B1單相交流電流變送器
* 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):IEC688:1992,* 精度等級(jí):≤1.0%.F.S* 線 性 度:優(yōu)于0.2%* 響應(yīng)時(shí)間:≤10Us* 頻率特性:0~10KHz* 失調(diào)電壓:≤20mV* 溫度特性:≤150PPM/℃(0~50℃)
B2直流漏電流傳感器
* 整機(jī)功耗:≤30 mA* 隔離耐壓:輸入/輸出/外殼間 AC2.0KV/min*1mA* 過(guò)載能力:2倍電流連續(xù),30倍1秒* 阻燃特性:UL94-V0* 工作環(huán)境:-10℃~50℃,20%~90%無(wú)凝露
電流傳感器注意事項(xiàng)
* 注意產(chǎn)品標(biāo)簽上的輔助電源信息,變送器的輔助電源等級(jí)和極性不可接錯(cuò),否則將損壞變送器;* 電流方向與產(chǎn)品外殼上所標(biāo)的箭頭同向時(shí),才能獲得正向輸出;* 原邊母線的溫度不應(yīng)超過(guò)60℃,電流母線填滿原邊穿線孔時(shí),獲得最佳測(cè)量精度;* 本系列變送器內(nèi)部未設(shè)置防雷擊電路,當(dāng)變送器輸入、輸出饋線暴露于室外惡劣氣候環(huán)境之中時(shí),應(yīng)注意采取防雷措施;* 變送器為一體化結(jié)構(gòu),不可拆卸,同時(shí)應(yīng)避免碰撞和跌落;* 請(qǐng)勿損壞或者修改產(chǎn)品的標(biāo)簽、標(biāo)志,請(qǐng)勿拆卸或改裝變送器,否則公司將不再對(duì)該產(chǎn)品提供“三包”(包換、包退、包修)服務(wù)。
電流傳感器新型產(chǎn)品
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語(yǔ)音
新型傳感器及應(yīng)用(5張)
霍爾電壓、電流傳感器主要用于工業(yè)控制和獨(dú)立的電壓、電流測(cè)量,因此,一般都不標(biāo)稱與功率測(cè)量準(zhǔn)確度密切相關(guān)的角差指標(biāo),因此,不適用于高精度的功率測(cè)量。隨著變頻技術(shù)和節(jié)能技術(shù)的發(fā)展,有必要對(duì)各類變頻調(diào)速裝置的能效進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)測(cè),而電磁式電壓、電流互感器一般只能準(zhǔn)確測(cè)量工頻正弦電路的功率。新型的變頻功率傳感器,是一種電壓、電流組合式傳感器,該類傳感器直接輸出數(shù)字量,并采用光纖進(jìn)行傳輸,可以有效避免傳輸環(huán)節(jié)的損耗和干擾。并且在較寬的頻率范圍內(nèi)具有較小的比差和角差,可以準(zhǔn)確測(cè)量各類變頻電量(電壓、電流、功率和諧波等)。廣泛應(yīng)用于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、電動(dòng)車、太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、變頻器、變頻電機(jī)和燃料電池等的產(chǎn)品檢驗(yàn)和能效評(píng)測(cè)。英國(guó)出現(xiàn)了一種適合于安裝在240伏-600安變電站主線上的電流傳感器,這種傳感器對(duì)變電站的電力輸出進(jìn)行監(jiān)控,可以減少地方電網(wǎng)故障所造成的停電時(shí)間。電流傳感器可以對(duì)供電電纜進(jìn)行電流監(jiān)控,若是電纜出線超負(fù)荷,這些電流傳感器可將一部分負(fù)荷轉(zhuǎn)移到其他相中,或者是新鋪設(shè)的電纜中,保護(hù)電纜的安全使用和運(yùn)行。隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展和升級(jí),電流傳感器也在技術(shù)、設(shè)計(jì)和效用等方面不斷進(jìn)行改進(jìn)和完善,對(duì)冶金、化工等行業(yè)的電流測(cè)流具有重大作用。基于智能電網(wǎng)的光纖電流傳感器新型光纖電流傳感器就是智能電網(wǎng)快速發(fā)展的科技產(chǎn)物。我國(guó)推出了XDGDL-1光纖電流傳感系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了管線電流傳感系統(tǒng)的全數(shù)字閉環(huán)控制,具有穩(wěn)定性和線性度好、靈敏度高等特點(diǎn),滿足了大量程范圍的高精度測(cè)量要求。同時(shí),該系統(tǒng)開發(fā)了一種可現(xiàn)場(chǎng)繞制的伸縮結(jié)構(gòu),安裝方便,可避免雜散磁場(chǎng)的干擾,母線偏心的測(cè)量誤差小于正負(fù)0.1%,實(shí)現(xiàn)了一種高精度信號(hào)轉(zhuǎn)換方案,為整流器控制設(shè)備提供高精度模擬信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字通信接口。基于TMR(隧道磁電阻)效應(yīng)的電流傳感器:TMR磁感應(yīng)技術(shù)在2004年首次工業(yè)應(yīng)用于電腦硬盤領(lǐng)域, 使硬盤的存儲(chǔ)密度有了質(zhì)的飛躍,單碟TB級(jí)的存儲(chǔ)硬盤進(jìn)入民用市場(chǎng)。經(jīng)過(guò)近10年的發(fā)展,TMR技術(shù)依然煥發(fā)勃勃生機(jī)。TMR磁感應(yīng)效應(yīng)和Hall技術(shù)類似,算是第四代磁感應(yīng)技術(shù)。靈敏度,分辨率,功耗,溫度特性都有10倍以上的提升。全芯片級(jí)制程控制提供可靠的品質(zhì)和合理的價(jià)格。國(guó)內(nèi)有些廠家開始推出TMR技術(shù)的電流傳感器。基于TMR芯片制造的電流傳感可以在高靈敏度,溫度穩(wěn)定性,抗干擾性,小型化、集成化、智能化和低功耗方面有著出色的表現(xiàn)。
[1]
工業(yè)升級(jí)發(fā)展促進(jìn)電流傳感器改進(jìn)在我國(guó)工業(yè)發(fā)展升級(jí)的驅(qū)動(dòng)下,電力設(shè)備的安全性使用越來(lái)越受到重視。電流傳感器作為一個(gè)兼具保護(hù)性和監(jiān)控作用的工具,將會(huì)在未來(lái)的電網(wǎng)中起到更重要的意義。相比國(guó)外同類產(chǎn)品,國(guó)內(nèi)的電流傳感器技術(shù)還有很大的差距需要彌補(bǔ)和提高。國(guó)內(nèi)也逐漸涌現(xiàn)出有很多新型產(chǎn)業(yè),都需要傳感器的支持,無(wú)論是出于安全性考慮還是市場(chǎng)效益考慮,電流傳感器將會(huì)趨于更加高效可靠,在低碳環(huán)保的要求下,小型化也是未來(lái)的一大趨勢(shì),這也將促進(jìn)國(guó)內(nèi)傳感器廠商投入更多的經(jīng)歷開發(fā)新技術(shù)和產(chǎn)品。在不久的將來(lái),電流傳感器將會(huì)在更多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用,同時(shí)將為新興物聯(lián)網(wǎng)打好基礎(chǔ)。
電流傳感器應(yīng)用領(lǐng)域
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語(yǔ)音
電流傳感器應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電:風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源,越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。其蘊(yùn)量巨大,全球的風(fēng)能約為2.74×109GW,其中可利用的風(fēng)能為2×107GW,比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。風(fēng)很早就被人們利用--主要是通過(guò)風(fēng)車來(lái)抽水、磨面等,而新世紀(jì),人們感興趣的是如何利用風(fēng)來(lái)發(fā)電,以及如何才能發(fā)電量最大化。電流傳感器作為主要的檢測(cè)元件,在其中起到至關(guān)重要的作用 。
電流傳感器未來(lái)趨勢(shì)
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語(yǔ)音
電流傳感器未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)有以下幾種特點(diǎn):1、高靈敏度。被檢測(cè)信號(hào)的強(qiáng)度越來(lái)越弱,這就需要磁性傳感器靈敏度得到極大提高。應(yīng)用方面包括電流傳感器、角度傳感器、齒輪傳感器、太空環(huán)境測(cè)量。2、溫度穩(wěn)定性。更多的應(yīng)用領(lǐng)域要求傳感器的工作環(huán)境越來(lái)越嚴(yán)酷,這就要求磁傳感器必須具有很好的溫度穩(wěn)定性,行業(yè)應(yīng)用包括汽車電子行業(yè)。3、抗干擾性。很多領(lǐng)域里傳感器的使用環(huán)境沒有任何評(píng)比,就要求傳感器本身具有很好的抗干擾性。包括汽車電子、水表等等。4、小型化、集成化、智能。要想做到以上需求,這就需要芯片級(jí)的集成,模塊級(jí)集成,產(chǎn)品級(jí)集成。5、高頻特性。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的推廣,要求傳感器的工作頻率越來(lái)越高,應(yīng)用領(lǐng)域包括水表、汽車電子行業(yè)、信息記錄行業(yè)。6、低功耗。很多領(lǐng)域要求傳感器本身的功耗極低,得以延長(zhǎng)傳感器的使用壽命。應(yīng)用在植入身體內(nèi)磁性生物芯片,指南針等等。
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霍爾電流傳感器如何應(yīng)用于電信整流器和服務(wù)器電源?
電信整流器和服務(wù)器電源單元(PSU)中的功率因數(shù)校正(PFC)電路和逆變電路都需要將高壓側(cè)的電流信號(hào)檢測(cè)到位于低壓側(cè)的控制器,因此要用到隔離式電流傳感器。隔離式電流檢測(cè)有多種實(shí)現(xiàn)方式,例如電流互感器(CT)、隔離放大器和霍爾效應(yīng)電流傳感器。其中,霍爾效應(yīng)電流傳感器因其簡(jiǎn)便易...
2020-05-260
響拇指電子
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開環(huán)電流傳感器與閉環(huán)電流傳感器
傳統(tǒng)意義的閉環(huán)電流傳感技術(shù)以其高精準(zhǔn)度被廣泛用于工業(yè)和汽車行業(yè)。通過(guò)在復(fù)雜并完全集成了電流傳感器的IC中應(yīng)用專有的封裝技術(shù)和先進(jìn)集成的算法,Allegro已經(jīng)開發(fā)出全新的磁性電流傳感器IC,能夠以開環(huán)傳感器的架構(gòu)實(shí)現(xiàn)近似閉環(huán)的精度。磁性傳感器開環(huán)電流傳感器通常,開環(huán)霍爾效應(yīng)...
2020-07-280
生活創(chuàng)意2017
為生活加點(diǎn)創(chuàng)意。加點(diǎn)調(diào)料
每周新品速遞|Melexis新推出隔離集成電流傳感器IC
[大比特導(dǎo)讀]2020年12月6日-12日,本周新品速遞來(lái)襲,詳情請(qǐng)查看下文。新品資訊導(dǎo)讀:1.伍爾特電子推出MagIC FDSM系列的36V版本2.Melexis推出新一代車用隔離集成電流傳感器IC3.Murata Electronics推出5CCEG汽車級(jí)可變電感器4....
2020-12-160
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美國(guó)ALLEGRO型號(hào)ACS770xCB霍爾電流傳感器ic
美國(guó)ALLEGRO型號(hào)ACS770xCB:耐熱增強(qiáng)型,完全集成,基于霍爾效應(yīng)的高精度線性電流傳感器IC,內(nèi)置100μ電流導(dǎo)體AllegroACS770系列電流傳感器IC為交流或直流電流檢測(cè)提供經(jīng)濟(jì),精確的解決方案。典型應(yīng)用包括電機(jī)控制,負(fù)載檢測(cè)和管理,電源和DC-DC轉(zhuǎn)換器...
2019-09-210
韋克威科技
深圳韋克威科技有限公司
高靈敏度的電流傳感器
電流傳感器具有高靈敏度,因?yàn)樗试S傳感器更可重復(fù)。當(dāng)傳感器輸出打開時(shí),它引導(dǎo)電流通過(guò)電機(jī)靜止部分的線圈繞組。這種電流產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng),與軸上的永磁體的磁場(chǎng)相互作用,并導(dǎo)致軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)磁鐵經(jīng)過(guò) 時(shí),每次磁鐵經(jīng)過(guò)時(shí),高度可重復(fù)的傳感器在相同角度位置改變狀態(tài)。例如,電機(jī)軸的一次完全旋轉(zhuǎn)...
2021-07-200
參考資料
1.
希磁科技推出低成本、小體積、高性能電流傳感器:STK-HD系列
.新浪網(wǎng).2015-03-30[引用日期2015-03-31]
電流傳感器是很多機(jī)械上需要用到的,雖然使用電流傳感器的都是專業(yè)技術(shù)人員,但是對(duì)于普通朋友來(lái)說(shuō)也是有必要了解的。本文具體給大家介紹下電流傳感器的原理,再解釋下電流傳感器和電流互感器區(qū)別。
電流傳感器原理
電流傳感器有幾種不同的種類,這里以霍爾電流傳感器為例說(shuō)下電流傳感器原理。原邊電流Ip在磁芯中所產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過(guò)副邊補(bǔ)償線圈電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償,從而使霍爾器件處于檢測(cè)零磁通的工作狀態(tài),其補(bǔ)償電流Is按比例的反映原邊電流Ip。 具體工作過(guò)程為:當(dāng)主回路有一電流通過(guò)時(shí),在導(dǎo)線上產(chǎn)生的磁場(chǎng)被磁芯聚集并感應(yīng)到霍爾器件上,所產(chǎn)生的信號(hào)輸出用于驅(qū)動(dòng)功率管并使其導(dǎo)通從而獲得一個(gè)補(bǔ)償電流Is。
閉環(huán)式霍爾電流傳感器正常工作時(shí),其一次繞組和二次繞組的磁通互相抵消達(dá)到磁平衡,磁芯中的實(shí)際磁通為零。但是這只是理想情況。實(shí)際的傳感器由電子電路構(gòu)成的二次繞組的輸出電流能力總是有限的,當(dāng)一次過(guò)載時(shí)若二次輸出受限,實(shí)際輸出電流比理論電流小磁平衡被打破,只要一次電流繼續(xù)增大鐵芯就會(huì)飽和。
電流傳感器和電流互感器區(qū)別
電流傳感器交流和直流都可以檢測(cè),測(cè)交流出交流而測(cè)直流出直流,但是需要外接電源。
電流互感器只能測(cè)交流,輸出信號(hào)時(shí)AC 5A或者AC1A,不需要外接電源。
普通電流互感器只能測(cè)量交流電流,交流電流互感器如果開路會(huì)產(chǎn)生高電壓,嚴(yán)重時(shí)會(huì)擊穿線路絕緣產(chǎn)生電擊威脅人員安全,所以使用時(shí)二次側(cè)不能開路,拆的時(shí)候二次側(cè)必須短接。
霍爾電流傳感器直流和交流電流都可以測(cè)量,霍爾電流傳感器拆的時(shí)候二次側(cè)不必短接。
普通電流互感器不需要加電源可直接測(cè)量。而霍爾電流傳感器則需加正負(fù)15伏或者是正負(fù)12伏工作電源。
電流互感器一般輸出AC 5 A或AC 1 A。而霍爾電流傳感器一般輸出50mA或100mA或5V的小信號(hào),也可變送輸出4—20mA便于自動(dòng)化控制。
測(cè)量精度上霍爾電流傳感器也優(yōu)于電流互感器。被測(cè)電流畸變、多次諧波、非正弦波等,對(duì)電流互感器測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度影響較大。而對(duì)霍爾電流傳感器的影響相對(duì)來(lái)說(shuō)則小的多。
關(guān)于電流傳感器的問題,本文重點(diǎn)介紹了電流傳感器原理,以及電流傳感器和電流互感器區(qū)別。通過(guò)本文的講解大家應(yīng)該對(duì)電流傳感器有了大致的了解,當(dāng)然想要更加深入的掌握,還得去查閱更多的專業(yè)材料。
電流傳感器是什么
電流傳感器,是一種檢測(cè)裝置,能感受到被測(cè)電流的信息,并能將檢測(cè)感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為符合一定標(biāo)準(zhǔn)需要的電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。
電流傳感器也稱磁傳感器,可以在家用電器、智能電網(wǎng)、電動(dòng)車、風(fēng)力發(fā)電等等,在我們生活中都用到很多磁傳感器,比如說(shuō)電腦硬盤、指南針,家用電器等等。
閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作原理
閉環(huán)霍爾電流傳感器是利用霍爾器件為核心敏感元件用于隔離檢測(cè)電流的模塊化產(chǎn)品,它的工作原理是霍爾磁平衡式的(或稱霍爾磁補(bǔ)償式、霍爾零磁通式)。眾所周知,當(dāng)電流流過(guò)一根的直導(dǎo)線時(shí),在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)的大小與流過(guò)導(dǎo)線的電流大小成正比,這一磁場(chǎng)可以通過(guò)軟磁材料來(lái)聚集,然后用霍爾器件進(jìn)行檢測(cè),由于磁場(chǎng)的變化與霍爾器件的輸出電壓信號(hào)有良好的線形關(guān)系,因此可利用霍爾器件的測(cè)得的輸出信號(hào),直接反應(yīng)出導(dǎo)線中的電流大小,即:
I ∝ B ∝ VH (2)
式中:I為通過(guò)導(dǎo)線中的電流;B為導(dǎo)線通電流后產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度;VH為霍爾器件在磁場(chǎng)B中產(chǎn)生的霍爾電壓。當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)谋壤禂?shù),上述關(guān)系可以表示為等式。對(duì)于霍爾輸出電壓信號(hào)VH的處理,人們?cè)O(shè)計(jì)了許多種電路,但總體來(lái)講可分為兩類,一類為開環(huán)(或稱直測(cè)式、直檢式)霍爾電流傳感器;另一類為閉環(huán)(或稱零磁通式、磁平衡式)霍爾電流傳感器。
針對(duì)霍爾傳感器的電路形式而言,人們最容易想到的是將霍爾元件的輸出電壓用運(yùn)算放大器直接信號(hào)放大,得到所需要的信號(hào)電壓,由此電壓值來(lái)標(biāo)定原邊被測(cè)電流大小,這種形式的霍爾傳感器通常稱為開環(huán)霍爾電流傳感器。開環(huán)霍爾傳感器的優(yōu)點(diǎn)是電路形式簡(jiǎn)單、成本相對(duì)較低;其缺點(diǎn)是精度、線性度較差;響應(yīng)時(shí)間較慢;溫度漂移較大。為了克服開環(huán)傳感器存在的不足,八十年代末期,國(guó)外出現(xiàn)了閉環(huán)霍爾電流傳感器。1989年,北京七O一廠引進(jìn)國(guó)外技術(shù)在國(guó)內(nèi)率先開展閉環(huán)霍爾電流傳感器的研制、生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)十幾年的努力,這種傳感器在國(guó)內(nèi)逐漸為廣大用戶了解和應(yīng)用。
閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作原理是磁平衡式的,即原邊電流(IN)所產(chǎn)生的磁場(chǎng),通過(guò)一個(gè)副邊線圈的電流(IM)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償,使霍爾器件始終處于檢測(cè)零磁通的工作狀態(tài)。當(dāng)原副邊補(bǔ)償電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在磁芯中達(dá)到平衡時(shí),即有如下等式:
N×IN=n×IM (3)
式中:IN為原邊電流;N為原邊線圈的匝數(shù);IM為副邊補(bǔ)償電流;n為副邊線圈的匝數(shù)。
由上式看出,當(dāng)已知傳感器原邊和副邊線圈匝
數(shù)時(shí),通過(guò)測(cè)量副邊補(bǔ)償電流IM的大小,即可推算出原邊電流IN的值,從而實(shí)現(xiàn)了原邊電流的隔離測(cè)量。
電流傳感器應(yīng)用
電流傳感器也稱磁傳感器,可以用在家用電器、智能電網(wǎng)、電動(dòng)車、風(fēng)力發(fā)電等,在我們生活中都用到很多磁傳感器,比如說(shuō)電腦硬盤、指南針,家用電器等。
在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,最流行的磁傳感器類型是電流傳感器,在許多測(cè)量50安培以下電流的應(yīng)用中,比如住宅太陽(yáng)能逆變器應(yīng)用或小型UPS系統(tǒng),使用簡(jiǎn)單的resisTIve bar或分路(shunt)
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