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    電流傳感器和互感器選型基礎知識

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    • 更新時間:2017-9-26 11:32:28
    • 出自:中國工控網

    經常有客戶說需要一個0.1%精度的電流鉗,但是很遺憾目前沒有這么高精度的電流鉗。下面我們了解一下電流傳感器/互感器的知識,便于大家選型。


      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于測量或實現隔離。根據不同的變換原理,一般有基于電磁感應原理、霍爾效應、磁通門這幾種技術的電流傳感器/互感器。


      一、電流互感器


      電流互感器類似于一個初級匝數很少,次級匝數較多的變壓器。理想情況下初次級電流之比與匝數比成反比,電流變換比例以初次級額定電流標注,例如“300A/5A”,表示被測電流為額定值300A時輸出電流為5A。由于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。用于計量計費的互感器準確度一般為0.1~1級。由互感器原理可知,它是不能測量直流電流的,通常設計為工頻測量,準確度為工頻下的參數,帶寬較窄,不適合用于諧波分析和非正弦測量。使用電流互感器一定注意不能將次級開路,否則將會產生高壓危及人身和設備安全。


      二、電流鉗


      電流鉗內的鐵芯分成兩部分,避免斷開被測回路,非常便于測量且使用很廣泛。有基于電磁感應原理和霍爾效應兩種類型。


      基于電磁感應原理的電流鉗與互感器一樣,鐵芯被分成兩部分,閉合時兩部分鐵芯需要緊密結合,有些電流鉗次級連接了電阻輸出為電壓信號,沒有內部電阻的輸出為電流信號。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。同樣地基于電磁感應的電流鉗也只能測量交流。


      基于霍爾效應的電流鉗在鐵芯中加工一個氣隙放置霍爾元件。利用霍爾元件測量氣隙中的磁感應強度,根據控制方式不同,有開環和閉環兩種類型。開環霍爾型使用線性度較好的霍爾元件,霍爾元件輸出電壓正比于被測電流。閉環霍爾型使用零磁通技術,鐵芯上有補償線圈。當初級有被測電流在鐵芯中產生磁通時,霍爾元件檢測鐵芯中的磁感應強度,通過負反饋將此誤差電壓轉換為電流驅動補償線圈,抵消鐵芯中的磁通,最終被測電流與補償線圈產生的磁通量大小一致方向相反,通過測量補償線圈的電流即可按照匝數比換算出被測電流。


      開環和閉環霍爾型電流鉗都可以測量直流和交流。開環霍爾受鐵芯非線性和霍爾元件溫度特性等影響,精度和線性度都較差,但成本低。閉環霍爾對霍爾元件的線性度依賴較小,鐵芯工作在零磁通下,因此精度比開環的高。但是電流鉗存在活動鐵芯閉合程度不理想問題,幾乎沒有等于優于0.1%的,能夠做到1%已經是很高的指標?;魻栐枰峁┕ぷ麟妷?,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。由于閉口形式,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,精度優于0.05%,甚至達到12ppm,但是這種類型傳感器非常昂貴并且很脆弱。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”比例系數,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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