傳感器測電流

關(guān)于傳感器測電流指針式電流表原理：應(yīng)用磁電原理工作，驅(qū)動(dòng)指針運(yùn)動(dòng)，依靠指針在面板上停留位置來顯示的度數(shù)的電流表。使用方法：(1)使用前應(yīng)先檢查指針是否指零。(2)必須要把電流表串聯(lián)在電路中。(3)要使電流從標(biāo)有“+”接線柱流入電流表,從標(biāo)有“—”的接線柱流出電流表。(4)不允許把電流表直接接到電源的兩極。(5)被測電流的大小不能超過電流表的量程。第2頁,共23頁，2024年2月25日，星期天數(shù)字萬用表原理：在直流數(shù)字電壓表DVM的基礎(chǔ)上增加了一些轉(zhuǎn)換器而構(gòu)成。在測量時(shí)先把被測量通過不同的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成直流電壓，然后再用數(shù)字電壓表進(jìn)行電壓測量，從而得到被測量的數(shù)值.使用方法：（1）熟悉面板上各開關(guān)、按鍵、插孔、旋鈕等功能及操作方法。

（2）DMM在開始測量時(shí)會(huì)出現(xiàn)跳數(shù)現(xiàn)象，應(yīng)等顯示值穩(wěn)定后再讀數(shù)，否則會(huì)有誤差。

（3）在測量時(shí)，紅表筆接“V、Ω”插孔，帶正電；黑表筆接“COM”插孔，帶負(fù)電。（4）使用時(shí)一般手握表筆操作，手不要接觸表筆的金屬部分，以保證安全和測量準(zhǔn)確。（5）每次使用完儀表應(yīng)將開關(guān)拔到“OFF”位置。第3頁,共23頁，2024年2月25日，星期天鉗形表原理：鉗形表(鉗表)，是集電流互感器與電流表于一身的儀表，其工作原理與電流互感器測電流是一樣的。電流互感器的鐵心在捏緊扳手時(shí)可以張開；被測電流所通過的導(dǎo)線可以不必切斷就可穿過鐵心張開的缺口，當(dāng)放開扳手后鐵心閉合，穿過鐵心的被測電路導(dǎo)線就成為電流互感器的一次線圈，其中通過電流便在二次線圈中感應(yīng)出電流。從而使二次線圈相連接的電流表便有指示-----測出被測線路的電流。使用方法:（1）測量前要機(jī)械調(diào)零（2）選擇合適的量程，先選大，后選小量程或看銘牌值估算。（3）當(dāng)使用最小量程測量，其讀數(shù)還不明顯時(shí)，可將被測導(dǎo)線繞幾匝，匝數(shù)要以鉗口中央的匝數(shù)為準(zhǔn)。（4）測量完畢，要將轉(zhuǎn)換開關(guān)放在最大量程處。（5）測量時(shí)，應(yīng)使被測導(dǎo)線處在鉗口的中央，并使鉗口閉合緊密，以減少誤差。第4頁,共23頁，2024年2月25日，星期天示波器原理：示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上，就可產(chǎn)生細(xì)小的光點(diǎn)。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時(shí)值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時(shí)間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量。使用方法：示波器測量時(shí)是屬于電壓測量法，它測量是類似于電壓表，并具有較高的輸入電阻，它是不能串聯(lián)在電路中進(jìn)行測量的。所以示波器測量電路中電流時(shí)，根據(jù)不影響電路工作的前提下，一般是在電路中串聯(lián)一個(gè)小電阻，（比如：1歐姆）然后測量這個(gè)電阻上的壓降，便可換算出電流。這個(gè)1歐姆的電阻我們就稱呼它叫“取樣電阻”。第5頁,共23頁，2024年2月25日，星期天可用于測電流的傳感器（1）電流互感器（2）霍爾傳感器（3）采樣電阻（4）光纖電流傳感器第6頁,共23頁，2024年2月25日，星期天電流互感器原理:電流互感器原理是依據(jù)電磁感應(yīng)原理的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次繞組匝數(shù)很少，串在需要測量的電流的線路中，因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過，二次繞組匝數(shù)比較多，串接在測量儀表和保護(hù)回路中，電流互感器在工作時(shí)，它的2次回路始終是閉合的，因此測量儀表和保護(hù)回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。作用:電流互感器的作用是可以把數(shù)值較大的一次電流通過一定的變比轉(zhuǎn)換為數(shù)值較小的二次電流，用來進(jìn)行保護(hù)、測量等用途。如變比為400/5的電流互感器，可以把實(shí)際為400A的電流轉(zhuǎn)變?yōu)?A的電流.第7頁,共23頁，2024年2月25日，星期天接線方法：1）電流互感器的接線應(yīng)遵守串聯(lián)原則：即一次繞阻應(yīng)與被測電路串聯(lián)，而二次繞阻則與所有儀表負(fù)載電流互感器串聯(lián)。

2）按被測電流大小，選擇合適的變化，否則誤差將增大。同時(shí)，二次側(cè)一端必須接地，以防絕緣一旦損壞時(shí)，一次側(cè)高壓竄入二次低壓側(cè)，造成人身和設(shè)備事故。

3）二次側(cè)絕對不允許開路，因一旦開路，一次側(cè)電流I1全部成為磁化電流，引起φm和E2驟增，造成鐵心過度飽和磁化，發(fā)熱嚴(yán)重乃至燒毀線圈；同時(shí)，磁路過度飽和磁化后，使誤差增大。電流互感器在正常工作時(shí)，二次側(cè)近似于短路，若突然使其開路，則勵(lì)磁電動(dòng)勢由數(shù)值很小的值驟變?yōu)楹艽蟮闹?，鐵芯中的磁通呈現(xiàn)嚴(yán)重飽和的平頂波，因此二次側(cè)繞組將在磁通過零時(shí)感應(yīng)出很高的尖頂波，其值可達(dá)到數(shù)千甚至上萬伏，危機(jī)工作人員的安全及儀表的絕緣性能。4）電流互感器的接線方式按其所接負(fù)載的運(yùn)行要求確定。最常用的接線方式為單相，三相星形和不完全星形第8頁,共23頁，2024年2月25日，星期天電流互感器的分類（1）測量用電流互感器原理：在測量交變電流的大電流時(shí)，為便于二次儀表測量需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流（我國規(guī)定電流互感器的二次額定為5A或1A），另外線路上的電壓都比較高如直接測量是非常危險(xiǎn)的。電流互感器就起到變流和電氣隔離作用。它是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路電流信息的傳感器，電流互感器將高電流按比例轉(zhuǎn)換成低電流，電流互感器一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表、繼電保護(hù)等。測量方法：電流互感器1次側(cè)只有1到幾匝，導(dǎo)線截面積大，串入被測電路。2次側(cè)匝數(shù)多,導(dǎo)線細(xì)，與阻抗較小的儀表(電流表/功率表的電流線圈)構(gòu)成閉路。電流互感器的運(yùn)行情況相當(dāng)于2次側(cè)短路的變壓器，忽略勵(lì)磁電流，I1N1=I2N2。電流互感器一次繞組電流I1與二次繞組I2的電流比，叫實(shí)際電流比I1/I2=N2/N1=k。第9頁,共23頁，2024年2月25日，星期天（2）保護(hù)用電流互感器保護(hù)用電流互感器主要與繼電裝置配合，在線路發(fā)生短路過載等故障時(shí)，向繼電裝置提供信號切斷故障電路，以保護(hù)供電系統(tǒng)的安全。保護(hù)用微型電流互感器的工作條件與測量用互感器完全不同，保護(hù)用互感器只是在比正常電流大幾倍幾十倍的電流時(shí)才開始有效的工作。保護(hù)用互感器主要要求：1.絕緣可靠。2.足夠大的準(zhǔn)確限值系數(shù)。3.足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性。第10頁,共23頁，2024年2月25日，星期天使用注意事項(xiàng)電流互感器運(yùn)行時(shí)，副邊不允許開路。因?yàn)橐坏╅_路，原邊電流均成為勵(lì)磁電流，使磁通和副邊電壓大大超過正常值而危及人身和設(shè)備安全。因此，電流互感器副邊回路中不許接熔斷器，也不允許在運(yùn)行時(shí)未經(jīng)旁路就拆下電流表、繼電器等設(shè)備。第11頁,共23頁，2024年2月25日，星期天霍爾傳感器1.工作原理：霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器。2.霍爾效應(yīng)：在導(dǎo)體上外加與電流方向垂直的磁場，會(huì)使得導(dǎo)線中的電子與空穴受到不同方向的洛倫茲力而往不同方向上聚集，在聚集起來的電子與電洞之間會(huì)產(chǎn)生電場，此一電場將會(huì)使后來的電子空穴受到電力作用而平衡掉磁場造成的洛倫茲力，使得后來的電子電洞能順利通過不會(huì)偏移，此稱為霍爾效應(yīng)。而產(chǎn)生的內(nèi)建電壓稱為霍爾電壓。第12頁,共23頁，2024年2月25日，星期天霍爾電勢UH霍爾系數(shù)靈敏度系數(shù)電流與磁場的夾角結(jié)論：(1)霍爾電勢與I、B成正比；（2）靈敏度與電荷密度成正比、與材料厚度成反比.第13頁,共23頁，2024年2月25日，星期天3.霍爾元件：霍爾元件－具有霍爾效應(yīng)的元件結(jié)構(gòu)與電路符號：4/5引腳單片封裝，電路符號電器特性：霍爾電勢－電流特性UH-I：線性；霍爾電勢－磁場特性UH-I：B<0.5T時(shí)線性較好；輸/入出電阻－磁場特性R-B：磁場增加，內(nèi)阻增大.使霍爾電勢降低.第14頁,共23頁，2024年2月25日，星期天4.霍爾電流傳感器測量原理：原理：當(dāng)電流流過一根長的直導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場，磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流大小成正比，這一磁場可以通過軟磁材料來聚集，然后用霍爾器件進(jìn)行檢測，由于磁場的變化與霍爾器件的輸出電壓信號有良好的線形關(guān)系，因此可利用霍爾器件的測得的輸出信號，直接反應(yīng)出導(dǎo)線中的電流大?。篒∝B∝VH式中：B為導(dǎo)線通電流后產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度；I為通過導(dǎo)線中的電流；VH為霍爾器件在磁場B中產(chǎn)生的霍爾電壓。當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)谋壤禂?shù)，上述關(guān)系可以表示為等式。對于霍爾輸出電壓信號VH的處理，人們設(shè)計(jì)了許多種電路，但總體來講可分為兩類，一類為開環(huán)霍爾電流傳感器；另一類為閉環(huán)霍爾電流傳感器。第15頁,共23頁，2024年2月25日，星期天霍爾電流傳感器的分類：（1）開環(huán)霍爾電流傳感器原理：載流導(dǎo)線被夾持在電流傳感器的鐵芯中，導(dǎo)線上的電流越大，產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B也越大，霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電勢與被測導(dǎo)線中的電流成正比。直流和交流電流均可產(chǎn)生霍爾電勢，所以霍爾電流傳感器有取代電流互感器的趨勢。在霍爾電流傳感器中，NP被定義為“一次測線圈”的匝數(shù)，一般取NP=1；NS為廠家所設(shè)定的“二次側(cè)線圈的匝數(shù)”。因此有：

依據(jù)霍爾電流傳感器的額定技術(shù)參數(shù)和輸出電流IS就可以計(jì)算得到被測電流。第16頁,共23頁，2024年2月25日，星期天

將霍爾元件的輸出電壓用運(yùn)算放大器直接信號放大，得到所需要的信號電壓，由此電壓值來標(biāo)定原邊被測電流大小。開環(huán)霍爾傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：電路形式簡單；

成本相對較低；

缺點(diǎn)：精度、線性度較差；

響應(yīng)時(shí)間較慢；

溫度漂移較大。第17頁,共23頁，2024年2月25日，星期天（2）閉環(huán)霍爾傳感器原理：閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作原理是磁平衡式的，即原邊電流（IN）所產(chǎn)生的磁場，通過一個(gè)副邊線圈的電流（IM）所產(chǎn)生的磁場進(jìn)行補(bǔ)償，使霍爾器件始終處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。當(dāng)原副邊補(bǔ)償電流產(chǎn)生的磁場在磁芯中達(dá)到平衡時(shí)：N×IN=n×IM式中：N為原邊線圈的匝數(shù)；IN為原邊電流；n為副邊線圈的匝數(shù);IM為副邊補(bǔ)償電流。由上式看出，當(dāng)已知傳感器原邊和副邊線圈匝數(shù)時(shí)，通過測量副邊補(bǔ)償電流IM的大小，即可推算出原邊電流IN的值，從而實(shí)現(xiàn)了原邊電流的隔離測量。第18頁,共23頁，2024年2月25日，星期天采樣電阻如圖為一電流控制系統(tǒng)原理圖，即為采樣電阻.根據(jù)歐盟定律，即可求得該點(diǎn)電流值。采樣電阻一般使用的都是精密電阻，阻值低，精密度高，一般在阻值精密度在±1%以內(nèi)，更高要求的用途時(shí)會(huì)采用0.01%精度的電阻。第19頁,共23頁，2024年2月25日，星期天（1）采樣電阻工作原理：采樣電阻又稱為電流感應(yīng)電阻，電流檢測電阻。用簡單的話描述就是一個(gè)阻值較小的電阻，串聯(lián)在電路中用于把電流轉(zhuǎn)換為電壓信號進(jìn)行測量。取樣電阻功能上就是做為參考，通常用在反饋電路里，以穩(wěn)壓電源電路為例，為使輸出的電壓保持恒定狀態(tài)，要從輸出電壓取一部分電壓做參考。一般使用在電源產(chǎn)品，或者電子，數(shù)碼，機(jī)電產(chǎn)品的電源部分，功能強(qiáng)大。在眾多電子產(chǎn)品上均常看到取樣電阻。（2）采樣電阻的優(yōu)缺點(diǎn)：電阻采樣必須將電阻接到被測回路中，不管電阻多小對回路總有些微影響，但取溫飄、噪聲系數(shù)小的電阻后，再仔細(xì)設(shè)計(jì)電路可以得到相當(dāng)高的精準(zhǔn)度。第20頁,共23頁，2024年2月25日，星期天光纖傳感器

（1）產(chǎn)生背景：輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其準(zhǔn)確性關(guān)系到電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。隨著電網(wǎng)運(yùn)行等級的提高，對輸電線路的各項(xiàng)參數(shù)測量變得尤為重要，其中輸電線路的傳輸電流大小是關(guān)注的重點(diǎn)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的基于電磁原理的電流互感器已經(jīng)不能滿足實(shí)際測量的需要。因此，針對輸電線路傳輸電流，提出一種基于電流熱效應(yīng)和光纖熒光測量技術(shù)的測量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對500～1000A以上的大電流的在線測量和分析。即光纖傳感器。（2）原理：光纖電流互感器檢測系統(tǒng)按電壓等級分為兩個(gè)部分，高壓側(cè)和低壓側(cè)。高壓側(cè)主要通過羅氏線圈在高壓側(cè)完成電流取樣，實(shí)現(xiàn)將電力線路上的一次大電流轉(zhuǎn)換為二次小第21頁,共23頁，2024年2月25