ABB電流傳感器的應(yīng)用
發(fā)布時間:2008/5/29 0:00:00 訪問次數(shù):391
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| 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)境變得越來越惡劣，對電源的“考驗(yàn)”越來越嚴(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題的侵?jǐn)_，電子設(shè)備故障的60%來自電源[7]。因此，電源問題的重要性日益凸顯出來。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(shù)遂發(fā)展成為一門嶄新的技術(shù)。 而今，小小的電源設(shè)備已經(jīng)融合了越來越多的新技術(shù)。例如開關(guān)電源、硬開關(guān)、軟開關(guān)、參數(shù)穩(wěn)壓、線性反饋穩(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)際需求直接推動電源技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步，為了自動檢測和顯示電流，并在過流、過壓等危害情況發(fā)生時具有自動保護(hù)功能和更高級的智能控制，具有傳感檢測、傳感采樣、傳感保護(hù)的電源技術(shù)漸成趨勢，檢測電流或電壓的傳感器便應(yīng)運(yùn)而生并在我國開始受到廣大電源設(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(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)線經(jīng)過電流傳感器時，原邊電流ip會產(chǎn)生磁力線①，原邊磁力線集中在磁芯②周圍，內(nèi)置在磁芯氣隙中的霍爾電極③可產(chǎn)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(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—原邊線圈匝數(shù)； ns—副邊線圈匝數(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(jīng)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(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(guī)定的范圍內(nèi)。超過此范圍，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、測量范圍ipmax 測量范圍指電流傳感器可測量的最大電流值，測量范圍一般高于標(biāo)準(zhǔn)額定值ipn。測量范圍可用下式計(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參見圖2。發(fā)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(xù)時間可能很短，而過載值有可能超過傳感器的允許值，過載電流值傳感器一般測量不出來，但不會對傳感器造成損壞。 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，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(jì)算出精度 其中，k=ns/np。 計(jì)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(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，在25℃，ip=0時的情況下，偏移電流已調(diào)至最小，但傳感器在離開生產(chǎn)線時，都會產(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).線性度 參見圖4，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(nèi)成正比的程度，abb公司的電流傳感器線性度要優(yōu)于0.1%。 (3).溫度漂移 偏移電流iso是在25℃時計(jì)算出來的，當(dāng)霍爾電極周邊環(huán)境溫度變化時，iso會產(chǎn)生變化。因此，考慮偏移電流iso的最大變化是很重要的，這可以通過下式計(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cs2000br型來說，cv為0.5×10-4/℃，最大溫度tmax為-40℃，額定輸出電流為400ma，則偏移電流的最大變化。 四、傳感器型號、結(jié)構(gòu)和安裝方法 abb公司的傳感器產(chǎn)品說明一般由“傳感器產(chǎn)品型號”和“生產(chǎn)日期”兩部分構(gòu)成[5]�！皞鞲衅鳟a(chǎn)品型號”用于標(biāo)明傳感器的型號、額定測量值、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 http://cnbpq.com
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