開(kāi)合式電流傳感器
一、 開(kāi)合式傳感器
開(kāi)合式電流傳感器，在易用性方面有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，尤其是不允許中斷的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量場(chǎng)合，幾乎是固定的選擇。市面上的開(kāi)合式電流傳感器，主要基于霍爾原理或羅氏線圈，受限于工作原理，精度普遍不高，僅能實(shí)現(xiàn)1%左右。功率測(cè)量等領(lǐng)域大量需要0.1%或更高精度等級(jí)的產(chǎn)品，但目前的產(chǎn)品滿足不了性能要求。為了給客戶提供完美解決方案，湖南銀河電氣有限公司研發(fā)出SCI系列高精度開(kāi)合式電流傳感器，其精度大幅超越傳統(tǒng)開(kāi)合式方案，甚至高于主流的非開(kāi)合式方案。目前我司SCI系列開(kāi)合式傳感器的滿量程準(zhǔn)確度為0.1%和0.02%，量程涵蓋100A至5000A，測(cè)量頻率范圍從DC至數(shù)百kHz的高精度開(kāi)合式電流傳感器。
型號(hào) | 量程（A） | 孔徑（㎜） | 變比 | 準(zhǔn)確度 | |
DC | 50Hz | ||||
SCI-200 | 200 | 35 | 500:1 | 0.02% | 0.05% |
SCI-600 | 600 | 35 | 1000:1 | 0.02% | 0.05% |
SCI-1000 | 1000 | 45 | 1000:1 | 0.02% | 0.05% |
SCI-2000 | 2000 | 60 | 2000:1 | 0.02% | 0.05% |
SCI-4000 | 4000 | 90 | 4000:1 | 0.02% | 0.05% |
SCI-5000 | 5000 | 90 | 4000:1 | 0.02% | 0.05% |
表一 高精度開(kāi)合式電流傳感器選型列表（可定制）
圖一 高精度開(kāi)合式電流傳感器展示圖
二、 開(kāi)合式傳感器的設(shè)計(jì)原理
傳統(tǒng)的開(kāi)合式電流傳感器，無(wú)論是基于霍爾原理或羅氏線圈，理論上都達(dá)不到較高精度。基于霍爾原理的傳感器，即使是其中精度高的非開(kāi)合式閉環(huán)霍爾傳感器，精度上限僅約在0.3%，做成開(kāi)合式，精度會(huì)進(jìn)一步下降。羅氏線圈的缺點(diǎn)同樣是精度不高，柔性羅氏線圈僅能實(shí)現(xiàn)1%，還有其他明顯缺點(diǎn)，如不能測(cè)量直流、低頻特性不好、波形質(zhì)量不佳、有明顯的相位延遲等。
湖南銀河電氣有限公司的高精度開(kāi)合式電流傳感器，屬于直流電流變換器（Direct Coupled Current Transformer，DCCT）的一種，是新一代的隔離測(cè)量電流的裝置，可以測(cè)量直流、交流或脈沖電流，且具備高等級(jí)的測(cè)試精度。除具備隔離測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)外，它還具備測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍寬、測(cè)量精度極高、頻帶寬、響應(yīng)速度快、基本不受溫度等外部環(huán)境影響等一系列顯著的優(yōu)點(diǎn)。與上代霍爾電阻式電流傳感器相比，其在性能上有了質(zhì)的提升。
我司SCI系列傳感器的基本原理基于新型磁調(diào)制式零磁通技術(shù)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)反饋電流來(lái)補(bǔ)償母線電流對(duì)磁環(huán)的影響，實(shí)現(xiàn)測(cè)量磁環(huán)內(nèi)的零磁通狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)近乎理想的母線電流-輸出電流變比。工作原理框圖見(jiàn)圖二。
圖二 高精度開(kāi)合式電流傳感器的工作原理
SCI系列高精度開(kāi)合式電流傳感器應(yīng)用零磁通原理，通過(guò)優(yōu)越的調(diào)制解調(diào)設(shè)計(jì)思路，在原理上保障了該系列傳感器的高性能；通過(guò)高效的自恢復(fù)邏輯，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工況下的高可靠性；通過(guò)優(yōu)化工藝制作和加工流程，實(shí)現(xiàn)卓越的產(chǎn)品性能和易用性。
三、 高精度開(kāi)合式電流傳感器指標(biāo)測(cè)試
針對(duì)SCI系列高精度開(kāi)合式電流傳感器的性能測(cè)試，我司選用經(jīng)過(guò)中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院校準(zhǔn)并授予校準(zhǔn)證書的高精度電流傳感器對(duì)比測(cè)試，但由于對(duì)比法直觀性較差，我司在保障開(kāi)合式電流傳感器精度的基礎(chǔ)上，使用源表法對(duì)其測(cè)試，讓客戶一目了然。
圖三 開(kāi)合式電流傳感器SCI-600成品展示圖
我們選用量程為600A、滿量程精度指標(biāo)為0.02%的高精度開(kāi)合式電流傳感器SCI-600進(jìn)行測(cè)試。如圖三和圖四所示，我們選用我司自主研發(fā)滿量程為1500A、精度為0.01%的直流大電流源SCS-1500AU作為測(cè)試直流電流源，把八位半表作為測(cè)試表，選用電壓檔（這里我們選用Vishay系列經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)阻值為1.000006Ω的電阻作為負(fù)載電阻進(jìn)行測(cè)試）。
從圖四測(cè)試結(jié)果中可清晰得知，我司開(kāi)合式電流傳感器測(cè)試精度非常高！
圖四 SCI-600 準(zhǔn)確度為0.02%高精度開(kāi)合式電流傳感器
四、 優(yōu)勢(shì)
SCI系列開(kāi)合式電流傳感器，采用開(kāi)合式穿心結(jié)構(gòu)，提供多種測(cè)量孔徑和量程可供選擇，不需斷開(kāi)被測(cè)母線，便于安裝測(cè)量。它主要面向要求高測(cè)量準(zhǔn)確度的直流、交流以及脈沖電流測(cè)量領(lǐng)域，一次 、二次電流相互隔離，安全性能優(yōu)越。
性能特點(diǎn)
開(kāi)合式，便于安裝測(cè)量
先進(jìn)的零磁通閉環(huán)電流傳感器
出色的線性度和準(zhǔn)確度
極低的溫漂
寬頻帶和低響應(yīng)時(shí)間
原、副邊隔離測(cè)量
強(qiáng)抗干擾能力
