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几种电流测量方法的特点比较

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  • 发布时间:2015/2/5 15:57:17
  • 作者:银河电气

  电流测量的方法有很多种,每种方法适用不同的场合,每种方法都有各自的特点,本文介绍几种目前比较常见的电流测量方法,比较它们各自的特点。

电磁式电流互感器

  电磁式电流互感器是电力系统使用的最多的测量设备,技术成熟、成本低廉、精度非常高,是目前用的最多的测量设备。但是电磁式电流互感器有很多的局限性:
  1、绝缘难度大,特别是500kV以上,因绝缘而使互感器的体积、质量、价格均提高; 
  2、动态范围小,电流较大时,CT会出现饱和现象,饱和会使二次保护不能正确识别故障 现象;  
  3、互感器输出信号需敷设电缆到二次设备,还要二次转换成数字量;
  4、CT开路会产生高压,危及人身和设备安全;
  5、易产生铁磁谐振;
  6、电流互感器在规定的工作频率下有较高的精确度,但是它能适应的频率范围很窄,尤其不能传递直流二此外,电流互感器工作时存在激磁电流,所以它是电感性元件,存在和分流器相同的缺点。

霍尔电流传感器

  霍尔电流传感器,直流和交流电流都可以测量,普通电流互感器只能测量交流电流,普通电流互感器,使用时,二次侧不能开路,霍尔电流传感器可以开路。霍尔电流传感器输出电压与流过一次侧电流大小成正比,一次侧电流方向改变输出极性也改变,所以可以测量交流电和直流电,对波形也没有特别的要求;适用频率范围也较宽。一般应用在电子电路,如变频器上。交流互感器只能够测量交流,而且频率必须是额定频率,如50Hz互感器测量60Hz误差比较大,输出信号不能够直接进电子检测电路。
  霍尔传感器的其他优点还有:
  1、线性度好:优于0.1%;
  2、动态性能好:响应时间小于1μs跟踪速度di/dt高于50A/μs,霍尔传感器模块这种优异的动态性能为提高现代控制系统的性能提供了关键的基础。与此相比普通的互感器响应时间为10-12ms,它已不能适应工作控制系统发展的需要;
  3、工作频带宽:在0-100kHz频率范围内精度为1%。在0-5kHz频率范围内精度为0.5%。
  4、测量范围大:霍尔传感器模块为系统产品,电流测量可达50KA,电压测量可达6400V。
  5、过载能力强:当原边电流超负荷,模块达到饱和,可自动保护,即使过载电流是额定值的20倍时,模块也不会损坏;
  6、测量范围广:它可以测量任意波形的电流和电压,如直流、交流、脉冲、三角波形等,甚至对瞬态峰值电流、电压信号也能忠实地进行反映;
  7、响应速度快:最快者响应时间只为1us;
  8、动态性能好:响应时间快,可小于1us;普通互感器的响应时间为10~20ms;

分流器

  分流器是与测量仪器仪表的电流电路并联,以扩大其测量范围的电阻器。分流器是根据直流电流通过电阻时电阻两端产生电压的原理制作而成,分流器实际就是一个阻值很小的电阻。测量简单,直流测量精度可以达到比较高的程度。分流器存在的最大问题是输入与输出之间没有电隔离。此外,用分流器检测高频或大电流时,不可避免地带有电感性,因此分流器的接入既影响被测电流波形,也不能真实传递非正弦波形。

罗氏线圈

  罗氏线圈是一种空心环形的线圈,可以直接套在被测量的导体上。导体中流过的交流电流会在导体周围产生一个交替变化的磁场,从而在线圈中感应出一个与电流变比成比例的交流电压信号。线圈的输出电压可以用公式 Vout=M di/dt 来表示。其中 M 为线圈的互感.di/dt 则是电流的变比。通过采用一个专用的积分器将线圈输出的电压信号进行积分可以得到另一个交流电压信号,这个电压信号可以准确地再现被测量电流信号的波形,但是罗氏线圈不能测量直流分量。
  罗氏线圈与传统电流测量装置相比有以下突出优点:
  1、无饱和;
  2、线性度好,标定容易;
  3、瞬态反应能力突出,可用于中高压保护;
  4、待测电流频率范围宽,从0.1Hz到1MHz,可用于测量谐波;
  5、待测电流量程大,可从1mA到1MA;
  6、相位差在中频时小于0.1度;
  7、线圈绝缘电压10kV;
  8、使用安全,无二次开路危险,无过载危险;
  9、尺寸极小,安装简单方便,可开口的线圈,方便接入,无须破坏导体,维修简单方便。

TMR电流传感器

  TMR传感器是近年来开始工业应用的新型磁电阻效应传感器,其利用的是磁性多层膜材料的隧道磁电阻效应对磁场进行感应,广泛用于现代工业和电子产品中以感应磁场强度来测量电流、位置、方向等物理参数。
  1、功耗更低,电阻率大、工作电流小,工作电压低;
  2、精度高,灵敏度高、信噪比好、分辨率高、线性好、线性范围宽;
  3、体积小,工艺性好,磁藕合、非接触、抗干扰能力强、稳定性好,可在油污、灰尘、雨水等恶劣环境下工作;
  4、温度稳定性好,工作温度范围宽,可达200摄氏度;