WB系列交流電量隔離傳感器工作原理簡介

一、概述

本系列產品采用電磁隔離技術和專用厚膜集成電路，對電網或電路中的交流電流或交流電壓進行實時測量，將其變換為跟蹤電壓輸出（V_G）、直流電壓輸出(V_Z)、直流電流輸出（I_Z）或頻率輸出（F_K）。傳感器的輸出可以與各型A/D配接，構成數據集中采集系統，也可以與傳統的模擬式、數字式指示儀表配接，顯示被測量之值。

二、產品特點

1. 體積小、重量輕、精度高、功耗低；

2. 輸入電路、輸出電路完全隔離，輸出信號可以共地；

3. 輸出形式多樣，滿足各種使用要求；

4. 既有單一功能的產品，也有多路或3相組合產品；

5. 在0～120% 標稱輸入范圍內，輸出信號與輸入信號保持正比例關系；

6. 通頻帶寬，可以測量5kHz以內的正弦交流電流或交流電壓；

7. 穩定性好，耐沖擊，過載能力強，可靠性高；

8. 溫度范圍寬，提供商業級、工業級產品，部分型號提供軍用級產品；

9. 結構形式多樣，提供直插式、DIN卡裝式安裝方式，方便各種場合使用。

三、主要技術指標（以產品使用說明書為準）

1. 精度等級：0.1, 0.2, 0.5；

2. 線性范圍:0～120%標稱輸入；(加輸出限幅保護時除外)

3. 響應時間: 跟蹤電壓輸出≤15μS，

其他型式輸出≤300mS；

4. 輸入頻響: 25Hz～5kHz；

5 負載能力: 直流（或交流）電壓輸出≥5mA，

直流電流輸出≥6V，

頻率輸出≥15mA；

6. 輔助電源: ±12V/+12V/+24V；

7. 靜態電流: 3mA～8mA（單路）；

8. 隔離電壓: ≥2500V DC；

9. 溫度范圍：商業級產品：0℃～+50℃，

工業級產品：-25℃～+70℃；

10. 輸入過載能力:

電流傳感器：20倍標稱輸入電流，持續1ｓ，間隔300ｓ，重復5次不擊穿；

電壓傳感器：2倍標稱輸入電壓，持續1ｓ，間隔10ｓ，重復10次不擊穿；

11. 輸入標稱值范圍:電流輸入：1mA～400A AC，

電壓輸入：10V～500V AC；

12. 輸出標稱值：

跟蹤電壓輸出：3.5V，5V；

直流電壓輸出：0～5V，0～10V，1V～5V；

直流電流輸出：0～20mA，4mA～20mA；

頻 率 輸 出：0～5kHz，0～10kHz，1kHz～5kHz。

四、工作原理

本系列傳感器采用模塊化電路結構，主要由電流測頭1（或電壓測頭2）、采樣電路3、定標放大器4、專用厚膜集成轉換器5、6、7組成。

被測電流信號I_X（或被測電壓信號U_X）經電流測頭1（或電壓測頭2）隔離變換，在二次回路形成高精度毫安級跟蹤電流，經采樣電路3轉換為跟蹤電壓信號（交流電壓），再經定標放大器4進行放大、定標，形成跟蹤電壓輸出V_G；跟蹤電壓信號經AC/DC轉換器5后，形成直流電壓輸出V_Z。V_Z輸出經V/I轉換器6后形成直流電流輸出I_Z；V_Z輸出經V/F變換器7后形成頻率輸出F_K。只有輸出跟蹤電壓V_G的產品才使用正負電源（+E、-E），其它產品只使用單一正電源。

圖中電流測頭1和電壓測頭2是本系列產品的關鍵部件，屬于精密互感器系列，承擔隔離和線性變換的雙重作用，改變電流測頭規格或改變電壓測頭的輸入電阻可以改變傳感器的測量范圍。

定標放大器4是一個寬帶交流放大器，它產生的電壓輸出V_G，在波形和相位上快速跟蹤輸入信號的變化，V_G輸出型傳感器適用于交流采樣系統。

轉換器5是我公司配套開發的專用厚膜集成器件，它把交流電壓信號變換為直流電壓或直流電流輸出。轉換原理分為平均值轉換和真有效值轉換，平均值轉換器成本低，適用于標準正弦交流信號轉換；真有效值轉換器適用于含有多次諧波的交流信號（如三角波、矩形波、梯形波、可控硅調功波等），但成本較高。

轉換器5（或轉換器6）的“基準端”接地時，它輸出0～5V（或0～20mA）；為它們配加一個高穩定的偏置電路，就形成1V～5V（或4mA～20mA）輸出。

頻率輸出F_K一般都采用集電極開路輸出形式。使用時須在頻率輸出端外接上拉電阻R, 在輸出端形成方波頻率信號。上拉電源可以與傳感器共用,也可以采用允許范圍內的其它規格的直流電源。

五、結構形式

由于本系列產品采用了微型精密互感器和厚膜集成技術，大大壓縮了傳感器對空間的需求，因此形成了微型電流/電壓傳感器系列（D型，外形尺寸：31.5×20.5×22.5）。進而形成適用于三相三線和三相四線電力線路的三相電壓傳感器和三相電流傳感器。三相電壓/電流傳感器均采用便于現場使用的端子接線、卡裝方式（S型或U型結構）。

為了適應較大電流的測量，開發了φ13、φ20、φ35、φ48穿線孔徑的F型結構傳感器。

六 傳感器輸入輸出特性曲線