要回答这个问题,让我们以 DS50ID 电流传感器为例。
在数据表中,我们可以找到以下信息。
下图显示了与一次电流有关的各项数据。
电流传感器可在绿色范围内运行。
1 V 模块是纯被动的,带有一个测量电阻。
而 10 V 模块则有一个有源放大电路。
因此,1 V 模块没有偏移误差,可以说在这方面更为精确。
比率误差也略小于 10 V 模块。
接口单元 DSSIU-6-1U-V 的数据表中显示了这些数据。
https://danisense.com/products/dssiu-6-1u-v/datasheet/
然而,电磁干扰和所选测量仪器信噪比差会抵消这一优势。
因此,客户应自行权衡 1V 和 10V 输出模块的利弊。
数据表中提供了计算电流传感器精度的所有数据。
计算是针对 DS200UB-10V 进行的。
如果是混合信号,则应计算每个频率成分的精度。
在本例中,我们将计算直流信号的精度。
因此,我们使用频率低于 10 Hz 的指定精度数据(<10 Hz)。
总比率误差可按下式计算。
第 3 页的数据表中提到了这个公式。
数据表中的数据如下。
如果我们现在计算 10 A 的振幅精度,方程式如下。
如果您测量的一次电流为 10 A,而您的测量设备已考虑到电流传感器的传输比率
二次电压为
如果您有一个没有任何振幅误差的理想电流传感器。
但我们计算出的 .
This means that your measuring device shows a voltage between the following calculated values.
瞬时值为 10 A 时的振幅误差百分比可计算如下。
通过补偿偏移误差,可以减小比率误差。
现在可以计算出任何初级电流的比率误差。
即使是非常小的数值。
请注意,初级电流越小,比率误差越大。
数据表中规定,频率低于 10 Hz 的相位差为 0.01°。
如下图所示。
这取决于模拟数字转换器 – ADC 的分辨率 m(比特)。
这决定了可通过 计算的级数 M。
例如,假设 DS50UB-10V 信号输入的测量范围指定为 。
如果现在有 +50 A 的直流电流流过 DS50UB-10V,则电流传感器二次侧的电压为 10 V,变换比定义为 V/A = 1/5。
使用更高分辨率的 ADC 通常会提高对低噪声元件、屏蔽和接地概念的要求。
因此,这些都是数学数值。
功率分析仪通常使用以下基本公式计算有功功率。
因此,将电压 v(t) 和电流 i(t) 的数字化瞬时值相乘,然后在规定的时间窗口内将结果相加。
基本上,直流分量、所有谐波和非谐波分量,直至功率分析仪的带宽限制或滤波器截止频率都会被考虑在内。
功率分析仪的截止频率是指应用于输入通道的测量信号的通带和阻带之间的边界频率。
通带包括滤波器允许通过的频率范围(最小衰减),而截止频率则包括滤波器拒绝通过的频率范围(高衰减)。
截止频率有时被认为是滤波器响应中过渡带和通带的交汇点,例如,在输入电平不变的情况下,滤波器输出电平下降/上升 50%(即 ±3dB,因为下降/上升 3 dB 大约相当于半功率)的点。
有时也称为半功率或 ±3 dB 频率。
滤波器的阻带主要是指滤波器所抑制的频率段。
它以滤波器达到所需的抑制水平为起点。
测量通道的输入信号在截止频率处阻尼为 -3 dB。
该截止频率以上的所有频率成分或噪声信号都会受到阻尼。
由于低通滤波器会产生时间延迟,因此所有交互通道都应具有相同的滤波器特性。
否则,测量设备的内部软件必须为不同类型的滤波器补偿额外的时间延迟。
如果在连接电缆上可能发生反射,例如在测量高频信号或陡峭脉冲时,则需要在测量通道中安装一个与同轴电缆特性阻抗相等的 50 欧姆电阻。
如果在电缆的一端或两端没有这样的终端,反射波可能会在电缆中来回运行数次。
这样测量信号就会严重失真。
一般建议电压信号使用 1 欧姆以上的高阻抗输入。
通过测量设备中高阻抗电阻器的不必要电流会保持在很低的水平,从而减少对我们规定精度的负面影响。
如今,开关电源等非线性负载不仅会造成电网谐波失真,通常还会产生电磁辐射。
例如,绕组元件会产生磁杂散场,具有高脉冲电压的导体会产生电杂散场。
这些磁场会耦合到电流传感器中。
示波器可用于记录这些振荡。
在 DS50UB-10V 未连接电源和外壳未出土的情况下,可通过 BNC 连接检测到约 44 MHz 的振荡。
通过 BNC 连接可以检测到约 44 MHz 的振荡。
该振荡对应的初级电流峰值约为 20 mA。
20 mA。
测量是在标准的家用办公桌上进行的。
干扰超出了电流互感器 500 kHz 的指定带宽。
一位数 MHz 范围内的低通滤波器可以显著减少这种干扰。
实验室设备中总会用到电源装置。
除笔记本电脑外,示波器等测量设备也需要一个能将交流电转换为直流电的电源装置。
为了使内部变压器尽可能小,市电电压被逆变为高频。
这就产生了电磁辐射,例如可以用短路的示波器探头对其进行定性检测。
例如,这种辐射可以穿过电流传感器的内孔,因此可以在次级信号中识别出来。
振荡频率约为
在上图中可以看到频率为 3.33 MHz 的振荡。
电流传感器的输出端没有低通滤波器,因此这些信号通常不会衰减。
在示波器应用中,建议使用可对输入信号进行滤波的示波器,以尽量减少高频干扰。
是的,没错。
通常可以看到数据表中规定的电流传感器的激励频率。
例如,DS50UB-10V 的激励频率为 31.25 kHz。
这种振荡是直流电源电流的一部分。
外半径 – 内半径 = 电流传感器外壳到回流导体或邻近导体的距离。
由于我们的电流传感器采用了特殊的磁芯设计,负责检测直流电流的磁通门元件可屏蔽电磁场。
改变与返回导体的距离会影响 ppm 范围内的精度。
当然,增加与回流导体或其他潜在干扰源的距离总是有好处的。
在许多情况下,电流传感器的指定带宽低于测量设备的带宽。
传输到二次侧的信号分量如果高于电流互感器的指定带宽,就会被明显放大或衰减。
电流互感器的带宽不受具有相应截止频率的低通滤波器的限制。
根据 Danisense 数据表,所有电流传感器都有指定的带宽。
该值可在第 2 页找到。
在电流传感器的指定带宽和截止频率之间的范围内,干扰信号或初级信号中的高频成分可能会被电流传感器放大或衰减,这可能会伪造测量值。
这是达尼森电流传感器的预期行为。
由于缺少电源,电流传感器暂时无法将磁芯中的磁通密度调节为 0。
因此,这种电流传感器也被称为零磁通电流传感器。
如果不关闭初级电流,它将继续产生磁场,从而在铁芯中产生磁通。
如果插入 DSUB 电缆使电流传感器恢复工作,则绿色 LED 灯将保持黑暗,设备仍处于故障状态。
这是因为在传感器接通之前存在初级电流,磁通门检测器处于饱和状态,因此传感器控制器无法抵消/消除铁芯内的磁场。
结果可能是磁芯的偏移误差/磁化较大。
为了再次达到规定的误差值,只有在电流传感器的电源正确无误的情况下才能接通一次电流。
只有这样才能保证铁芯不产生剩磁。
如果在测试运行期间意外断开了 DSUB 电缆与电流传感器的连接,然后又重新连接,则必须将一次电流设为零。
之后,电流转换器应重新按预期工作。
是的。
手册第 22 页详细解释了磁通门传感器的特性。
然后,电流传感器将重新正常工作。
一般来说,如果测量的初级电流较小,可以增大欧姆电阻。
在大多数数据手册中,您都可以找到图 2。
如果在使用高欧姆负载电阻时初级电流升高,负载电阻两端的电压就会升高,到某一时刻,转换器中的继电器就会将转换器关闭。
其机理是,当负载电阻上的高压接近 DCCT 的电源电压时,DCCT 中的运算放大器无法获得更多电流,磁芯将退出零磁通运行,即磁通门检测器将达到饱和。
这将导致继电器关闭传感器输出。
传感器不应损坏。
这是电流传感器的预期行为。 原因是要将传感器的偏移误差控制在规定范围内。
磁通门检测器处于饱和状态,无法控制补偿电流,因此继电器触点闭合并短路绕组,以保护电子设备。