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常见的电流传感器分类

本站为您提供的常见的电流传感器分类,电子式电流互感器包括霍尔电流传感器、罗柯夫斯基电流传感器及专用于变频电量测量的AnyWay变频功率传感器(可用于电压、电流和功率测量)等。与电磁式电流传感器相比较,电子式电流互感器没有铁磁饱和,传输频带宽,二次负荷容量小、尺寸小、重量轻、是今后电流传感器的发展方向。

电流传感器,是一种检测设备,能感遭到被测电流的信息,并能将检测感遭到的信息,按必定规则改换成为契合必定规范需求的电信号或其他所需方式的信息输出,以满意信息的传输、处理、存储、显现、记载和操控等要求。

跟着技能的开展,电流传感器也在不断创新开展,咱们就现在常见的电流传感器做个分类比照。

电流传感器,也称磁传感器,能够在家用电器、智能电网、电动车、风力发电等等,在咱们日子中都用到许多磁传感器,比如说电脑硬盘、指南针,家用电器等等。是一种检测设备,能感遭到被测电流的信息,并能将检测感遭到的信息,按必定规则改换成为契合必定规范需求的电信号或其他所需方式的信息输出,以满意信息的传输、处理、存储、显现、记载和操控等要求。首要可分为:分流器、电磁式电流互感器、电子式电流互感器等。

一、电阻分流器,是指丈量直流电流用的,依据直流电流经过电阻时在电阻两头发作电压的原理制成。电阻式分流器的长处是高精度,相应速度快,成本低;而缺陷则是,丈量电路与被测电流没有电阻隔。电阻式分流器适用于低频率小幅值的电流丈量。

二、霍尔电流传感器,是依照霍尔效应原理制成,对安培规律加以使用,即在载流导体周围发作一正比于该电流的磁场,而霍尔器材则用来丈量这一磁场。因而,使电流的非触摸丈量成为可能。霍尔电流传感器可测直流和沟通,频率高达100KHz、有较高的精度和很好的阻隔性;它的缺陷便是影响速度慢,小电流测验精度低。可用在沟通和直流现已DC-100KHz的测验。

三、磁通门电流传感器,是使用被测磁场中高导磁率磁芯在交变磁场的饱满鼓励下,其磁感应强度与磁场强度的非线性联系来丈量弱磁场的。这种物理现象对被测环境磁场来说好像是一道“门”,经过这道“门”,相应的磁通量即被调制,并发作感应电动势。使用这种现象来丈量电流所发作的磁场,然后直接的到达丈量电流的意图。

电子式电流互感器包含霍尔电流传感器、罗柯夫斯基电流传感器及专用于变频电量丈量的AnyWay变频功率传感器(可用于电压、电流和功率丈量)等。与电磁式电流传感器相比较,电子式电流互感器没有铁磁饱满,传输频带宽,二次负荷容量小、尺度小、重量轻、是往后电流传感器的开展方向。

光纤电流传感器是以法拉第磁光效应为根底、以光纤为介质的新式电流传感器。

当线偏振光在介质中传达时,若在平行于光的传达方向上加一强磁场,则光振荡方向将发作偏转,偏转视点ψ与磁感应强度B和光穿越介质的长度l的乘积成正比,即ψ=V*B*l,份额系数V称为费尔德常数,与介质性质及光波频率有关。偏转方向取决于介质性质和磁场方向。上述现象称为法拉第效应。

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分流器

分流器是指丈量直流电流用的,依据直流电流经过电阻时在电阻两头发作电压的原理制成。分流器实践便是一个阻值很小的电阻,当有直流电流经过期,发作压降,供直流电流表显现。所谓分流,即分一小的电流去推进表指示,该小电流(mA)与大回路里的电流(1A-几十A)份额越小,电流表指示读数的线性就越好,也更准确。

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图1. 检测大电流分流器便是由一个或多跟导体组成

电流互感器(CT)

电流互感器是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来丈量的仪器(只能用于沟通测验)。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少,串在需求丈量的电流的线路中。正常作业状况下,一、二次绕组上的压降很小,相当于一个短路状况的变压器,所以铁芯中的磁通也很小,这时一、二次绕组的磁势F(F=IN)巨细持平,方向相反。即电流互感器一、二次之间的电流比与一、二次绕组的匝数成反比,即I1/I2=N2/N1。

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图2. 电流互感器原理图及实物图

电流互感器运转时,二次侧不允许开路。由于一旦开路,原边电流均成为励磁电流,使磁通和副边电压大大超越正常值而危及人身和设备安全。因而,电流互感器二次侧回路中不许接熔断器,也不允许在运转时未经旁路就拆下电流表、继电器等设备。

详细原因原因如下:电流互感器一次被测电流磁势F1=I1N1在铁芯发作磁通Φ1,二次丈量外表电流磁势F2=I2N2在铁芯发作磁通Φ2,电流互感器铁芯合磁通为Φ = Φ1 + Φ2,由于Φ1.Φ2方向相反,巨细持平,相互抵消,所以 Φ = 0。若二次开路,即 I2 = 0 ,则:Φ = Φ1,电流互感器铁芯磁通很强,饱满,铁心发热,烧坏绝缘,发作漏电,并且在电流互感器二次线圈N2中发作很高的感生电势E,在电流互感器二次线圈两头构成高压,危及操作人员生命安全。因而电流互感器二次线圈一端接地,便是为了避免高压风险而采纳的维护措施。

电压互感器的原理与变压器类似,一次绕组(高压绕组)和二次绕组(低压绕组)绕在同一个铁芯上,铁芯中的磁通为。依据电磁感应规律,绕组的电压U(或电动势E)、绕组的匝数N、磁通的联系为:U1=-N1dφ/dt、U2=-N2dφ/dt。然后得出:U1/U2=N1/N2。在空载电流能够疏忽的情况下,有I1/ I2=-N2/N1,因而抱负变压器原、副线圈的功率持平P1=P2。阐明抱负变压器自身无功率损耗。

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图3. 电压互感器原理图及实物图

依照用处不同,电流互感器大致可分为两类:

1. 丈量用电流互感器(或电流互感器的丈量绕组):在正常作业电流范围内,向丈量、计量等设备供给电网的电流信息。

在丈量交变电流的大电流时,为便于二次外表丈量需求转换为比较一致的电流(我国规则电流互感器的二次额定为5A或1A)。一般1次侧只要1到几匝,导线截面积大,串入被测电路。2次侧匝数多,导线细,与阻抗较小的外表(电流表/功率表的电流线圈)构成闭路。正常作业时互感器二次侧处于近似短路状况,输出电压很低。在运转中假如二次绕组开路或一次绕组流过反常电流(如雷电流、谐振过电流、电容充电电流、电感发动电流等),都会在二次侧发作数千伏乃至上万伏的过电压。

2. 维护用电流互感器(或电流互感器的维护绕组):在电网毛病状况下,向继电维护等设备供给电网毛病电流信息。

维护用电流互感器分为:1)过负荷维护电流互感器;2)差动维护电流互感器;3)接地维护电流互感器(零序电流互感器)。维护用电流互感器的作业条件与丈量用电流互感器彻底不同,维护用互感器只是在比正常电流大几倍几十倍的电流时才开端有用的作业。

霍尔传感器

霍尔效应的实质是:固体材猜中的载流子在外加磁场中运动时,由于遭到洛仑兹力的效果而使轨道发作偏移,并在资料两边发作电荷堆集,构成垂直于电流方向的电场,最终使载流子遭到的洛仑兹力与电场斥力相平衡,然后在两边建立起一个安稳的电势差即霍尔电压。

说人话便是关于一个给定的霍尔器材,当偏置电流 I 固守时,UH将彻底取决于被测的磁场强度B。霍尔电压随磁场强度的改变而改变,磁场越强,电压越高,磁场越弱,电压越低,霍尔电压值很小,一般只要几个毫伏,但经集成电路中的扩大器扩大,就能使该电压扩大到足以输出较强的信号。

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图4. a) 霍尔效应 b) 闭环式磁平衡式电流传感器 c)实物图

图4b)为磁平衡式电流传感器经过发作补偿电流确保闭环磁通量φ=0来保持磁平衡。其详细作业进程为:当主回路有一电流经过期,在导线上发作的磁场被聚磁环集合并感应到霍尔器材上, 所发作的信号输出用于驱动相应的功率管并使其导通,然后取得一个补偿电流Is。 这一电流再经过多匝绕组发作磁场 ,该磁场与被测电流发作的磁场正好相反,因而补偿了本来的磁场, 使霍尔器材的输出逐步减小。当与Ip与匝数相乘 所发作的磁场持平时,Is不再添加,这时的霍尔器材起指示零磁通的效果 ,此刻能够经过Is来平衡。被测电流的任何改变都会损坏这一平衡。 一旦磁场失去平衡,霍尔器材就有信号输出。经功率扩大后,当即就有相应的电流流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿。从磁场失衡到再次平衡,所需的时刻理论上不到1μs,这是一个动态平衡的进程。

从使用视点,电流互感器与霍尔传感器相同之处在于都需求一次线圈发作磁场。不同之处之一在于互感器需求改变的磁场,而霍尔传感器能够是稳定的磁场,因而,前者只能用于沟通测验,而后者能够用于沟通和直流测验。不同之处之二在于互感器有铁芯,而霍尔传感器没有铁芯,前者关于频率来讲对错线性的,后者是线性的,因而前者适用的频段较窄,一般用于固定频段(如45~66Hz),后者频段较宽。不同之处之三是互感器较多的用于电能计量,相位目标是丈量用互感器的重要目标。而霍尔传感器较多的用于操控或简略的电压、电流独立测验,一般不操控相位目标,也不供给相位目标(如50Hz的相位差错目标)。

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