150-B850NBRC現(xiàn)貨
質(zhì)量沒(méi)得說(shuō),價(jià)格不是問(wèn)題
細(xì)節(jié)決定質(zhì)量,品質(zhì)決定銷(xiāo)量
保證,質(zhì)保一年
千款庫(kù)存產(chǎn)品,讓您不敢想象
多種不同產(chǎn)品,詢(xún)您所需
ABB電流傳感器的應(yīng)用
?
一、前言
伴隨著城市人口和建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大,各種用電設(shè)備的增多,用電量越來(lái)越大,城市的供電設(shè)備經(jīng)常超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),用電環(huán)境變得越來(lái)越惡劣,對(duì)電源的“考驗(yàn)”越來(lái)越嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì),每天,用電設(shè)備都要遭受120次左右各種的電源問(wèn)題的侵?jǐn)_,電子設(shè)備故障的60%來(lái)自電源[7]。因此,電源問(wèn)題的重要性日益凸顯出來(lái)。原先作為配角,資金投入較少的電源越來(lái)越受到廠(chǎng)商和研究人員的重視,電源技術(shù)遂發(fā)展成為一門(mén)嶄新的技術(shù)。
而今,小小的電源設(shè)備已經(jīng)融合了越來(lái)越多的新技術(shù)。例如開(kāi)關(guān)電源、硬開(kāi)關(guān)、軟開(kāi)關(guān)、參數(shù)穩(wěn)壓、線(xiàn)性反饋穩(wěn)壓、磁放大器技術(shù)、數(shù)控調(diào)壓、PWM、SPWM、電磁兼容等等。實(shí)際需求直接推動(dòng)電源技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步,為了自動(dòng)檢測(cè)和顯示電流,并在過(guò)流、過(guò)壓等危害情況發(fā)生時(shí)具有自動(dòng)保護(hù)功能和更的智能控制,具有傳感檢測(cè)、傳感采樣、傳感保護(hù)的電源技術(shù)漸成趨勢(shì),檢測(cè)電流或電壓的傳感器便應(yīng)運(yùn)而生并在我國(guó)開(kāi)始受到廣大電源設(shè)計(jì)者的青睞,本文主要介紹ABB公司的電流傳感器。
二、電流傳感器的工作原理[1]
ABB公司的電流傳感器可以測(cè)量各種類(lèi)型的電流,從直流電到幾十千赫茲的交流電,其所依據(jù)的工作原理主要是霍爾效應(yīng),如圖1所示。
當(dāng)原邊導(dǎo)線(xiàn)經(jīng)過(guò)電流傳感器時(shí),原邊電流IP會(huì)產(chǎn)生磁力線(xiàn)①,原邊磁力線(xiàn)集中在磁芯②周?chē)?,?nèi)置在磁芯氣隙中的霍爾電極③可產(chǎn)生和原邊磁力線(xiàn)①成正比的大小僅幾毫伏的電壓,電子電路④可把這個(gè)微小的信號(hào)轉(zhuǎn)變成副邊電流IS⑤,并存在以下關(guān)系式
其中,IS—副邊電流;
IP—原邊電流;
NP—原邊線(xiàn)圈匝數(shù);
NS—副邊線(xiàn)圈匝數(shù);
NP/NS—匝數(shù)比,一般取NP=1。
電流傳感器的輸出信號(hào)是副邊電流IS,它與輸入信號(hào)(原邊電流IP)成正比,IS一般很小,只有100~400MA。如果輸出電流經(jīng)過(guò)測(cè)量電阻RM,則可以得到一個(gè)與原邊電流成正比的大小為幾伏的輸出電壓信號(hào)。
三、電流傳感器主要特性參數(shù)[1][2][3][4]
1、標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN和額定輸出電流ISN
IPN指電流傳感器所能測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)額定值,用有效值表示(A.r.m.s),IPN的大小與傳感器產(chǎn)品的型號(hào)有關(guān)。
ISN指電流傳感器額定輸出電流,一般為100~400MA,某些型號(hào)可能會(huì)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(guī)定的范圍內(nèi)。超過(guò)此范圍,傳感器不能正常工作或可靠性降低,另外,傳感器的供電電壓VA又分為正極供電電壓VA+和負(fù)極供電電壓VA-。
3、測(cè)量范圍Ipmax
測(cè)量范圍指電流傳感器可測(cè)量的大電流值,測(cè)量范圍一般高于標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN。測(cè)量范圍可用下式計(jì)算
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(cè)量范圍要高于雙相供電的傳感器。
4、過(guò)載
電流傳感器的過(guò)載能力參見(jiàn)圖2。發(fā)生電流過(guò)載時(shí),在測(cè)量范圍之外,原邊電流仍會(huì)增加,而且過(guò)載電流的持續(xù)時(shí)間可能很短,而過(guò)載值有可能超過(guò)傳感器的允許值,過(guò)載電流值傳感器一般測(cè)量不出來(lái),但不會(huì)對(duì)傳感器造成損壞。
5、精度
霍爾效應(yīng)傳感器的精度取決于標(biāo)準(zhǔn)額定電流IPN。在+25℃時(shí),傳感器測(cè)量精度受原邊電流影響的曲線(xiàn)如圖3所示,使用下面公式可計(jì)算出精度
其中,K=NS/NP。
計(jì)算精度時(shí)必須考慮偏移電流、線(xiàn)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(yùn)算放大器工作狀態(tài)不穩(wěn)造成的。電流傳感器在生產(chǎn)時(shí),在25℃,IP=0時(shí)的情況下,偏移電流已調(diào)至小,但傳感器在離開(kāi)生產(chǎn)線(xiàn)時(shí),都會(huì)產(chǎn)生一定大小的偏移電流。產(chǎn)品技術(shù)文檔中提到的精度已考慮了偏移電流增加的影響。
(2).線(xiàn)性度
參見(jiàn)圖4,線(xiàn)性度決定了傳感器輸出信號(hào)(副邊電流IS)與輸入信號(hào)(原邊電流IP)在測(cè)量范圍內(nèi)成正比的程度,ABB公司的電流傳感器線(xiàn)性度要優(yōu)于0.1%。
(3).溫度漂移
偏移電流ISO是在25℃時(shí)計(jì)算出來(lái)的,當(dāng)霍爾電極周邊環(huán)境溫度變化時(shí),ISO會(huì)產(chǎn)生變化。因此,考慮偏移電流ISO的大變化是很重要的,這可以通過(guò)下式計(jì)算
其中,CV(CatalogueVALUE)是指電流傳感器性能表中的溫度漂移值,例如:對(duì)CS2000BR型來(lái)說(shuō),CV為0.5×10-4/℃,大溫度Tmax為-40℃,額定輸出電流為400MA,則偏移電流的大變化。
四、傳感器型號(hào)、結(jié)構(gòu)和安裝方法
ABB公司的傳感器產(chǎn)品說(shuō)明一般由“傳感器產(chǎn)品型號(hào)”和“生產(chǎn)日期”兩部分構(gòu)成[5]。“傳感器產(chǎn)品型號(hào)”用于標(biāo)明傳感器的型號(hào)、額定測(cè)量值、標(biāo)準(zhǔn)型或非標(biāo)準(zhǔn)型?!皞鞲衅魃a(chǎn)日期”則是由8位數(shù)字構(gòu)成,表明傳感器的生產(chǎn)年份、日期(一年中的第幾日)及傳感器序列號(hào)。
ABB公司的傳感器產(chǎn)品很多,每種傳感器的外形結(jié)構(gòu)、尺寸大小等都有所不同,下面介紹幾種典型的外形結(jié)構(gòu)及安裝接線(xiàn)方法。
1、MP25P1電流傳感器
一、前言
伴隨著城市人口和建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大,各種用電設(shè)備的增多,用電量越來(lái)越大,城市的供電設(shè)備經(jīng)常超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),用電環(huán)境變得越來(lái)越惡劣,對(duì)電源的“考驗(yàn)”越來(lái)越嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì),每天,用電設(shè)備都要遭受120次左右各種的電源問(wèn)題的侵?jǐn)_,電子設(shè)備故障的60%來(lái)自電源[7]。因此,電源問(wèn)題的重要性日益凸顯出來(lái)。原先作為配角,資金投入較少的電源越來(lái)越受到廠(chǎng)商和研究人員的重視,電源技術(shù)遂發(fā)展成為一門(mén)嶄新的技術(shù)。
而今,小小的電源設(shè)備已經(jīng)融合了越來(lái)越多的新技術(shù)。例如開(kāi)關(guān)電源、硬開(kāi)關(guān)、軟開(kāi)關(guān)、參數(shù)穩(wěn)壓、線(xiàn)性反饋穩(wěn)壓、磁放大器技術(shù)、數(shù)控調(diào)壓、PWM、SPWM、電磁兼容等等。實(shí)際需求直接推動(dòng)電源技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步,為了自動(dòng)檢測(cè)和顯示電流,并在過(guò)流、過(guò)壓等危害情況發(fā)生時(shí)具有自動(dòng)保護(hù)功能和更的智能控制,具有傳感檢測(cè)、傳感采樣、傳感保護(hù)的電源技術(shù)漸成趨勢(shì),檢測(cè)電流或電壓的傳感器便應(yīng)運(yùn)而生并在我國(guó)開(kāi)始受到廣大電源設(shè)計(jì)者的青睞,本文主要介紹ABB公司的電流傳感器。
二、電流傳感器的工作原理[1]
ABB公司的電流傳感器可以測(cè)量各種類(lèi)型的電流,從直流電到幾十千赫茲的交流電,其所依據(jù)的工作原理主要是霍爾效應(yīng),如圖1所示。
當(dāng)原邊導(dǎo)線(xiàn)經(jīng)過(guò)電流傳感器時(shí),原邊電流IP會(huì)產(chǎn)生磁力線(xiàn)①,原邊磁力線(xiàn)集中在磁芯②周?chē)?,?nèi)置在磁芯氣隙中的霍爾電極③可產(chǎn)生和原邊磁力線(xiàn)①成正比的大小僅幾毫伏的電壓,電子電路④可把這個(gè)微小的信號(hào)轉(zhuǎn)變成副邊電流IS⑤,并存在以下關(guān)系式
其中,IS—副邊電流;
IP—原邊電流;
NP—原邊線(xiàn)圈匝數(shù);
NS—副邊線(xiàn)圈匝數(shù);
NP/NS—匝數(shù)比,一般取NP=1。
電流傳感器的輸出信號(hào)是副邊電流IS,它與輸入信號(hào)(原邊電流IP)成正比,IS一般很小,只有100~400MA。如果輸出電流經(jīng)過(guò)測(cè)量電阻RM,則可以得到一個(gè)與原邊電流成正比的大小為幾伏的輸出電壓信號(hào)。
三、電流傳感器主要特性參數(shù)[1][2][3][4]
1、標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN和額定輸出電流ISN
IPN指電流傳感器所能測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)額定值,用有效值表示(A.r.m.s),IPN的大小與傳感器產(chǎn)品的型號(hào)有關(guān)。
ISN指電流傳感器額定輸出電流,一般為100~400MA,某些型號(hào)可能會(huì)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(guī)定的范圍內(nèi)。超過(guò)此范圍,傳感器不能正常工作或可靠性降低,另外,傳感器的供電電壓VA又分為正極供電電壓VA+和負(fù)極供電電壓VA-。
3、測(cè)量范圍Ipmax
測(cè)量范圍指電流傳感器可測(cè)量的大電流值,測(cè)量范圍一般高于標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN。測(cè)量范圍可用下式計(jì)算
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(cè)量范圍要高于雙相供電的傳感器。
4、過(guò)載
電流傳感器的過(guò)載能力參見(jiàn)圖2。發(fā)生電流過(guò)載時(shí),在測(cè)量范圍之外,原邊電流仍會(huì)增加,而且過(guò)載電流的持續(xù)時(shí)間可能很短,而過(guò)載值有可能超過(guò)傳感器的允許值,過(guò)載電流值傳感器一般測(cè)量不出來(lái),但不會(huì)對(duì)傳感器造成損壞。
5、精度
霍爾效應(yīng)傳感器的精度取決于標(biāo)準(zhǔn)額定電流IPN。在+25℃時(shí),傳感器測(cè)量精度受原邊電流影響的曲線(xiàn)如圖3所示,使用下面公式可計(jì)算出精度
其中,K=NS/NP。
計(jì)算精度時(shí)必須考慮偏移電流、線(xiàn)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(yùn)算放大器工作狀態(tài)不穩(wěn)造成的。電流傳感器在生產(chǎn)時(shí),在25℃,IP=0時(shí)的情況下,偏移電流已調(diào)至小,但傳感器在離開(kāi)生產(chǎn)線(xiàn)時(shí),都會(huì)產(chǎn)生一定大小的偏移電流。產(chǎn)品技術(shù)文檔中提到的精度已考慮了偏移電流增加的影響。
(2).線(xiàn)性度
參見(jiàn)圖4,線(xiàn)性度決定了傳感器輸出信號(hào)(副邊電流IS)與輸入信號(hào)(原邊電流IP)在測(cè)量范圍內(nèi)成正比的程度,ABB公司的電流傳感器線(xiàn)性度要優(yōu)于0.1%。
(3).溫度漂移
偏移電流ISO是在25℃時(shí)計(jì)算出來(lái)的,當(dāng)霍爾電極周邊環(huán)境溫度變化時(shí),ISO會(huì)產(chǎn)生變化。因此,考慮偏移電流ISO的大變化是很重要的,這可以通過(guò)下式計(jì)算
其中,CV(CatalogueVALUE)是指電流傳感器性能表中的溫度漂移值,例如:對(duì)CS2000BR型來(lái)說(shuō),CV為0.5×10-4/℃,大溫度Tmax為-40℃,額定輸出電流為400MA,則偏移電流的大變化。
四、傳感器型號(hào)、結(jié)構(gòu)和安裝方法
ABB公司的傳感器產(chǎn)品說(shuō)明一般由“傳感器產(chǎn)品型號(hào)”和“生產(chǎn)日期”兩部分構(gòu)成[5]?!皞鞲衅鳟a(chǎn)品型號(hào)”用于標(biāo)明傳感器的型號(hào)、額定測(cè)量值、標(biāo)準(zhǔn)型或非標(biāo)準(zhǔn)型。“傳感器生產(chǎn)日期”則是由8位數(shù)字構(gòu)成,表明傳感器的生產(chǎn)年份、日期(一年中的第幾日)及傳感器序列號(hào)。
ABB公司的傳感器產(chǎn)品很多,每種傳感器的外形結(jié)構(gòu)、尺寸大小等都有所不同,下面介紹幾種典型的外形結(jié)構(gòu)及安裝接線(xiàn)方法。
1、MP25P1電流傳感器
伴隨著城市人口和建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大,各種用電設(shè)備的增多,用電量越來(lái)越大,城市的供電設(shè)備經(jīng)常超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),用電環(huán)境變得越來(lái)越惡劣,對(duì)電源的“考驗(yàn)”越來(lái)越嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì),每天,用電設(shè)備都要遭受120次左右各種的電源問(wèn)題的侵?jǐn)_,電子設(shè)備故障的60%來(lái)自電源[7]。因此,電源問(wèn)題的重要性日益凸顯出來(lái)。原先作為配角,資金投入較少的電源越來(lái)越受到廠(chǎng)商和研究人員的重視,電源技術(shù)遂發(fā)展成為一門(mén)嶄新的技術(shù)。
而今,小小的電源設(shè)備已經(jīng)融合了越來(lái)越多的新技術(shù)。例如開(kāi)關(guān)電源、硬開(kāi)關(guān)、軟開(kāi)關(guān)、參數(shù)穩(wěn)壓、線(xiàn)性反饋穩(wěn)壓、磁放大器技術(shù)、數(shù)控調(diào)壓、PWM、SPWM、電磁兼容等等。實(shí)際需求直接推動(dòng)電源技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步,為了自動(dòng)檢測(cè)和顯示電流,并在過(guò)流、過(guò)壓等危害情況發(fā)生時(shí)具有自動(dòng)保護(hù)功能和更的智能控制,具有傳感檢測(cè)、傳感采樣、傳感保護(hù)的電源技術(shù)漸成趨勢(shì),檢測(cè)電流或電壓的傳感器便應(yīng)運(yùn)而生并在我國(guó)開(kāi)始受到廣大電源設(shè)計(jì)者的青睞,本文主要介紹ABB公司的電流傳感器。
二、電流傳感器的工作原理[1]
ABB公司的電流傳感器可以測(cè)量各種類(lèi)型的電流,從直流電到幾十千赫茲的交流電,其所依據(jù)的工作原理主要是霍爾效應(yīng),如圖1所示。
當(dāng)原邊導(dǎo)線(xiàn)經(jīng)過(guò)電流傳感器時(shí),原邊電流IP會(huì)產(chǎn)生磁力線(xiàn)①,原邊磁力線(xiàn)集中在磁芯②周?chē)瑑?nèi)置在磁芯氣隙中的霍爾電極③可產(chǎn)生和原邊磁力線(xiàn)①成正比的大小僅幾毫伏的電壓,電子電路④可把這個(gè)微小的信號(hào)轉(zhuǎn)變成副邊電流IS⑤,并存在以下關(guān)系式
其中,IS—副邊電流;
IP—原邊電流;
NP—原邊線(xiàn)圈匝數(shù);
NS—副邊線(xiàn)圈匝數(shù);
NP/NS—匝數(shù)比,一般取NP=1。
電流傳感器的輸出信號(hào)是副邊電流IS,它與輸入信號(hào)(原邊電流IP)成正比,IS一般很小,只有100~400MA。如果輸出電流經(jīng)過(guò)測(cè)量電阻RM,則可以得到一個(gè)與原邊電流成正比的大小為幾伏的輸出電壓信號(hào)。
三、電流傳感器主要特性參數(shù)[1][2][3][4]
1、標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN和額定輸出電流ISN
IPN指電流傳感器所能測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)額定值,用有效值表示(A.r.m.s),IPN的大小與傳感器產(chǎn)品的型號(hào)有關(guān)。
ISN指電流傳感器額定輸出電流,一般為100~400MA,某些型號(hào)可能會(huì)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(guī)定的范圍內(nèi)。超過(guò)此范圍,傳感器不能正常工作或可靠性降低,另外,傳感器的供電電壓VA又分為正極供電電壓VA+和負(fù)極供電電壓VA-。
3、測(cè)量范圍Ipmax
測(cè)量范圍指電流傳感器可測(cè)量的大電流值,測(cè)量范圍一般高于標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN。測(cè)量范圍可用下式計(jì)算
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(cè)量范圍要高于雙相供電的傳感器。
4、過(guò)載
電流傳感器的過(guò)載能力參見(jiàn)圖2。發(fā)生電流過(guò)載時(shí),在測(cè)量范圍之外,原邊電流仍會(huì)增加,而且過(guò)載電流的持續(xù)時(shí)間可能很短,而過(guò)載值有可能超過(guò)傳感器的允許值,過(guò)載電流值傳感器一般測(cè)量不出來(lái),但不會(huì)對(duì)傳感器造成損壞。
5、精度
霍爾效應(yīng)傳感器的精度取決于標(biāo)準(zhǔn)額定電流IPN。在+25℃時(shí),傳感器測(cè)量精度受原邊電流影響的曲線(xiàn)如圖3所示,使用下面公式可計(jì)算出精度
其中,K=NS/NP。
計(jì)算精度時(shí)必須考慮偏移電流、線(xiàn)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(yùn)算放大器工作狀態(tài)不穩(wěn)造成的。電流傳感器在生產(chǎn)時(shí),在25℃,IP=0時(shí)的情況下,偏移電流已調(diào)至小,但傳感器在離開(kāi)生產(chǎn)線(xiàn)時(shí),都會(huì)產(chǎn)生一定大小的偏移電流。產(chǎn)品技術(shù)文檔中提到的精度已考慮了偏移電流增加的影響。
(2).線(xiàn)性度
參見(jiàn)圖4,線(xiàn)性度決定了傳感器輸出信號(hào)(副邊電流IS)與輸入信號(hào)(原邊電流IP)在測(cè)量范圍內(nèi)成正比的程度,ABB公司的電流傳感器線(xiàn)性度要優(yōu)于0.1%。
(3).溫度漂移
偏移電流ISO是在25℃時(shí)計(jì)算出來(lái)的,當(dāng)霍爾電極周邊環(huán)境溫度變化時(shí),ISO會(huì)產(chǎn)生變化。因此,考慮偏移電流ISO的大變化是很重要的,這可以通過(guò)下式計(jì)算
其中,CV(CatalogueVALUE)是指電流傳感器性能表中的溫度漂移值,例如:對(duì)CS2000BR型來(lái)說(shuō),CV為0.5×10-4/℃,大溫度Tmax為-40℃,額定輸出電流為400MA,則偏移電流的大變化。
四、傳感器型號(hào)、結(jié)構(gòu)和安裝方法
ABB公司的傳感器產(chǎn)品說(shuō)明一般由“傳感器產(chǎn)品型號(hào)”和“生產(chǎn)日期”兩部分構(gòu)成[5]?!皞鞲衅鳟a(chǎn)品型號(hào)”用于標(biāo)明傳感器的型號(hào)、額定測(cè)量值、標(biāo)準(zhǔn)型或非標(biāo)準(zhǔn)型。“傳感器生產(chǎn)日期”則是由8位數(shù)字構(gòu)成,表明傳感器的生產(chǎn)年份、日期(一年中的第幾日)及傳感器序列號(hào)。
ABB公司的傳感器產(chǎn)品很多,每種傳感器的外形結(jié)構(gòu)、尺寸大小等都有所不同,下面介紹幾種典型的外形結(jié)構(gòu)及安裝接線(xiàn)方法。
1、MP25P1電流傳感器
(3)電源意外倒置測(cè)試
為防止電源意外倒置而使傳感器損壞,在電路中專(zhuān)門(mén)加裝了保護(hù)二極管,此項(xiàng)測(cè)試可使用萬(wàn)用表測(cè)試二極管兩端,測(cè)試應(yīng)在IP=0、環(huán)境溫度T≈25℃、傳感器不供電、不連接測(cè)量電阻的條件下進(jìn)行。可使用以下兩種方法測(cè)試:
種:萬(wàn)用表紅表筆端接傳感器“M”端,萬(wàn)用表黑表筆端接傳感器“+”端;
伴隨著城市人口和建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大,各種用電設(shè)備的增多,用電量越來(lái)越大,城市的供電設(shè)備經(jīng)常超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),用電環(huán)境變得越來(lái)越惡劣,對(duì)電源的“考驗(yàn)”越來(lái)越嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì),每天,用電設(shè)備都要遭受120次左右各種的電源問(wèn)題的侵?jǐn)_,電子設(shè)備故障的60%來(lái)自電源[7]。因此,電源問(wèn)題的重要性日益凸顯出來(lái)。原先作為配角,資金投入較少的電源越來(lái)越受到廠(chǎng)商和研究人員的重視,電源技術(shù)遂發(fā)展成為一門(mén)嶄新的技術(shù)。
而今,小小的電源設(shè)備已經(jīng)融合了越來(lái)越多的新技術(shù)。例如開(kāi)關(guān)電源、硬開(kāi)關(guān)、軟開(kāi)關(guān)、參數(shù)穩(wěn)壓、線(xiàn)性反饋穩(wěn)壓、磁放大器技術(shù)、數(shù)控調(diào)壓、PWM、SPWM、電磁兼容等等。實(shí)際需求直接推動(dòng)電源技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步,為了自動(dòng)檢測(cè)和顯示電流,并在過(guò)流、過(guò)壓等危害情況發(fā)生時(shí)具有自動(dòng)保護(hù)功能和更的智能控制,具有傳感檢測(cè)、傳感采樣、傳感保護(hù)的電源技術(shù)漸成趨勢(shì),檢測(cè)電流或電壓的傳感器便應(yīng)運(yùn)而生并在我國(guó)開(kāi)始受到廣大電源設(shè)計(jì)者的青睞,本文主要介紹ABB公司的電流傳感器。
二、電流傳感器的工作原理[1]
ABB公司的電流傳感器可以測(cè)量各種類(lèi)型的電流,從直流電到幾十千赫茲的交流電,其所依據(jù)的工作原理主要是霍爾效應(yīng),如圖1所示。
當(dāng)原邊導(dǎo)線(xiàn)經(jīng)過(guò)電流傳感器時(shí),原邊電流IP會(huì)產(chǎn)生磁力線(xiàn)①,原邊磁力線(xiàn)集中在磁芯②周?chē)?,?nèi)置在磁芯氣隙中的霍爾電極③可產(chǎn)生和原邊磁力線(xiàn)①成正比的大小僅幾毫伏的電壓,電子電路④可把這個(gè)微小的信號(hào)轉(zhuǎn)變成副邊電流IS⑤,并存在以下關(guān)系式
其中,IS—副邊電流;
IP—原邊電流;
NP—原邊線(xiàn)圈匝數(shù);
NS—副邊線(xiàn)圈匝數(shù);
NP/NS—匝數(shù)比,一般取NP=1。
電流傳感器的輸出信號(hào)是副邊電流IS,它與輸入信號(hào)(原邊電流IP)成正比,IS一般很小,只有100~400MA。如果輸出電流經(jīng)過(guò)測(cè)量電阻RM,則可以得到一個(gè)與原邊電流成正比的大小為幾伏的輸出電壓信號(hào)。
三、電流傳感器主要特性參數(shù)[1][2][3][4]
1、標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN和額定輸出電流ISN
IPN指電流傳感器所能測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)額定值,用有效值表示(A.r.m.s),IPN的大小與傳感器產(chǎn)品的型號(hào)有關(guān)。
ISN指電流傳感器額定輸出電流,一般為100~400MA,某些型號(hào)可能會(huì)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(guī)定的范圍內(nèi)。超過(guò)此范圍,傳感器不能正常工作或可靠性降低,另外,傳感器的供電電壓VA又分為正極供電電壓VA+和負(fù)極供電電壓VA-。
3、測(cè)量范圍Ipmax
測(cè)量范圍指電流傳感器可測(cè)量的大電流值,測(cè)量范圍一般高于標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN。測(cè)量范圍可用下式計(jì)算
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(cè)量范圍要高于雙相供電的傳感器。
4、過(guò)載
電流傳感器的過(guò)載能力參見(jiàn)圖2。發(fā)生電流過(guò)載時(shí),在測(cè)量范圍之外,原邊電流仍會(huì)增加,而且過(guò)載電流的持續(xù)時(shí)間可能很短,而過(guò)載值有可能超過(guò)傳感器的允許值,過(guò)載電流值傳感器一般測(cè)量不出來(lái),但不會(huì)對(duì)傳感器造成損壞。
5、精度
霍爾效應(yīng)傳感器的精度取決于標(biāo)準(zhǔn)額定電流IPN。在+25℃時(shí),傳感器測(cè)量精度受原邊電流影響的曲線(xiàn)如圖3所示,使用下面公式可計(jì)算出精度
其中,K=NS/NP。
計(jì)算精度時(shí)必須考慮偏移電流、線(xiàn)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(yùn)算放大器工作狀態(tài)不穩(wěn)造成的。電流傳感器在生產(chǎn)時(shí),在25℃,IP=0時(shí)的情況下,偏移電流已調(diào)至小,但傳感器在離開(kāi)生產(chǎn)線(xiàn)時(shí),都會(huì)產(chǎn)生一定大小的偏移電流。產(chǎn)品技術(shù)文檔中提到的精度已考慮了偏移電流增加的影響。
(2).線(xiàn)性度
參見(jiàn)圖4,線(xiàn)性度決定了傳感器輸出信號(hào)(副邊電流IS)與輸入信號(hào)(原邊電流IP)在測(cè)量范圍內(nèi)成正比的程度,ABB公司的電流傳感器線(xiàn)性度要優(yōu)于0.1%。
(3).溫度漂移
偏移電流ISO是在25℃時(shí)計(jì)算出來(lái)的,當(dāng)霍爾電極周邊環(huán)境溫度變化時(shí),ISO會(huì)產(chǎn)生變化。因此,考慮偏移電流ISO的大變化是很重要的,這可以通過(guò)下式計(jì)算
其中,CV(CatalogueVALUE)是指電流傳感器性能表中的溫度漂移值,例如:對(duì)CS2000BR型來(lái)說(shuō),CV為0.5×10-4/℃,大溫度Tmax為-40℃,額定輸出電流為400MA,則偏移電流的大變化。
四、傳感器型號(hào)、結(jié)構(gòu)和安裝方法
ABB公司的傳感器產(chǎn)品說(shuō)明一般由“傳感器產(chǎn)品型號(hào)”和“生產(chǎn)日期”兩部分構(gòu)成[5]?!皞鞲衅鳟a(chǎn)品型號(hào)”用于標(biāo)明傳感器的型號(hào)、額定測(cè)量值、標(biāo)準(zhǔn)型或非標(biāo)準(zhǔn)型?!皞鞲衅魃a(chǎn)日期”則是由8位數(shù)字構(gòu)成,表明傳感器的生產(chǎn)年份、日期(一年中的第幾日)及傳感器序列號(hào)。
ABB公司的傳感器產(chǎn)品很多,每種傳感器的外形結(jié)構(gòu)、尺寸大小等都有所不同,下面介紹幾種典型的外形結(jié)構(gòu)及安裝接線(xiàn)方法。
1、MP25P1電流傳感器
(3)電源意外倒置測(cè)試
為防止電源意外倒置而使傳感器損壞,在電路中專(zhuān)門(mén)加裝了保護(hù)二極管,此項(xiàng)測(cè)試可使用萬(wàn)用表測(cè)試二極管兩端,測(cè)試應(yīng)在IP=0、環(huán)境溫度T≈25℃、傳感器不供電、不連接測(cè)量電阻的條件下進(jìn)行??墒褂靡韵聝煞N方法測(cè)試:
種:萬(wàn)用表紅表筆端接傳感器“M”端,萬(wàn)用表黑表筆端接傳感器“+”端;
F40型定位器是通過(guò)將微處理器技術(shù)與氣動(dòng)控制裝置電氣接口有機(jī)結(jié)合起來(lái),基本的型號(hào)為2線(xiàn)式儀器,一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的20mA信號(hào)既用作控制信號(hào),又用作電子線(xiàn)路的電源,通過(guò)插接接頭可進(jìn)行連接,微處理器的采用使設(shè)置操作變得非常簡(jiǎn)單、迅速。自動(dòng)初始化程序自動(dòng)設(shè)置基本功能(如零位、范圍、速度、靈敏度),所有操作只需要按按鈕就可完成,如圖1所示。
F40型I/P電氣轉(zhuǎn)換器功能鍵介紹
- 參數(shù)改變鍵
+ 參數(shù)改變鍵
R 重新設(shè)置(菜單切換)鍵 只有輸出大于5mA時(shí)才能啟動(dòng)面板操作
E 確認(rèn)鍵 當(dāng)操作完畢,按此鍵自動(dòng)回到遠(yuǎn)方操作。
INIT 初始化鍵 按下并保持7S后進(jìn)入初始化狀態(tài)
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