引言

電參數(shù)的測(cè)量主要是電壓、電流、功率、頻率、阻抗與波形等參數(shù)的測(cè)量。對(duì)于強(qiáng)電信號(hào)的參數(shù)測(cè)量涉及到信號(hào)的交換，可以采取的方法很多，這里介紹利用磁補(bǔ)償式電壓、10mA-3A不穿孔電流傳感器進(jìn)行信號(hào)交換的方法。該方法主要具有如下優(yōu)點(diǎn)：
●原邊與副邊高度絕緣；

●可同時(shí)測(cè)量交流、直流和脈動(dòng)電流；

●采用微型化設(shè)計(jì)、尺寸小、重量輕；

●可靠性高，MTBF一般為106h；

●精度可以達(dá)到0.02%；

●跟蹤速度：di/dt≥50A/μs；

●響應(yīng)時(shí)間：≤1μs；

●具有優(yōu)越的性能價(jià)格比。

另外，如果將磁補(bǔ)償式電壓、電流傳感器配合標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出的真有效值A(chǔ)C/DC轉(zhuǎn)換器，則可以與微機(jī)相連。因此其應(yīng)用范圍更為廣泛。

目前生產(chǎn)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(bǔ)償式電壓、10mA-3A不穿孔電流傳感器的工作原理及應(yīng)用進(jìn)行較為詳細(xì)的闡述。

2 磁補(bǔ)償式電壓、電流傳感器原理

磁補(bǔ)償式電壓、10mA-3A不穿孔電流傳感器是一種先進(jìn)的能隔離主回路與控制回路、能檢測(cè)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(chǎn)品，其副邊能真實(shí)地反映原邊的波形。磁補(bǔ)償式電壓傳感器主要應(yīng)用于2500V以下電壓等級(jí)的直流、交流、脈沖和不規(guī)則電流的測(cè)量、控制和保護(hù)。磁補(bǔ)償式電壓傳感器的工作原理如圖1所示。

磁補(bǔ)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(jù)安培定律，原邊被測(cè)電壓U1通過(guò)串接限流電阻R1，轉(zhuǎn)換成I1，I1N1將產(chǎn)生磁場(chǎng)B1，并通過(guò)I2N2產(chǎn)生的磁場(chǎng)B2進(jìn)行磁補(bǔ)償后保持磁平衡狀態(tài)，即I1N1=I2N2，所以I2=I1N1N2。當(dāng)N1/N2確定后，I2正比于I1，I2通過(guò)Rm轉(zhuǎn)換成電壓輸出信號(hào)。霍爾器件H則始終起著檢測(cè)零磁通的作用。當(dāng)輸入U(xiǎn)1為直流電壓時(shí)，可以獲得直流電壓輸出；當(dāng)輸入U(xiǎn)1為交流電壓時(shí)，可以獲得跟蹤的交流電壓輸出。

3 在電力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

電壓、10mA-3A不穿孔電流傳感器在強(qiáng)電信號(hào)參數(shù)測(cè)試中有著廣泛的應(yīng)用，因?yàn)樗鼈兛梢栽诒粶y(cè)電路與測(cè)試系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)物理上的隔離，這對(duì)于測(cè)試系統(tǒng)的安全性有重要意義，由于它能使測(cè)試系統(tǒng)與被測(cè)設(shè)備之間的連接方式變得簡(jiǎn)單，因此對(duì)于大電流的測(cè)試顯得尤為突出。電流傳感器與被測(cè)電路無(wú)直接的電的聯(lián)系，且安裝較為方便，測(cè)量準(zhǔn)確度一般可達(dá)到0.05%～1%。如果采用各種補(bǔ)償電流傳感器則可使測(cè)量準(zhǔn)確度提高到0.002%，測(cè)量范圍亦可達(dá)到200kA。

用于電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)電路原理框圖如圖2所示。該系統(tǒng)硬件中的電壓、電流傳感器用于拾取電壓、電流信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)輸出。

根據(jù)波峰因素，測(cè)量電阻Rm應(yīng)在40～200Ω內(nèi)選取，當(dāng)測(cè)量電阻Rm=200Ω,I2=25mA時(shí)，測(cè)量電壓輸出為5V。

對(duì)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(yīng)與測(cè)量的額定電壓U1及原邊電流I1相匹配，即R1=U1/I1。

經(jīng)過(guò)傳感器變換后的信號(hào)一般需要進(jìn)行調(diào)理，以適合于A/D轉(zhuǎn)換和計(jì)算機(jī)處理。計(jì)算機(jī)處理包括電壓、電流、頻率等參數(shù)的計(jì)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(jié)束語(yǔ)

由于磁補(bǔ)償電壓、10mA-3A不穿孔電流傳感器所具有的特點(diǎn)，尤其是其電氣隔離和高跟蹤速度等特點(diǎn)，使得磁補(bǔ)償式電流、電壓傳感器在電力系統(tǒng)的微機(jī)監(jiān)測(cè)、交流變頻調(diào)速器、新型逆變器、整流器、焊接設(shè)備、安全電源、鐵路信號(hào)監(jiān)控、數(shù)控機(jī)床、鐵路機(jī)車、無(wú)軌電車、工業(yè)自動(dòng)化控制等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。