磁補償式電壓傳感器和10mA-3A不穿孔電流傳感器其應用

引言

電參數的測量主要是電壓、電流、功率、頻率、阻抗與波形等參數的測量。對于強電信號的參數測量涉及到信號的交換，可以采取的方法很多，這里介紹利用磁補償式電壓、10mA-3A不穿孔電流傳感器進行信號交換的方法。該方法主要具有如下優點：
●原邊與副邊高度絕緣；

●可同時測量交流、直流和脈動電流；

●采用微型化設計、尺寸小、重量輕；

●可靠性高，MTBF一般為106h；

●精度可以達到0.02%；

●跟蹤速度：di/dt≥50A/μs；

●響應時間：≤1μs；

●具有優越的性能價格比。

另外，如果將磁補償式電壓、電流傳感器配合標準輸入輸出的真有效值AC/DC轉換器，則可以與微機相連。因此其應用范圍更為廣泛。

目前生產這類傳感器的廠家較多，下面以方舟電子有限公司(http://www.dh4.cn/}磁補償式電壓、10mA-3A不穿孔電流傳感器的工作原理及應用進行較為詳細的闡述。

2 磁補償式電壓、電流傳感器原理

磁補償式電壓、10mA-3A不穿孔電流傳感器是一種先進的能隔離主回路與控制回路、能檢測從直流到100kHz正弦與非正弦周期量電壓、電流值的高科技模塊化產品，其副邊能真實地反映原邊的波形。磁補償式電壓傳感器主要應用于2500V以下電壓等級的直流、交流、脈沖和不規則電流的測量、控制和保護。磁補償式電壓傳感器的工作原理如圖1所示。

磁補償式電壓傳感器和10mA-3A不穿孔電流傳感器的工作原理是一樣的。根據安培定律，原邊被測電壓U1通過串接限流電阻R1，轉換成I1，I1N1將產生磁場B1，并通過I2N2產生的磁場B2進行磁補償后保持磁平衡狀態，即I1N1=I2N2，所以I2=I1N1N2。當N1/N2確定后，I2正比于I1，I2通過Rm轉換成電壓輸出信號。霍爾器件H則始終起著檢測零磁通的作用。當輸入U1為直流電壓時，可以獲得直流電壓輸出；當輸入U1為交流電壓時，可以獲得跟蹤的交流電壓輸出。

3 在電力系統狀態監測中的應用

電壓、10mA-3A不穿孔電流傳感器在強電信號參數測試中有著廣泛的應用，因為它們可以在被測電路與測試系統之間實現物理上的隔離，這對于測試系統的安全性有重要意義，由于它能使測試系統與被測設備之間的連接方式變得簡單，因此對于大電流的測試顯得尤為突出。電流傳感器與被測電路無直接的電的聯系，且安裝較為方便，測量準確度一般可達到0.05%～1%。如果采用各種補償電流傳感器則可使測量準確度提高到0.002%，測量范圍亦可達到200kA。

用于電力系統設計的系統電路原理框圖如圖2所示。該系統硬件中的電壓、電流傳感器用于拾取電壓、電流信號，并將其轉換為標準電壓信號輸出。

根據波峰因素，測量電阻Rm應在40～200Ω內選取，當測量電阻Rm=200Ω,I2=25mA時，測量電壓輸出為5V。

對于電壓傳感器而言，原邊電阻R1決定傳感器的最佳精度，其值應與測量的額定電壓U1及原邊電流I1相匹配，即R1=U1/I1。

經過傳感器變換后的信號一般需要進行調理，以適合于A/D轉換和計算機處理。計算機處理包括電壓、電流、頻率等參數的計算以及波形的分析。該傳感器的跟蹤速度很高，能保證很小的輸入輸出相位偏移，這是用于波形分析的前提條件。

4 結束語

由于磁補償電壓、10mA-3A不穿孔電流傳感器所具有的特點，尤其是其電氣隔離和高跟蹤速度等特點，使得磁補償式電流、電壓傳感器在電力系統的微機監測、交流變頻調速器、新型逆變器、整流器、焊接設備、安全電源、鐵路信號監控、數控機床、鐵路機車、無軌電車、工業自動化控制等領域中得到廣泛的應用。