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電流傳感器選型及電路設計

來源:上海茂碩機械設備有限公司   2024年01月16日 10:01  

電流傳感器是將被測電流轉換成可用輸出信號的傳感器,按照檢測原理可分為:電阻分流器、電流互感器、霍爾電流傳感器、羅氏線圈電流傳感器、磁通門電流傳感器、光纖電流傳感器等。

電流傳感器主要分類


①電阻分流器:實際就是一個阻值很小的電阻,當有電流通過時,根據歐姆定律,在電阻產生電壓,根據測得電壓值獲知電流大小的一種器件。電阻分流器精度較高,響應速度快,成本低,使用簡單,缺點是器件本身不隔離,而且測量大電流時功耗較大;


電阻分流器


②電流互感器(CT):電流互感器是依據電磁感應原理,將一次側大電流轉換成二次側小電流用來測量和保護的器件,它的一次側繞組匝數很少、線徑粗,一次測串接在需要測量電流的線路中,二次側禁止開路。電流互感器的優點是具有電氣隔離,缺點是只能測量交流電路;
③霍爾電流傳感器:包括開環霍爾電流傳感器和閉環霍爾電流傳感器,閉環霍爾電流傳感器將霍爾器件的輸出電壓進行放大,再經電流放大后,使電流通過補償線圈,并令補償線圈產生的磁場與被測電流產生的磁場方向相反,補償原來的磁場,使霍爾器件的輸出逐漸減小,從而使霍爾器件工作在零磁通。開環式霍爾電流傳感器,當原邊電流IP流過一根長導線時,在環形磁芯中產生一磁場,這一磁場的大小與流過導線的電流成正比,產生的磁場聚集在磁環內,通過磁環氣隙中霍爾元件進行測量并放大輸出,其輸出電壓按比例的反映原邊電流。公眾號@電路一點通
閉環霍爾電流傳感器比開環的測量精度高,成本也會高一些。
從應用角度,電流互感器與霍爾傳感器相同之處在于都需要一次線圈產生磁場。不同之處一方面在于互感器需要變化的磁場,而霍爾傳感器可以是恒定的磁場,因此,前者只能用于交流電流,而后者在交流電流和直流電流場合都可以使用。另一方面在于互感器有鐵芯,而霍爾傳感器沒有鐵芯,前者對于頻率來講是非線性的,后者是線性的,因此前者適用的頻段較窄,一般用于固定頻段,后者頻段較寬。


電流傳感器主要參數與選型


標準額定值IPN:電流傳感器測量的額定值;
精度:傳感器測量值與實際值的誤差,評定傳感器精度時還需考慮偏移電流、溫度漂移的影響;
線性度:線性度決定傳感器輸出信號與輸入信號在測量范圍內成正比的程度;
響應時間:一般指輸出信號達到穩定值的90%與輸入信號達到穩定值的90%的時間差;
帶寬:電流傳感器應用中能支持的電流頻率;
增益G_th:輸出電壓與測量電流的比例關系,單位是mV/A。
在進行電流互感器選型時,主要從測量范圍、供電電源、精度、成本、安裝方式等幾方面因素綜合考慮。


典型電流采集電路


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