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關于電流傳感器精度和測量范圍等知識小記

   2012年06月11日 16:19  
  伴隨著城市人口和建設規模的擴大,各種用電設備的增多,用電量越來越大,城市的供電設備經常超負荷運轉,用電環境變得越來越惡劣,對電源的“考驗”越來越嚴重。據統計,原先作為配角,資金投入較少的電源越來越受到廠商和研究人員的重視,電源技術遂發展成為一門嶄新的技術。每天,用電設備都要遭受120次左右各種的電源問題的侵擾,電子設備故障的60%來自電源。因此,電源問題的重要性日益凸顯出來。
  
  二、電流傳感器的工作原理
  
  香港恒發科技有限公司的電流傳感器可以測量各種類型的電流,從直流電到幾十千赫茲的交流電,其所依據的工作原理主要是霍爾效應,當原邊導線經過電流傳感器時,原邊電流IP會產生磁力線①,原邊磁力線集中在磁芯②周圍,內置在磁芯氣隙中的霍爾電極③可產生和原邊磁力線①成正比的大小僅幾毫伏的電壓,電子電路④可把這個微小的信號轉變成副邊電流IS⑤,并存在以下關系式:
  
  (1)其中,IS—副邊電流;
  
  IP—原邊電流;
  
  NP—原邊線圈匝數;
  
  NS—副邊線圈匝數;
  
  NP/NS—匝數比,一般取NP=1。
  
  電流傳感器的輸出信號是副邊電流IS,它與輸入信號(原邊電流IP)成正比,IS一般很小,只有100~400mA。如果輸出電流經過測量電阻RM,則可以得到一個與原邊電流成正比的大小為幾伏的輸出電壓信號。
  
  三、電流傳感器主要特性參數
  
  1、標準額定值IPN和額定輸出電流ISN
  
  IPN指電流傳感器所能測試的標準額定值,用有效值表示(A.r.m.s),IPN的大小與傳感器產品的型號有關。
  
  ISN指電流傳感器額定輸出電流,一般為100~400mA,某些型號可能會有所不同。
  
  2、傳感器供電電壓VA
  
  VA指電流傳感器的供電電壓,它必須在傳感器所規定的范圍內。另外,傳感器的供電電壓VA又分為正極供電電壓VA+和負極供電電壓VA-。
  
  超過此范圍,傳感器不能正常工作或可靠性降低,
  
  3、測量范圍Ipmax
  
  測量范圍指電流傳感器可測量的zui大電流值,測量范圍一般高于標準額定值IPN。測量范圍可用下式計算
  
  (2)要注意單相供電的傳感器,其供電電壓VAmin是雙相供電電壓VAmin的2倍,所以其測量范圍要高于雙相供電的傳感器。
  
  4、過載電流傳感器的過載能力。發生電流過載時,在測量范圍之外,原邊電流仍會增加,而且過載電流的持續時間可能很短,而過載值有可能超過傳感器的允許值,但不會對傳感器造成損壞。過載電流值傳感器一般測量不出來,上海三廣科技經銷進口currentsensor、accurrentsensor、電流開關currentswitch、accurrentswitch、currentsensingswitch、accurrentsensingswitch
  
  5、精度
  
  霍爾效應傳感器的精度取決于標準額定電流IPN。在+25℃時,傳感器測量精度受原邊電流影響的曲線如圖3所示,使用下面公式可計算出精度:
  
  (3)其中,K=NS/NP。
  
  計算精度時必須考慮偏移電流、線性度、溫度漂移的影響。
  
  (1).偏移電流ISO
  
  偏移電流也叫殘余電流或剩余電流,它主要是由霍爾元件或電子電路中運算放大器工作狀態不穩造成的。電流傳感器在生產時,在25℃,IP=0時的情況下,偏移電流已調至zui小,但傳感器在離開生產線時,都會產生一定大小的偏移電流。產品技術文檔中提到的精度已考慮了偏移電流增加的影響。
  
  (2).線性度
  
  線性度決定了傳感器輸出信號(副邊電流IS)與輸入信號(原邊電流IP)在測量范圍內成正比的程度,香港恒發科技有限公司的電流傳感器線性度要優于0.1%。
  
  (3).溫度漂移
  
  偏移電流ISO是在25℃時計算出來的,當霍爾電極周邊環境溫度變化時,ISO會產生變化。因此,考慮偏移電流ISO的zui大變化是很重要的,這可以通過下式計算:
  
  四、傳感器型號、結構和安裝方法
  
  香港恒發科技有限公司的傳感器產品說明一般由“傳感器產品型號”和“生產日期”兩部分構成[5]。“傳感器產品型號”用于標明傳感器的型號、額定測量值、標準型或非標準型。“傳感器生產日期”則是由8位數字構成,表明傳感器的生產年份、日期(一年中的第幾日)及傳感器序列號。
  
  香港恒發科技有限公司的傳感器產品很多,每種傳感器的外形結構、尺寸大小等都有所不同,下面介紹幾種典型的外形結構及安裝接線方法。
  
  1、HFB20A02電流傳感器
  
  HFB20A02電流傳感器是香港恒發科技有限公司中一種量程很小的傳感器,所能測量的額定電流為0.005、0.5、1、5、10A,原邊管腳的不同接法可確定額定測量電流為多少,
  
  2、HFK600B-R電流傳感器
  
  如HFB20A02一樣,一般傳感器都有正極(+)、負極(-)、測量端(M)三個管腳,但HFK600B-R則沒有此三個管腳,而是有紅、黑、綠三根引線,分別對應于正極、負極及測量端。同時在HFK600B-R型傳感器中有一內孔,測量原邊電流時要將導線穿過該內孔。
  
  不管是HFB20A02還是HFK600B-R型等電流傳感器,安裝時管腳的接線應根據測量情況進行相應連線
  
  (1)在測量交流電時,必須強制使用雙極性供電電源。即傳感器的正極(+)接供電電源“+VA”端,負極接電源的“-VA”端,這種接法叫雙極性供電電源。同時測量端(M)通過電阻接電源“0V”端。
  
  (2)在測量直流電流時,可使用單極性或單相供電電源,即將正極或負極與“0V”端短接,從而形成只有一個電極相接的情況,其接法共有四種
  
  在傳感器產品中,標有“-N”標志的表示該傳感器沒有電源意外倒置防護措施;標有“-P”標志的則表示該傳感器具有防護措施。是無保護二極管時的單極性供電電源安裝接線方法,圖7是加有保護措施的傳感器的接法上海三廣下設一獨資子公司,三廣景芮,主要從事工業設備的維修:線路板維修、變頻器維修、PLC維修、電源維修已經醫療設備的維修DR維修、東芝CT維修和X光機維修。
  
  (3)具有屏蔽作用的傳感器的連接方法
  
  香港恒發科技有限公司的部分電流傳感器具有電磁屏蔽作用,其產品外殼上會多一個“E”標志的端口,其連接方式有兩種:將屏蔽端和負極(-VA)或零線(0V)相連,如圖8所示。
  
  另外,安裝時必須全面考慮產品的用途、型號、量程范圍、安裝環境等。比如傳感器應盡量安裝在利于散熱的場合;如果環境只適于垂直安裝,則必須選擇帶“V”字標志的傳感器(如HFB20A02)。
  
  五、提高測量精度的方法
  
  除了安裝接線、即時標定校準、注意傳感器的工作環境外,通過下述方法還可以提高測量精度:
  
  1、原邊導線應放置于傳感器內孔中心,盡可能不要放偏;
  
  2、原邊導線盡可能*放滿傳感器內孔,不要留有空隙;
  
  3、需要測量的電流應接近于傳感器的標準額定值IPN,不要相差太大。如條件所限,手頭僅有一個額定值很高的傳感器,而欲測量的電流值又低于額定值很多,為了提高測量精度,可以把原邊導線多繞幾圈,使之接近額定值。例如當用額定值100A的傳感器去測量10A的電流時,為提高精度可將原邊導線在傳感器的內孔中心繞九圈(一般情況,NP=1;在內孔中繞一圈,NP=2;……;繞九圈,NP=10,則NP×10A=100A與傳感器的額定值相等,從而可提高精度);
  
  4、當欲測量的電流值為IPN/5的時,在25℃仍然可以有較高的精度。

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