关于电流传感器精度和测量范围等知识小记

发布时间:2024-03-20
伴随着城市人口和建设规模的扩大,各种用电设备的增多,用电量越来越大,城市的供电设备经常超负荷运转,用电环境变得越来越恶劣,对电源的“考验”越来越严重。据统计,原先作为配角,资金投入较少的电源越来越受到厂商和研究人员的重视,电源技术遂发展成为一门崭新的技术。每天,用电设备都要遭受120次左右各种的电源问题的侵扰,电子设备故障的60%来自电源。因此,电源问题的重要性日益凸显出来。
二、电流传感器的工作原理
香港恒发科技有限公司的电流传感器可以测量各种类型的电流,从直流电到几十千赫兹的交流电,其所依据的工作原理主要是霍尔效应,当原边导线经过电流传感器时,原边电流ip会产生磁力线①,原边磁力线集中在磁芯②周围,内置在磁芯气隙中的霍尔电极③可产生和原边磁力线①成正比的大小仅几毫伏的电压,电子电路④可把这个微小的信号转变成副边电流is⑤,并存在以下关系式:
(1)其中,is—副边电流;
ip—原边电流;
np—原边线圈匝数;
ns—副边线圈匝数;
np/ns—匝数比,一般取np=1。
电流传感器的输出信号是副边电流is,它与输入信号(原边电流ip)成正比,is一般很小,只有100~400ma。如果输出电流经过测量电阻rm,则可以得到一个与原边电流成正比的大小为几伏的输出电压信号。
三、电流传感器主要特性参数
1、标准额定值ipn和额定输出电流isn
ipn指电流传感器所能测试的标准额定值,用有效值表示(a.r.m.s),ipn的大小与传感器产品的型号有关。
isn指电流传感器额定输出电流,一般为100~400ma,某些型号可能会有所不同。
2、传感器供电电压va
va指电流传感器的供电电压,它必须在传感器所规定的范围内。另外,传感器的供电电压va又分为正极供电电压va+和负极供电电压va-。
超过此范围,传感器不能正常工作或可靠性降低,
3、测量范围ipmax
测量范围指电流传感器可测量的zui大电流值,测量范围一般高于标准额定值ipn。测量范围可用下式计算
(2)要注意单相供电的传感器,其供电电压vamin是双相供电电压vamin的2倍,所以其测量范围要高于双相供电的传感器。
4、过载电流传感器的过载能力。发生电流过载时,在测量范围之外,原边电流仍会增加,而且过载电流的持续时间可能很短,而过载值有可能超过传感器的允许值,但不会对传感器造成损坏。过载电流值传感器一般测量不出来,上海三广科技经销进口currentsensor、accurrentsensor、电流开关currentswitch、accurrentswitch、currentsensingswitch、accurrentsensingswitch
5、精度
霍尔效应传感器的精度取决于标准额定电流ipn。在+25℃时,传感器测量精度受原边电流影响的曲线如图3所示,使用下面公式可计算出精度:
(3)其中,k=ns/np。
计算精度时必须考虑偏移电流、线性度、温度漂移的影响。
(1).偏移电流iso
偏移电流也叫残余电流或剩余电流,它主要是由霍尔元件或电子电路中运算放大器工作状态不稳造成的。电流传感器在生产时,在25℃,ip=0时的情况下,偏移电流已调至zui小,但传感器在离开生产线时,都会产生一定大小的偏移电流。产品技术文档中提到的精度已考虑了偏移电流增加的影响。
(2).线性度
线性度决定了传感器输出信号(副边电流is)与输入信号(原边电流ip)在测量范围内成正比的程度,香港恒发科技有限公司的电流传感器线性度要优于0.1%。
(3).温度漂移
偏移电流iso是在25℃时计算出来的,当霍尔电极周边环境温度变化时,iso会产生变化。因此,考虑偏移电流iso的zui大变化是很重要的,这可以通过下式计算:
四、传感器型号、结构和安装方法
香港恒发科技有限公司的传感器产品说明一般由“传感器产品型号”和“生产日期”两部分构成[5]。“传感器产品型号”用于标明传感器的型号、额定测量值、标准型或非标准型。“传感器生产日期”则是由8位数字构成,表明传感器的生产年份、日期(一年中的第几日)及传感器序列号。
香港恒发科技有限公司的传感器产品很多,每种传感器的外形结构、尺寸大小等都有所不同,下面介绍几种典型的外形结构及安装接线方法。
1、hfb20a02电流传感器
hfb20a02电流传感器是香港恒发科技有限公司中一种量程很小的传感器,所能测量的额定电流为0.005、0.5、1、5、10a,原边管脚的不同接法可确定额定测量电流为多少,
2、hfk600b-r电流传感器
如hfb20a02一样,一般传感器都有正极(+)、负极(-)、测量端(m)三个管脚,但hfk600b-r则没有此三个管脚,而是有红、黑、绿三根引线,分别对应于正极、负极及测量端。同时在hfk600b-r型传感器中有一内孔,测量原边电流时要将导线穿过该内孔。
不管是hfb20a02还是hfk600b-r型等电流传感器,安装时管脚的接线应根据测量情况进行相应连线
(1)在测量交流电时,必须强制使用双极性供电电源。即传感器的正极(+)接供电电源“+va”端,负极接电源的“-va”端,这种接法叫双极性供电电源。同时测量端(m)通过电阻接电源“0v”端。
(2)在测量直流电流时,可使用单极性或单相供电电源,即将正极或负极与“0v”端短接,从而形成只有一个电极相接的情况,其接法共有四种
在传感器产品中,标有“-n”标志的表示该传感器没有电源意外倒置防护措施;标有“-p”标志的则表示该传感器具有防护措施。是无保护二极管时的单极性供电电源安装接线方法,图7是加有保护措施的传感器的接法上海三广下设一独资子公司,三广景芮,主要从事工业设备的维修:线路板维修、变频器维修、plc维修、电源维修已经医疗设备的维修dr维修、东芝ct维修和x光机维修。
(3)具有屏蔽作用的传感器的连接方法
香港恒发科技有限公司的部分电流传感器具有电磁屏蔽作用,其产品外壳上会多一个“e”标志的端口,其连接方式有两种:将屏蔽端和负极(-va)或零线(0v)相连,如图8所示。
另外,安装时必须全面考虑产品的用途、型号、量程范围、安装环境等。比如传感器应尽量安装在利于散热的场合;如果环境只适于垂直安装,则必须选择带“v”字标志的传感器(如hfb20a02)。
五、提高测量精度的方法
除了安装接线、即时标定校准、注意传感器的工作环境外,通过下述方法还可以提高测量精度:
1、原边导线应放置于传感器内孔中心,尽可能不要放偏;
2、原边导线尽可能*放满传感器内孔,不要留有空隙;
3、需要测量的电流应接近于传感器的标准额定值ipn,不要相差太大。如条件所限,手头仅有一个额定值很高的传感器,而欲测量的电流值又低于额定值很多,为了提高测量精度,可以把原边导线多绕几圈,使之接近额定值。例如当用额定值100a的传感器去测量10a的电流时,为提高精度可将原边导线在传感器的内孔中心绕九圈(一般情况,np=1;在内孔中绕一圈,np=2;……;绕九圈,np=10,则np×10a=100a与传感器的额定值相等,从而可提高精度);
4、当欲测量的电流值为ipn/5的时,在25℃仍然可以有较高的精度。
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