什么是电流传感器?

Danisense DN1000ID current transducer

电流传感器基础知识

没有电我们该怎么办? 什么都没有 这种能源无处不在,而我们正在进行的能源转型和工业去碳化正在推动我们所有日常活动的电气化,例如电动交通。 就像任何物理量一样,如果不对其进行测量,就无法对其进行管理! 事实上,在任何过程中,测量都是监控、计量和控制系统的关键,为此需要一个电流传感器。

初级和次级电流

基本上,电流传感器是一种将我们想要测量的电流信号(称为 “一次 “电流)转换成另一种信号(称为 “二次 “电流或电压)的装置,电子控制板或仪器可以使用这种信号。 由于一次电流可能不同(交流或直流、几毫安或几千安、隔离或非隔离……),采用下述不同技术的电流传感器种类繁多。

Danisense current transducer range

磁通门电流传感器

一般来说,磁通门的原理是使用受激磁性材料线圈作为探头。 通过饱和/失饱和循环和信号处理,该线圈能够按比例测量磁场。 因此,设计电流传感器可以有多种选择。 它可以简单地取代气隙中的霍尔效应探头,或者线圈可以是撕裂的形状。

高精度

在第二种方案中,电流传感器可以达到很高的精度(几个 ppm)和很强的电磁兼容性。 如需了解更多详情,请阅读有关通量门原理的详细文章。

current transducer drawing

电流传感器如何工作?

直接测量电流是一项颇具挑战性的任务。 通常通过测量通过电流的副作用来简化这一过程,例如测量电阻分流器上产生的压降(欧姆定律)或测量初级导体周围的磁场(安培定律)。

使用电阻分流器测量电流非常简单,但要求用户中断初级电路以插入分流器,对分流器进行适当冷却,或至少对所需电流范围进行适当的分流器选型。

利用产生的磁场进行电流测量具有非接触式(即隔离式)电流测量的优点,因此无需插入电阻分流器等有损元件来中断初级电路。 电流通过一次导体时产生的磁场与外加电流成正比,因此包含了电流振幅的信息。

将测量到的磁场转化为电流幅值信息的方式取决于测量原理(链接到 “有哪些不同类型的电流传感器”),但共同的优点是电流测量与一次电源电路完全隔离,这通常会使复杂电气系统的控制和保护这一重要任务变得更容易处理。

直流电流传感器

并非所有基于安培定律的电流测量原理都能测量直流电流。 例如,电感式电流传感器和罗戈夫斯基线圈依靠交流/交变磁场在线圈中产生的电流和电压磁感应,实际上无法测量直流电流。

磁性探头

能够感应直流磁场的磁性探头,如霍尔效应探头、磁通门探头和磁阻探头,可用于制造直流电流传感器(通常称为 DCCT)。

开环和闭环电流传感器

开环和闭环实施都是可能的,但在开环 CT 中应用强直流磁场会使磁芯预磁化,从而严重影响交流电流的测量性能,同时还要考虑到普通 B-H 曲线的非线性。

交流电流传感器

交流电流传感器,又称交流电流互感器,通常简称为 “CT”,被广泛用作发电机或变电站等电网中的电流检测互感器。 它们的功能是将测量到的电流缩放到较低的水平进行测量,并提供与高压电线的重要隔离。

交流电流互感器的基本形式是由一个磁芯(通常为环形)和一根称为次级绕组的导线组成。 在环形铁芯的开口处,初级电流通过。 交流电流传感器的工作原理是法拉第感应定律,即磁通量的变化会在电感器绕组中产生感应电压。 这意味着交流电流传感器只能测量交流信号。 交流电流传感器通常是一种无源设备,与分流器一起用于感应输出信号中的次级电流。

电流传感器 – 工作原理

交流电流传感器的工作原理是法拉第感应定律,即磁通量的变化会在电感器绕组中产生感应电压。 这意味着交流电流传感器只能测量交流信号。

交流电流传感器通常是一种无源设备,与分流器一起用于感应输出信号中的次级电流。