传感器测电流ppt课件

.电流测量，高琦2011年9月28日，常用的电流测量工具，模拟式电流计数字万用表的钳位示波器，模拟式电流计，原理：应用磁电原理工作，驱动指针运动，指针在面板上的停留位置显示度数的电流计。 使用方法： (1)使用前，请确认指针是否指向零。 (2)电流表必须串联连接在电路上。 (3)从标有“”的端子向电流计流过电流，从标有“”的端子向电流计流过电流。 (4)电流计不允许直接连接到电源的两极。 (5)被测电流的大小不得超过电流计的范围。数字万用表、原理：直流数字电压表DVM上追加转换器构成。 测定时，通过不同的转换器将测定的测定转换为直流电压，然后用数字电压表进行电压测定，可以得到测定的数值。 使用方法： (1)精通面板上各开关、按钮、插孔、旋钮等功能和操作方法。 (2)DMM在开始测量时会发生跳跃现象，因此请在显示值稳定后再读取。 不那样做的话会产生误差。 (3)测量时，红钟表的笔连接“v，”的插口，带正电荷的黑色钟表的笔连接“COM”插口，带负电。 (4)使用时一般要握住钟表的笔进行操作，手不要接触钟表的金属部分，保证安全和测量正确。 (5)每次使用仪表时，请将开关置于“OFF”位置。 钳位仪表，原理：钳位仪表(钳位仪表)是一种将电流互感器和电流计一体化的仪表，其工作原理与电流互感器的电流测量相同。 电流互感器的铁心在握住扳手时可以打开，被检测电流通过的导线可以不切断地通过铁心的开口，释放扳手时铁心关闭，通过铁心的被检测电路导线成为电流互感器的初级线圈，其中电流在二次线圈中感应电流。 连接次级线圈的电流计有测量被测量线路的电流的指示。 使用方法：(1)在测量之前机械地调整零；(2)选择合适的范围，先选择大范围，然后选择小范围，或看铭牌上的值进行估计。 (3)即使在最小范围内测量，其读数也不清楚时，请将被测量导线缠绕数圈，缠绕数以夹具中央的缠绕数为基准。 (4)测量完成后，请将切换开关放入最大微波炉。 (5)测量时，将测量的导线置于夹紧口的中央，关闭夹紧口，减少误差。 示波器，原理：示波器狭窄，利用高速电子组成的电子束，撞击涂有荧光物质的屏幕，可以形成小光点。 根据被测量信号，电子束就像笔尖一样，可以在画面上描绘出被测量信号瞬时值的变化曲线。 示波器可以用来观察各种信号幅度的时间变化的波形曲线，用以测量各种电量。 使用方法：示波器测量为电压测量法，与电压表相似，具有高输入电阻，不能与电路串联测量。 当示波器测量电路中的电流时，通常可以在不影响电路操作的前提下，将小电阻串联(例如，1欧姆)到电路上，并通过测量该电阻上的电压降，来对电流进行换算。 这一欧姆的电阻称为“采样电阻”。 测量电流的传感器、(1)变流器(2)霍尔传感器(3)采样电阻(4)光纤电流传感器、变流器、原理：变流器的原理基于电磁感应原理。 变流器由闭合的铁心和绕组组成。 由于该一次线圈的匝数少，与想测量的电流的线路串联，所以线路的所有电流多流过，二次线圈的匝数比较多，由于与测量器和保护电路串联连接，所以在变流器工作时，该二次电路总是闭合，所以测量器和保护电路的串联绕组作用：变流器的作用，可以将数值大的一次电流以一定的变比转换为数值小的二次电流，用于保护测量等用途。 如果变比为400/5的变流器，实际上可以把400A的电流变为5A的电流。 接线方法：1)变流器的接线应遵守串联原则。 也就是说，初级线圈电阻与被测量电路串联，次级线圈电阻与所有的仪表负载变流器串联。 2 )根据被测定电流的大小，选择适当的变化，误差就会变大。 另外，二次侧的一端必须接地，在绝缘一度破损的情况下，为了避免一次侧高压侵入二次低压侧而引起人身和设备事故。 3 )次级方绝对不允许开放。 一旦开路，一次侧电流I1全部成为磁化电流，m和E2急剧增加，铁心过度饱和磁化，发热严重，线圈烧损，与此同时，磁路过度饱和磁化，误差变大。 变流器正常工作时，二次侧近似短路，突然开路时，励磁电动势从数值小的值急剧变化为大的值，铁心中的磁通呈现严重饱和的平顶波，因此二次侧线圈在磁通过时会引起高的尖顶波，其值达到数千至数万伏特4 )变流器的接线方式由所连接的负载的运转要求决定。 最常用的接线方式为单相、三相星形和不完全星形，变流器的分类(1)测量用变流器的原理：测量交流电流的大电流时，为了便于二次计的测量，需要转换为比较统一的电流(在我国，变流器的二次额定规定为5A或1A )，并且线路上的电压比较高变流器起到变流器和电隔离的作用。 电力系统的仪表、继电器保护等二次设备是获取电气一次电路的电流信息的传感器，变流器将高电流转换成比例的低电流，变流器在一次系统上连接一次侧，二次侧连接仪表、继电器保护等。 测量方法：变流器的1次侧只有1数匝，导线的截面积大，突入被测量电路。 与2次侧的匝数多、导线细、阻抗小的仪表(电流计/电表的电流线圈)构成闭路。 变流器的运行状况相当于2次侧短路的变压器，忽略励磁电流，I1N1=I2N2。 将变流器一次绕组电流I1和二次绕组I2的电流比称为实际电流比I1/I2=N2/N1=k . (2)保护用变流器保护用变流器主要与继电器装置合作，在线路发生短路、过载等故障时，给继电器装置提供信号断路故障电路，保护供电系统的安全。 保护用微小变流器的工作条件与测定用变流器完全不同，保护用变流器在比正常电流大几倍十倍的电流下才开始有效工作。 保护用变压器的主要要求：1.绝缘可靠。 2 .足够大的精确限制值系数。 3 .充分的热稳定性和动态稳定性。使用注意事项变流器运行时，副边不允许开放。 一旦开路，一次侧电流就会变成励磁电流，磁通和二次侧电压大大超过正常值，威胁到人身和设备的安全。 因此，不允许在变流器的副边电路上连接保险丝，运转时不旁路就取下电流计和继电器等设备。 霍尔传感器，1 .工作原理：霍尔传感器是由霍尔效应制成的磁场传感器。 2 .霍尔效应：对导体施加与电流方向垂直的磁场时，导线中的电子和空穴受到不同方向的洛伦兹力，聚集在不同方向上，在聚集的电子和空穴之间产生电场，该电场使后电子空穴受到电力，平衡由磁场产生的洛伦兹力，后电子空穴产生的内置电压称为霍尔电压。霍尔电位UH霍尔系数灵敏度系数电流和磁场的角度的结论： (1)霍尔电位与I、b成比例(2)灵敏度与电荷密度成比例，与材料的厚度成反比例霍尔电位-磁场特性UH-I:B0.5T，线性良好输入输出电阻-磁场特性R-B :磁场增加，内部电阻增大. 4 .霍尔电流传感器测量原理：原理：电流流过长直线导线时，在导线的周围产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流的大小成比例，该磁场由软磁性材料收集，霍尔元件能检测出的磁场的变化与霍尔元件的输出电压信号有良好的线性关系，因此， 利用霍尔元件测量的输出信号，导线中的电流大小： IBVH式： b是导线中流过电流后产生的磁感应强度I，通过导线的电流VH是霍尔元件在磁场b中产生的霍尔电压。 一旦选择了适当的比例系数，上述关系可以表示为： 霍尔输出电压信号VH的处理虽然设计了很多电路，但总体上分为开路霍尔电流传感器两种，另一种是闭环霍尔电流传感器。 霍尔电流传感器的分类： (1)开路电流传感器的原理：电流传感器的铁心夹着流过电流的导线，导线中流过的电流越大，产生的磁感应强度b也越大，霍尔元件产生的霍尔电位与流过被测定导线的电流成比例。 因为直流和交流都产生霍尔电位，所以霍尔电流传感器有取代变流器的倾向。 霍尔电流传感器中，NP被定义为“一次线圈”的卷数，一般NP=1的NS是制造商设定的“二次侧线圈的卷数”。 因此，可以根据霍尔电流传感器的额定技术参数和输出电流IS计算被测量电流。 霍尔元件的输出电压用运算放大器直接信号放大，得到必要的信号电压，根据电压值标定一边的被测量电流的大小。 开路霍尔传感器的优缺点：电路形式简单成本较低的缺点：精度、线性度差，响应时间慢，温度漂移大。 (2)闭环霍尔电流传感器的原理：闭环霍尔电流传感器的工作原理是磁平衡式，即一次侧电流(IN )产生的磁场被一次侧线圈的电流(IM )产生的磁场补偿，霍尔元件总是处于检测零磁通的工作状态。 原来的副边补偿电流产生的磁场在磁芯平衡时： NIN=nIM式： n是原来的线圈的匝数IN，一次侧电流n是副边的线圈的匝数IM是副边补偿电流。 根据以上的式子，知道传感器的1次侧和2次侧线圈的匝数时，通过测量2次侧补偿电流IM的大小，推定1次侧电流IN的值，实现了1次侧电流的隔离测定。 采样电阻，图是电流控制系统的原理图，即采样电阻。 根据欧盟定律，可以求出这一点的电流值。 采样电阻一般使用精密电阻，电阻值低，精度高，一般电阻值精度在1%以内，在更高的用途中采用0.01%精度的电阻。 (1)采样电阻的工作原理：采样电阻也称为电流感应电阻，电流检测电阻。 简单地说，是电阻值小的电阻，与电路串联连接，将电流转换为电压信号进行测量。 采样电阻功能作为参考，通常用于反馈电路，以稳定电源电路为例，为了保持输出电压恒定，请参考输出电压的一部分电压。 一般用于电源产品，或者电子、数码、机电产品的电源部分，功能强。 在很多电子产品中采样电阻很常见。(2)采样电阻的优缺点：电阻采样必须将电阻与被测电路连接，不管电阻多小对电路都有微小的影响，但采取温度漂移、噪声系数小的电阻后，仔细设计电路就能得到相当高的精度。光纤传感器、(1)输电线路是电力系统的重要组成部分，其正确性关系到电网的稳定运行。 随着电网运行等级的提高，输电线路各参数的测量变得特别重要，其中输电线路传输电流的大小是值得关注的重点。 因为基于传统电磁原理的变流器不能满足实际测量的需要。 因此，针对输电线路的传输电流，提出了基于电流热效应和光纤荧光测量技术的测量系统，实现了5001000A以上大电流的在线测量和分析。 是光纤传感器。 (2)原理：光纤变流器检测系统按电压电平分为两部分：高压侧和低压侧。 高压侧