如何選用正確的傳感器來保障測試效果最佳?
發布時間:2018-01-26 來源:ZLG致遠電子 責任編輯:lina
【導讀】通常的電流傳感器、互感器是把大電流轉換為同頻同相的小電流以便於測量或實現隔離。根據不同的變換原理,一般有基於電磁感應原理、霍爾效應、磁通門這幾種技術的電流傳感器/互感器。本文將介紹在現場該如何選用正確的傳感器來保障測試效果最佳。
由於傳感器的測量”死區”wenti,daliangchengchuanganqiwufaceshixiaodianliu,suoyiceshixianchangwangwangxuyaoxuanzeduozhongchuanganqilaipipeibutongceshichanghe。nadaodigairuhexuanzene?womenyiyijieshao。
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,如ru果guo測ce量liang的de信xin號hao含han有you大da量liang諧xie波bo,那na麼me結jie果guo就jiu很hen嚴yan重zhong偏pian小xiao。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
電流鉗可以說是應用的最多的傳感器了,它們小巧、靈活、幾乎可以適應所有測試場合。從原理上看,主要分為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),這(zhe)也(ye)是(shi)為(wei)什(shen)麼(me)有(you)些(xie)廠(chang)家(jia)同(tong)一(yi)個(ge)型(xing)號(hao)的(de)電(dian)流(liu)鉗(qian)有(you)電(dian)流(liu)和(he)電(dian)壓(ya)輸(shu)出(chu)兩(liang)種(zhong)類(lei)型(xing),最(zui)典(dian)型(xing)的(de)就(jiu)是(shi)法(fa)國(guo)CA的C117和C116。受到兩部分鐵芯閉合程度的影響,電流鉗精度通常比互感器差一些。同樣地基於電磁感應的電流鉗也隻能測量交流。
基ji於yu霍huo爾er效xiao應ying的de電dian流liu鉗qian是shi在zai鐵tie芯xin中zhong加jia工gong了le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(yu)0.1%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
tongchangyuhuoerxingdianliuqianyiyang,yeyoukaihuanhebihuanhuoerliangzhongleixing,shuchuweidianliuhuodianyaxinhao。youyubikouxingshi,bixiangtongleixingdedianliuqianjingdugao,womenzuichangjiandedabufenLEM LF係列傳感器就是這種原理。

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dan是shi這zhe種zhong類lei型xing傳chuan感gan器qi非fei常chang昂ang貴gui並bing且qie很hen脆cui弱ruo。在zai使shi用yong中zhong一yi旦dan未wei給gei傳chuan感gan器qi供gong電dian情qing況kuang下xia,通tong有you被bei測ce電dian流liu,會hui造zao成cheng傳chuan感gan器qi損sun壞huai。此ci類lei傳chuan感gan器qi最zui常chang見jian的de就jiu是shiLEM IT係列的傳感器。

四、精密電阻
精(jing)密(mi)電(dian)阻(zu)可(ke)以(yi)說(shuo)是(shi)經(jing)常(chang)被(bei)忽(hu)略(lve)的(de),也(ye)許(xu)大(da)家(jia)不(bu)知(zhi)道(dao)在(zai)什(shen)麼(me)場(chang)合(he)用(yong)它(ta)。它(ta)的(de)本(ben)質(zhi)其(qi)實(shi)就(jiu)是(shi)一(yi)個(ge)電(dian)阻(zu),可(ke)以(yi)將(jiang)采(cai)到(dao)的(de)電(dian)流(liu)信(xin)號(hao)轉(zhuan)為(wei)電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)。那(na)什(shen)麼(me)時(shi)候(hou)用(yong)呢(ne)?用(yong)一(yi)個(ge)例(li)子(zi)來(lai)說(shuo)明(ming)下(xia)。
當使用功率計PA333H和LEM LF 205-S傳感器進行測試,該傳感器的變比為1:2000,功率計PA333H能準確測試的最小電流為10mA,換算回來,通過傳感器我們最小能測的電流大小為20A!這種組合顯然是不合理的,但是依然有很多場合需要用到。如果此時我需要測試20A以下的電流該怎麼辦呢?除了換變比更小的傳感器和換成功率分析儀以外(可以測到更小的電流),還可以使用緊密電阻。如致遠電子的PATV-33,它的阻值約為3.3歐,加上它之後,這個組合的變比就成了1.65mV/A,最小可以測量到0.3A左右。大大提升了傳感器測量小電流的能力。

五、總結
測試儀器結合霍爾傳感器的測試方案已經應用在了工業生產、汽車、新xin能neng源yuan等deng各ge大da領ling域yu,整zheng體ti的de測ce量liang精jing度du也ye不bu僅jin由you測ce試shi儀yi器qi決jue定ding,傳chuan感gan器qi也ye發fa揮hui著zhe不bu可ke或huo缺que的de作zuo用yong。在zai測ce試shi過guo程cheng中zhong,選xuan用yong合he適shi的de傳chuan感gan器qi和he使shi用yong正zheng確que的de測ce量liang方fang法fa是shi非fei常chang有you必bi要yao的de,會hui直zhi接jie影ying響xiang整zheng體ti測ce試shi效xiao果guo。
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