电流传感器
电流传感器是用于测量电路中电流的器件。它们也被称为电流变送器或电流感应变压器。交流电和直流电电流的测量可使用多种类型的电流传感器,包括:霍尔效应传感器、罗戈夫斯基 (Rogowski) 线圈传感器和变压器。考虑到对测量电路的电流隔离,电流传感器与被检测电流之间没有直接的导电连接。
电流传感器可用于开环电路或闭环电路。开环传感器电路的成本通常低于闭环传感器电路,但精准度也稍差。开环传感器通过检测电压直接获得电流。这可能导致因传感器的非线性度、饱和效应和温度漂移引起的误差。闭环传感器使用初级线圈的检测电压向绕在同一铁心上的次级线圈供给逆电流。逆电流由反馈回路来调节,以便平衡主回路电流产生的通量。使用该方法进行平衡可消除温度漂移和饱和的影响,而且可通过监测次级电流实现更精准的测量。这增加了复杂度,进而使成本更高。闭环电路探测器也被称为零磁通传感器或零位探测器。
霍尔效应传感器可探测待测导体内的电流产生的磁通量,导体会使传感线圈内产生感应电流。该器件位于传感线圈铁心的磁隙内,并按照如下关系输出与线圈电流成比例的一个霍尔电压:
Vh = Rh * (I/t * B)
其中:
VH 为霍尔电压(单位:伏特)
RH 为霍尔效应系数
I 为通过传感器的电流(单位:安培)
t 为传感器的厚度(单位:毫米)
B 为磁通密度(单位:特斯拉)
线性(模拟)传感器的输出信号直接来自附设在传感器上的运算放大器的输出。开环系统使用霍尔效应电压输出直接测量电流。闭环系统会将霍尔效应电压转换为一个驱动次级线圈的电流,从而产生如前面所述的磁通平衡。
罗戈夫斯基线圈是一种专用无心螺旋线圈,它缠绕在从线圈端头返回的直导线导体上,而线圈本身环绕着载流导体。电流通过集成装配组件导线端头的感应电压而产生。这是测量交流电的一种低成本方法。罗戈夫斯基线圈电感较低,因此,能测量高速电流脉冲。因没有会饱和的铁心,它还能测量高强度电流。专用模数转换器 (ADC) 自带积分仪,可用于测量高强度电流。罗戈夫斯基线圈传感器用于以下应用中:高性能焊接系统、短路测试以及高强度电流的测量。
分流电阻器可串联电源供应器来感测电流。通过分流电阻器的电流会产生一个与电流和分流电阻的乘积成正比的电势。这可以进行分接,并通过模数转换器 (ADC) 来测量。专用精准、低阻抗(莫姆)分流电阻器具有这种功能。
变压器电流传感器(也称为电流钳形表)可用于探测并测量交流电。它通常用于像测试设备这样的应用,其中,分解的铁素体或软铁环会环绕待测电流的导体。导线缠绕在磁心材料的周围,与其环绕的单线产生电流变压器。这非常适合测量高强度电流,但不利于测量较小的交流电。
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