幾種電流檢測傳感器的優(yōu)劣勢分析
市面上,有各式各樣的電流檢測產(chǎn)品,我們?nèi)绾卧诹宅槤M目的產(chǎn)品中找到一款適合于自己系統(tǒng)的電流傳感器呢?這個是需要進(jìn)行多種解讀的,包括了實(shí)際使用環(huán)境,實(shí)際的空間限制,信號要求,溫度范圍等等,都會對霍爾電流傳感器提出各種要求,下面韋克威的工程師一起分析這些產(chǎn)品的區(qū)別,進(jìn)行全面的優(yōu)劣分析。
一、電流互感器CT/電壓互感器 PT
在變壓器理論中,一、二次電壓比等于匝數(shù)比,電流比為匝數(shù)比的倒數(shù)。而CT和PT就是特殊的變壓器。
基本構(gòu)造上,CT的一次側(cè)匝數(shù)少,二次側(cè)匝數(shù)多,如果二次開路,則二次側(cè)電壓很高,會擊穿繞阻和回路的絕緣,傷及設(shè)備和人身。PT相反,一次側(cè)匝數(shù)多,二次側(cè)匝數(shù)少,如果二次短路,則二次側(cè)電流很大,使回路發(fā)熱,燒毀繞阻及負(fù)載回路電氣。
CT,電流互感器,英文拼寫Current Transformer,是將一次側(cè)的大電流,按比例變?yōu)檫m合通過儀表或繼電器使用的,額定電流為5A或1A的變換設(shè)備。它的工作原理和變壓器相似。也稱作TA或LH(舊符號)工作特點(diǎn)和要求:
1、一次繞組與高壓回路串聯(lián),只取決于所在高壓回路電流,而與二次負(fù)荷大小無關(guān)。
2、二次回路不允許開路,否則會產(chǎn)生危險的高電壓,危及人身及設(shè)備安全。
3、CT二次回路必須有一點(diǎn)直接接地,防止一、二次繞組絕緣擊穿后產(chǎn)生對地高電壓,但僅一點(diǎn)接地。
4、變換的準(zhǔn)確性。
PT,電壓互感器,英文拼寫Phase voltage Transformers,是將一次側(cè)的高電壓按比例變?yōu)檫m合儀表或繼電器使用的額定電壓為100V的變換設(shè)備。電磁式電壓互感器的工作原理和變壓器相同。也稱作TV或YH(舊符號)。
工作特點(diǎn)和要求:
1、一次繞組與高壓電路并聯(lián)。
2、二次繞組不允許短路(短路電流燒毀PT),裝有熔斷器。
3、二次繞組有一點(diǎn)直接接地。
4、變換的準(zhǔn)確性
這種CT和PT 通常體積很大,重量重,而且高溫的溫度漂移比較嚴(yán)重。
二、模塊型霍爾電流傳感器
模塊型霍爾電流傳感器分開環(huán)模式與閉環(huán)模式。
開環(huán)模式又稱為直接測量式霍爾電流傳感器,輸入為電流,輸出為電壓。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,測量結(jié)果的精度和線性度都較高。可測直流、交流和各種波形的電流。但它的測量范圍、帶寬等受到一定的限制。在這種應(yīng)用中,霍爾器件是磁場檢測器,它檢測的是磁芯氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度。電流增大后,磁芯可能達(dá)到飽和;隨著頻率升高,磁芯中的渦流損耗、磁滯損耗等也會隨之升高。這些都會對測量精度產(chǎn)生影響。當(dāng)然,也可采取一些改進(jìn)措施來降低這些影響,例如選擇飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高的磁芯材料;制成多層磁芯;采用多個霍爾元件來進(jìn)行檢測等等。
開環(huán)模式的結(jié)構(gòu)原理見下圖
根據(jù)檢測量程的需求,一般分為以下兩種繞線模式,左圖為小量程的結(jié)構(gòu)圖,右圖為大量程的結(jié)構(gòu)圖。
閉環(huán)模式又稱為零磁通模式或磁平衡模式,其輸入與輸出端均為電流信號。
將霍爾器件的輸出電壓進(jìn)行放大,再經(jīng)電流放大后,讓這個電流通過補(bǔ)償線圈,并令補(bǔ)償線圈產(chǎn)生的磁場和被測電流產(chǎn)生的磁場方向相反,最終達(dá)到磁平衡。
這個平衡過程是自動建立的,是一個動態(tài)平衡。建立平衡所需的時間極短。平衡時,霍爾器件處于零磁通狀態(tài)。磁芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度極低(理想狀態(tài)應(yīng)為0),不會使磁芯飽和,也不會產(chǎn)生大的磁滯損耗和渦流損耗。恰當(dāng)?shù)剡x擇磁芯材料和線路元件,可做出性能優(yōu)良的零磁通電流傳感器。
現(xiàn)在市場上的模塊霍爾電流傳感器,一般體積較大,為雙電源供電,價格較高,閉環(huán)模式的霍爾電流傳感器其性能要比開環(huán)模式好,但價格也比開環(huán)模式的貴許多。