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电流传感器原理和电流互感器运行

  主流电流传感器原理与应用。

  电流传感器就是把大电流转换为同频同相的小电流以便于测量或实现隔离,根据不同的变换原理,电流传感器一般有霍尔效应,磁通门,电磁感应,罗氏线圈(电磁感应原理及安培环路定律),分流器(欧姆定理)这五种技术,本文只讨论主流的传感器即霍尔效应和磁通门的传感器。

  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,开环和闭环霍尔型电流钳都可以测量直流和交流。

  开环霍尔型电流传感器--直测式。

  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,开环霍尔型的互感器有致远的CTS系列,法国CA的C117.。

  闭环霍尔型电流传感器--磁平衡原理。

  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。

  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,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,闭环霍尔型传感器有莱姆的LF系列电流传感器。

  开环霍尔型与闭环霍尔型电流传感器的区别。

  带宽区别:微观上讲,气隙处的磁场始终在零磁通附近变化,由于磁场变化幅度非常小,电流传感器变化的频率非常快,因此闭环型电流传感器具有非常快的响应时间,实际中,闭环霍尔传感器的带宽高达100kHZ左右,开环式的带宽在10kHZ以下,闭环霍尔传感器的带宽比开环霍尔传感器的高。

  精度区别:传统开环式霍尔传感器副边输出与磁芯处的磁感应强导磁材质制作而成,非线性和磁滞效应是导致所有高导磁材料的固有特点,因此,开环式霍尔电流传感器一般线性度较差,且原边信号在上升和下降过程中副边输出不同,导致传统开环式霍尔传感器的精度比闭环式霍尔传感器精度低,随着技术的发展,开环式霍尔传感器的精度已经能够达到闭环式霍尔传感器的精度,比如致远电子的CTS系列电流钳的精度达到0.3%.。

  电流互感器运行注意事项。

  (1)电流互感器在运行中二次侧不得开路,一旦二次侧开路,由于铁损过大,温过高而烧毁,或使副绕组电压升高而将绝缘击穿,发生高压触电的危险,所以在换接仪表时如调换电流表,有功表,无功表等应先将电流回路短接后再进行计量仪表调换,当表计调好后,先将其接入二次回路再拆除短接线并检查表计是否正常,如果在拆除短接线时发现有火花,此时电流互感器已开路,应立即重新短接,查明计量仪表回路确无开路现象时,方可重新拆除短接线,在进行拆除电流互感器短接工作时,应站在绝缘皮垫上,另外要考虑停用电流互感器回路的保护装置,待工作完毕后,方可将保护装置投入运行。

  (2)如果电流互感器有嗡嗡声响,应检查内部铁心是否松动,可将铁心螺栓拧紧。

  (3)电流互感器二次侧的一端,外壳均要可靠接地。

  (4)当电霍尔电流传感器流互感器二次侧线圈绝缘电阻低于10~20兆欧时,必须进行干燥处理,使绝缘恢复后,方可使用。

  注意事项。

  1,副边绕组必须可靠接地,以防止由于绝缘损坏后,原边高电压传入危及人身安全。

  2,复变绝对不允许开路,开路时互感器成了空载状态,磁通高出额定时许多(1.4-1.8T),除了产生大量铁耗损坏互感器外,还在副边绕组感应出危险的高压,危及人身安全。

  3,电流互感器安装时,应考虑精度等级,精度高的接测量仪表,精度低的用于保护,选择时应予注意。

  4,电流互感器安装时,应注意极性(同名端),一次侧的端子为L1,L2(或P1,P2),一次侧电流由L1流入,由L2流出,而二次侧的端子为K1,K2(或S1,S2)即二次侧的端子由K1流出,由K2流入,L1与K1,L2与K2为同极性(同名端),不得弄错,否则若接电度表的话,电度表将反转。

  5,电流互感器一次侧绕组有单匝和多匝之分,LQG型为单匝而使用LMZ型(穿心式)时则要注意铭牌上是否有穿心数据,若有则应按要求穿出所需的匝数,注意:穿心匝数是以穿过空心中的根数为准,而不是以外围的匝数计算(否则将误差一匝)。

  6,电流互感器的二次绕组有一个绕组和二个绕组之分,若有二个绕组的,其中一个绕组为高精度(误差值较小)的一般作为计量使用,另一个则为低精度(误差值较大)一般用于保护。

  7,电流互感器的联接线必须采用2.5mm2的铜心绝缘线联接,有的电业部门规定必须采用4mm2的铜心绝缘线,但一般来说没有这种必要(特殊情况除外)。

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