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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(jì)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(jià)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(jì)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(jià)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(shí)間的變化等原因會(huì)造成漂移,因此不適用于長時(shí)間測量。

  5,磁芯會(huì)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(shí)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?yàn)闆]有磁芯,所以不會(huì)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(huì)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?yàn)槭窍判緝?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(huì)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(shí)現(xiàn)了高S/N比

  3,在高頻帶作為CT工作,因此可實(shí)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(huì)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(shí)現(xiàn)了高精度和高穩(wěn)定。



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