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電流傳感器可以分為:直放式(開環(huán))電流傳感器和磁平衡式(閉環(huán))電流傳感器。
直放式(開環(huán))電流傳感器工作原理:用一環(huán)形(有時也可以是方形)導(dǎo)磁材料作成鐵心,套在被測電流流過的導(dǎo)線(也稱電流母線)上,將導(dǎo)線中電流感生的磁場聚集在鐵心中,在鐵心上開一與厚度相等的氣隙,將線性IC緊緊地夾在氣隙,當(dāng)原邊電流Ip流過一根長導(dǎo)線時,在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生一磁場,這一磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流成正比,產(chǎn)生的磁場聚集在磁環(huán)內(nèi),磁力線就集中通過鐵心中的IC,IC就輸出與被測電流成正比的輸出電壓或電流,通過磁環(huán)氣隙爾元件進行測量并放大輸出,其輸出電壓Vs精確的反映原邊電流Ip.一般的額定輸出標(biāo)定為4V.。
磁平衡式(閉環(huán))電流傳感器工作原理:磁平衡式電流傳感器也稱補償式傳感器,即原邊電流Ip在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場通過一個次級線圈電流所產(chǎn)生的磁場進行補償,其補償電流Is精確的反映原邊電流Ip,從而使器件處于檢測零磁通的工作狀態(tài),當(dāng)原邊電流Ip產(chǎn)生的磁通通過磁芯集中在磁路中,器件固定在氣隙中檢測磁通,通過繞在磁芯上的多匝線圈輸出反向的補償電流,用于抵消原邊電流Ip產(chǎn)生的磁通,使得磁路中磁通始終保持為零。
具體工作過程為:當(dāng)主回路有一電流通過時,在導(dǎo)線上產(chǎn)生的磁場被磁環(huán)聚集并感應(yīng)到器件上,電流傳感器所產(chǎn)生的信號輸出用于驅(qū)動功率管并使其導(dǎo)通,從而獲得一個補償電流Is.這一電流再通過多匝繞組產(chǎn)生磁場,該磁場與被測電流產(chǎn)生的磁場正好相反,因而補償了原來的磁場,使器件的輸出逐漸減小,當(dāng)與Ip與匝數(shù)相乘所產(chǎn)生的磁場相等時,Is不再增加,這時的器件起到指示零磁通的作用,此時可以通過Is來測試Ip.當(dāng)Ip變化時,平衡受到破壞,器件有信號輸出,即重復(fù)上述過程重新達(dá)到平衡,被測電流的任何變化都會破壞這一平衡,一旦磁場失去平衡,器件就有信號輸出,經(jīng)功率放大后,立即就有相應(yīng)的電流流過次級繞組以對失衡的磁場進行補償,從磁場失衡到再次平衡,所需的時間理論上不到1μs,這是一個動態(tài)平衡的過程,因此,從宏觀上看,次級的補償電流安匝數(shù)在任何時間都與初級被測電流的安匝數(shù)相等,器件和輔助電路產(chǎn)生的副邊補償電流準(zhǔn)確反映了原邊電流的大小,經(jīng)過特殊電路的處理,傳感器的輸出端能夠輸出精確反映原邊電流的電流變化。
JCE電流傳感器將電流信息轉(zhuǎn)化為電壓信息,此外還要將LEM檢測回來的信號轉(zhuǎn)化為適合控制芯片的電壓范圍,首先,將電壓信號變換為對稱的正負(fù)電壓,然后提供相應(yīng)的偏移,轉(zhuǎn)化到適合控制芯片的電壓范圍,JCE對a,b,c三相電流均采樣,經(jīng)檢測模塊后存放在相應(yīng)的寄存器中供主控系統(tǒng)采用。
一般采用三線制,電機定霍爾電流傳感器子三相電流和等于零,LEM元件對a,b,c三相電流均采樣,經(jīng)檢測模塊后的轉(zhuǎn)換結(jié)果作為檢測三相電流不平衡率的依據(jù),另外,在逆變器切斷輸出后可通過LEM元件對a,b,c三相電流流動情況進行檢測,以判斷功率模塊是否可靠關(guān)斷,消除安全隱患。
過載能力強:當(dāng)原邊電流超載時,可以自動保護,即使過載電流為額定值的二十倍時傳感器也不會損壞。
原邊與副邊之間的電容量是很弱的,在很多應(yīng)用模電壓的各種影響可忽略。
靈敏度高:能區(qū)分在高分量上的弱小信號,如在幾百安培的直流上能區(qū)分幾毫安的交流分量。
可靠性高:失效率λ=0.43×10-6/h,抗外磁場能力強:經(jīng)實驗在距離傳感器5~250px處的一個兩倍工作電流所產(chǎn)生的磁場干擾而引起自身的誤差≤0.5%.。
它可以測量任意波形的電流,如直流,交流,脈沖波形等,甚至可測出瞬態(tài)峰值。
原邊電路與副邊電路之間高度絕緣,絕緣耐壓一般3~6kV,特殊要求可達(dá)到6~50kV。
測量精度高:在工作溫度范圍內(nèi)精度優(yōu)于10%,該精度適用于任何波形的測量。
線性度好:優(yōu)于0.5%。
動態(tài)性能好:響應(yīng)時間小于1μs,跟蹤速度di/dt高于50A/μs。
工作頻帶寬:在0直流~100kHZ范圍內(nèi)精度能達(dá)到1%,0~5kHZ范圍內(nèi)精度提高到0.5%。
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