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教程:如何測量線路中的電流

2022-11-23
來源:硬件設(shè)計技術(shù)
關(guān)鍵詞: 測量原理 電流傳感器 AC

  一,、CT方式電流傳感器的測量原理

  CT方式電流傳感器采用的原理是將測量電流轉(zhuǎn)換為與匝數(shù)比相應(yīng)的次級電流。

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  測量原理

  a,,為了抵消由測量導(dǎo)體(初級側(cè))流過的交流電流引起的在磁芯內(nèi)部產(chǎn)生的磁通量,,在次級側(cè)的繞組流過與匝數(shù)比相應(yīng)的交流電流,。(次級電流)

  b,此次級電流流過分流電阻,,在分流電阻兩端產(chǎn)生電壓,。此電壓是與流過測量導(dǎo)體的電流成比例的輸出。

  與其他方式相比的特點(diǎn):

  1,,只能測量交流(無法測量直流)

  2,,價格便宜

  3,主要用于50/60Hz工頻

  4,,用于大樓的節(jié)能管理等使用的鉗形功率計上

  5,,能抵消磁通量,因此線性度較好

  二,、霍爾元件方式電流傳感器的測量原理

  霍爾元件電流傳感器采用的原理是將測量電流周圍產(chǎn)生的磁場通過霍爾效果轉(zhuǎn)換為電壓,。

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  測量原理:

  a,流過測量導(dǎo)體(初級側(cè))的電流所引起的磁芯內(nèi)部產(chǎn)生的磁通量,,通過插入磁芯間隙的霍爾元件利用霍爾效果出現(xiàn)與磁通量相應(yīng)的霍爾電壓,。

  b,此霍爾電壓非常小,,因此是通過AMP增幅的輸出信號,。

  c,此輸出信號與流過測量導(dǎo)體的電流成比例,。

  與其他方式相比的特點(diǎn):

  1,,可以測量從直流到交流(幾kHz)

  2,價格便宜

  3,,由于霍爾元件的線性度,、磁芯的B-H特性的影響,,一般來說精度不是很好

  4,由于霍爾元件的特性,,溫度或經(jīng)過時間的變化等原因會造成漂移,,因此不適用于長時間測量。

  5,,磁芯會成為負(fù)載,,因此無法延伸到高頻帶

  三,、 羅柯夫斯基方式電流傳感器的測量原理

  羅柯夫斯基方式電流傳感器是利用測量電流周圍產(chǎn)生的交流磁場,,轉(zhuǎn)換空心線圈的感生電壓進(jìn)行測量。

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  測量原理:

  a,,流過測量導(dǎo)體(初級側(cè))的電流所產(chǎn)生的磁場,,通過與空心線圈進(jìn)行互連,空心線圈產(chǎn)生感生電壓,。

  b,,此感生電壓是測量電流的時間導(dǎo)數(shù)值(di/dt),因此是通過積分器與測量電流成比例的輸出信號,。

  與其他方式相比的特點(diǎn):

  1,,因為沒有磁芯,所以不會發(fā)生磁飽和,,能夠測量大電流

  2,,沒有磁損耗帶來的發(fā)熱、飽和,、滯后

  3,,傳感器部分是空心線圈,可以做到柔性且纖細(xì)

  4,,阻抗小

  5,,只能測量交流,無法測量直流

  6,,測量靈敏度受空心線圈橫截面以及長度的影響,,因此容易受到導(dǎo)體位置的影響或外來干擾的影響,不能指望高精度測量,。

  7,,無磁芯,因此難以測量10A以下的小電流

  四,、AC零磁通方式(繞組檢測型)電流傳感器的測量原理

  AC零磁通方式電流傳感器(繞組檢測型)改善了CT方式的低頻帶特性,。

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  測量原理:

  a,為了消除流過測量導(dǎo)體(初級側(cè))的交流電流所引起的磁芯內(nèi)部產(chǎn)生的磁通量Φ,,流過與次級側(cè)的反饋繞組的匝數(shù)比相應(yīng)的次級電流,。

  b,,低頻帶的磁通量消除不完,會殘留磁通量

  c,,利用檢測繞組檢測此消除不完的磁通量,,流過次級電流以通過AMP回路消除磁通量Φ

  d,此次級電流流過分流電阻,,在分流電阻兩端產(chǎn)生電壓

  e,,此電壓是與流過測量導(dǎo)體的電流成比例的輸出

  與其他方式相比的特點(diǎn):

  1,因為是消除磁芯內(nèi)部磁通量的負(fù)反饋操作,,因此不受磁芯的B-H特性的影響,,線性度優(yōu)秀

  2,在低頻相位誤差也很小,,因此適合功率測量

  3,,工作磁通量電平小,因此插入阻抗低

  4,,在高頻帶作為CT工作,,從而達(dá)到寬頻

  5,利用繞組進(jìn)行檢測,,因此僅限測量交流電流,,無法測量直流電流

  五、AC/DC零磁通方式(霍爾元件檢測型)電流傳感器的測量原理

  AC/DC零磁通方式電流傳感器(霍爾元件檢測型)通過CT方式和霍爾元件配合,,可以從直流電流開始測量,。

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  測量原理:

  a,為了消除流過測量導(dǎo)體(初級側(cè))的交流電流所引起的磁芯內(nèi)部產(chǎn)生的磁通量Φ,,流過與次級側(cè)的反饋繞組的匝數(shù)比相應(yīng)的次級電流,。

  b,在從直流開始的低頻帶,,磁通量消除不完,,會殘留磁通量

  c,利用霍爾元件檢測此消除不完的磁通量,,流過次級電流以通過AMP回路消除磁通量Φ

  d,,此次級電流流過分流電阻,在分流電阻兩端產(chǎn)生電壓

  e,,此電壓是與流過測量導(dǎo)體的電流成比例的輸出

  與其他方式相比的特點(diǎn):

  1,,優(yōu)秀的線性特性,連低電平也維持高精度

  2,,在寬頻帶實現(xiàn)了高S/N比

  3,,在高頻帶作為CT工作,因此可實現(xiàn)寬頻

  4,,利用霍爾元件進(jìn)行檢測,,可從直流檢測磁性,,因此能夠從直流電流開始測量

  六、AC/DC零磁通方式(磁通門檢測型)電流傳感器的測量原理

  AC/DC零磁通方式(磁通門檢測型)電流傳感器通過CT方式和FG元件(磁通門)配合,,可以從直流電流開始測量,。

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  測量原理:

  a,為了消除流過測量導(dǎo)體(初級側(cè))的交流電流所引起的磁芯內(nèi)部產(chǎn)生的磁通量Φ,,流過與次級側(cè)的反饋繞組的匝數(shù)比相應(yīng)的次級電流,。

  b,從直流開始的低頻帶,,磁通量消除不完,,會殘留磁通量

  c,利用FG元件檢測此消除不完的磁通量,,流過次級電流以通過AMP回路消除磁通量Φ

  d,,此次級電流流過分流電阻,,在分流電阻兩端產(chǎn)生電壓

  e,,此電壓是與流過測量導(dǎo)體的電流成比例的輸出

  與其他方式相比的特點(diǎn):

  1,優(yōu)秀的線性特性,,連低電平也維持高精度

  2,,工作磁通量電平小,因此插入阻抗低

  3,,檢測直流的FG元件在工作原理上在廣泛溫度范圍內(nèi)偏移都非常之小,,實現(xiàn)了高精度和高穩(wěn)定。



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