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闭口式电流传感器和新型传感器及应用

  通常与霍尔型电流钳一样,也有开环和闭环霍尔两种类型,输出为电流或电压信号,由于闭口形式,比相同类型的电流钳精度高。

  另外有利用磁通门技术的电流传感器,精度优于0.05%,甚至达到12ppm,但是这种类型传感器非常昂贵并且很脆弱,在使用中一旦未给传感器供电情况下,通有被测电流,会造成传感器损坏。

  PA5000功率分析仪电流测量有直接输入和传感器输入两组端口,当使用的传感器/互感器输出为电流信号时,接入到PA5000的电流直接输入端口,根据所用传感器/互感器正确设置PA的"CT"比例系数,如300A/5A,则CT=300A/5A=60.。

  当使用的电流传感器/电流互感器输出为电压信号时,接入到PA5000的外部传感器端口(BNC接口),根据所用传感器/互感器正确设置PA的"传感器比率",单位为mV/A,如电流钳参数为1000A转换为1V,则传感器比率设为1mV/A.。

  电流互感器类似于一个初级匝数很少,次级匝数较多的变压器,理想情况下初次级电流之比与匝数比成反比,电流变换比例以初次级额定电流标注,例如"300A/5A",表示被测电流为额定值300A时输出电流为5A.由于初次级线圈均存在漏感和电阻,以及励磁电流,铁芯磁化曲线非线性,会导致互感器产生比值误差和相位误差,用于计量计费的互感器准确度一般为0.1~1级,由互感器原理可知,它是不能测量直流电流的,通常设计为工频测量,准确度为工频下的参数,带宽较窄,不适合用于谐波分析和非正弦测量,使用电流互感器一定注意不能将次级开电流传感器路,否则将会产生高压危及人身和设备安全。

  电流钳内的铁芯分成两部分,避免断开被测回路,非常便于测量且使用很广泛,有基于电磁感应原理和霍尔效应两种类型。

  基于电磁感应原理的电流钳与互感器一样,铁芯被分成两部分,闭合时两部分铁芯需要紧密结合,有些电流钳次级连接了电阻输出为电压信号,没有内部电阻的输出为电流信号,受到两部分铁芯闭合程度的影响,电流钳精度通常比互感器差,同样地基于电磁感应的电流钳也只能测量交流。

  基于霍尔效应的电流钳在铁芯中加工一个气隙放置霍尔元件,利用霍尔元件测量气隙中的磁感应强度,根据控制方式不同,有开环和闭环两种类型,开环霍尔型使用线性度较好的霍尔元件,霍尔元件输出电压正比于被测电流,闭环霍尔型使用零磁通技术,铁芯上有补偿线圈,当初级有被测电流在铁芯中产生磁通时,霍尔元件检测铁芯中的磁感应强度,通过负反馈将此误差电压转换为电流驱动补偿线圈,抵消铁芯中的磁通,*终被测电流与补偿线圈产生的磁通量大小一致方向相反,通过测量补偿线圈的电流即可按照匝数比换算出被测电流。

  开环和闭环霍尔型电流钳都可以测量直流和交流,开环霍尔受铁芯非线性和霍尔元件温度特性等影响,精度和线性度都较差,但成本低,闭环霍尔对霍尔元件的线性度依赖较小,铁芯工作在零磁通下,因此精度比开环的高,但是电流钳存在活动铁芯闭合程度不理想问题,几乎没有等于优于0.1%的,能够做到1%已经是很高的指标,霍尔元件需要提供工作电压,因此这两种电流钳都要供电,闭环霍尔需要驱动补偿线圈耗电更大。

  霍尔电流传感器霍尔电压,电流传感器主要用于工业控制和独立的电压,电流测量,因此,一般都不标称与功率测量准确度密切相关的角差指标,因此,不适用于高精度的功率测量。

  随着变频技术和节能技术的发展,有必要对各类变频调速装置的能效进行准确的评测,而电磁式电压,电流互感器一般只能准确测量工频正弦电路的功率,新型的变频功率传感器,是一种电压,电流组合式传感器,该类传感器直接输出数字量,并采用光纤进行传输,可以有效避免传输环节的损耗和干扰,并且在较宽的频率范围内具有较小的比差和角差,可以准确测量各类变频电量(电压,电流,功率和谐波等),广泛应用于混合动力电动汽车,电动车,太阳能发电,风力发电,变频器,变频电机和燃料电池等的产品检验和能效评测。

  英国出现了一种适合于安装在240伏-600安变电站主线上的电流传感器,这种传感器对变电站的电力输出进行监控,可以减少地方电网故障所造成的停电时间,电流传感器可以对供电电缆进行电流监控,若是电缆出线超负荷,这些电流传感器可将一部分负荷转移到其他相中,或者是新铺设的电缆中,保护电缆的安全使用和运行。

  随着智能电网的不断发展和升级,电流传感器也在技术,设计和效用等方面不断进行改进和完善,对冶金,化工等行业的电流测流具有重大作用。

  基于智能电网的光纤电流传感器。

  新型光纤电流传感器就是智能电网快速发展的科技产物,我国推出了XDGDL-1光纤电流传感系统,实现了管线电流传感系统的全数字闭环控制,具有稳定性和线性度好,灵敏度高等特点,满足了大量程范围的高精度测量要求。

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