四、传感器型号、结构和安装方法
2、带线电流传感器
如常规电流传感器一样,一般传感器都有正极(+)、负极(-)、测量端(M)及地(0)四个管脚,但带线电流传感器则没有此四个管脚,而是有红、黑、黄、绿三根引线,分别对应于正极、负极、测量端及地。同时在大多传感器中有一内孔,测量原边电流时要将导线穿过该内孔。孔径大小与产品型号、测量电流大小有着必然的关系。
不管是什么型号的电流传感器,安装时管脚的接线应根据说明书所注情况进行相应连线。
(1)在测量交流电时,必须强制使用双极性供电电源。即传感器的正极(+)接供电电源“+VA”端,负极接电源的“-VA”端,这种接法叫双极性供电电源。同时测量端(M)通过电阻接电源“0V”端(单指零磁通式)。
(2)在测量直流电流时,可使用单极性或单相供电电源,即将正极或负极与“0V”端短接,从而形成只有一个电极相接的情况。
另外,安装时必须全面考虑产品的用途、型号、量程范围、安装环境等。比如传感器应尽量安装在利于散热的场合。
五、提高测量精度的方法
除了安装接线、即时标定校准、注意传感器的工作环境外,通过下述方法还可以提高测量精度:
1、原边导线应放置于传感器内孔中心,尽可能不要放偏;
2、原边导线尽可能完全放满传感器内孔,不要留有空隙;
3、需要测量的电流应接近于传感器的标准额定值IPN,不要相差太大。如条件所限,手头仅有一个额定值很高的传感器,而欲测量的电流值又低于额定值很多,为了提高测量精度,可以把原边导线多绕几圈,使之接近额定值。例如当用额定值100A的传感器去测量10A的电流时,为提高精度可将原边导线在传感器的内孔中心绕十圈(一般情况,NP=1;在内孔中绕一圈,NP=2;……;绕九圈,NP=10,则NP×10A=100A与传感器的额定值相等,从而可提高精度);
4、当欲测量的电流值为IPN/10的时,在25℃仍然可以有较高的精度。
六、传感器的抗干扰性
1、电磁场
霍尔效应电流传感器,利用了原边导线的电磁场原理。因此下列因素直接影响传感器是否受外部电磁场干扰。
(1)传感器附近的外部电流大小及电流频率是否变化;
(2)外部导线与传感器的距离、外部导线的形状、位置和传感器内霍尔电极的位置;
(3)安装传感器所使用的材料有无磁性;
(4)所使用的电流传感器是否屏蔽;
为了尽量减小外部电磁场的干扰,最好按上述要求安装传感器。
七、传感器标定
1、偏移电流ISO
偏移电流必须在IP=0、环境温度T≈25℃的条件下进行校准,(双极性供电)接线,且测量电压VM必须满足:
VM≦RM×ISO
2、精度
在IP=IPN(AC or DC)、环境温度T≈25℃、传感器双极性供电、RM为实际测量电阻的条件下进行测量。
3、保护性测试
(1)测量电路短路
此项测试必须在IP=IPN、环境温度T≈25℃、传感器双向供电、RM为实际应用中的电阻条件下进行,输出与地接一开关,开关应在一分钟之内合上和打开。
(2)测量电路开路
此项测试条件为IP=IPN、环境温度T≈25℃、传感器双向供电、RM是实际应用中的电阻条件下进行,输出与电阻接一开关,开关S应在一分钟之内完成闭合/打开切换动作。
(3)电源意外倒置测试
为防止电源意外倒置而使传感器损坏,在电路中专门加装了保护二极管,此项测试可使用万用表测试二极管两端,测试应在IP=0、环境温度T≈25℃、传感器不供电、不连接测量电阻的条件下进行。可使用以下两种方法测试:
第一种:万用表红表笔端接传感器“M”端,万用表黑表笔端接传感器“+”端;
第二种:万用表红表笔接传感器负极,万用表黑表笔接传感器M端;
在测试中,如万用表鸣笛,说明二极管已损坏。
八、传感器应用计算
根据图13,电流传感器的主要计算公式如下:
NPIP=NSIS; 计算原边或副边电流
VM=RMI; 计算测量电压
VS=RSIS; 计算副边电压
VA=e+VS+VM; 计算供电电压
其中,e是二极管内部和晶体管输出的压降,不同型号的传感器有不同的e值。这里我们仅以HNC-300LT为例,这种传感器的匝数比NP/NS=1/2000、标准额定电流值IPN=300A rms 、供电电压VA的范围为±12V~±15V(±5%)、副边电阻RS=30Ω ,在双极性(±VA)供电,其传感器测量量程>100A且无防止供电电源意外倒置的保护二极管的情况下,e=1V。在上述条件下: