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  • 如何轻松设计一个电流互感器

    如何轻松设计一个电流互感器

    电流互感器与一般的电压变压器的区别在什么地方呢?这个问题即使是资深的磁性元件设计人员也很难回答。基本的区别在于:变压器试图把电压从原边变换到副边,而电流互感器试图把电流从原边变换到副边。电流互感器的电压大小由负载决定。 我们通过一个实际的设计例子,可以更好地理解电流互感器的工作原理。 假设用电流互感器测量变换器的原边电流,原边10A电流对应1V电压。当然,我们可以用一个1V/10A=100mΩ的电阻来测量,但是电阻将造成的损耗为1V×10A=10W,这么大的损耗对几乎所有的设计来说都是不能接受的。所以,要选用电流互感器,如图1所示。 当然,为了减少绕组电阻,我们把原边的匝数取为1匝,同时为了使电流降到一个比较低的水平,副边匝数应该比较多。如果副边匝数为N,由欧姆定律可得(10/N)R=1V,在电阻中消耗的功率为P=(1V)^2/R。我们假设消耗的功率为50mW(也就是说,我们可以使用100mW规格的电阻),这就要求R不得小于20Ω,如果采用20Ω的电阻,由欧姆定律可得副边匝数N=200。 现在我们来看磁芯,假设二极管是普通的一般的二极管,通态电压大约为1V,电流为10A/200=50mA。互感器输出电压为1V,加上二极管的通态电压1V,总电压大约2V。250kHz频率工作时,磁芯上的磁感应强度不会超过 其中4us为一个周期的时间,实际肯定是不到一个周期的。       由于原边流过电流的时间不可能超过开关周期(否则,磁芯无法复位)。因此Ae可以很小,而B也不会很大。这个例子里磁芯的尺寸不能通过损耗要求或磁通饱和要求来确定,更大的可能是由原副边之间的隔离电压来确定。如果隔离电压没有要求,磁芯的大小一般由200匝的绕组所占体积来确定。你可以用40号的导线流过500mA的峰值电流,但是这种导线实在太细,一般的变压器厂家不会为你绕制。 实用提示 除非一定要用,一般情况下不要使用规格小于36号线的导线。     现在我们来分析为什么不能用电压变压器来替代电流互感器?已经知道副边电压只有2V,因此原边电压为2V/200=100mV。如果输入直流电压为48V,那么电流互感器原边10mV电压对48V电压来说是微不足道的——那样你可以在副边得到50mA的电流,而对原边几乎没有什么影响。假设另一种情况(不现实的),原边的输入直流电压只有5mV,那么互感器的原边不可能有10mV的电压,同时由于原边阻抗(如反射副边阻抗)也比较大,决定了副边根本不可能产生50mA的电流。即使整个5mV电压全部加在原边,副边也只能产生200×5mV=1V的电压:不能在转换电阻上产生足够的电压。因此,电压变压器只能用作变压器,不能用来检测电流。 从另外一个角度来看:虽然输入电源的电压为48V时,但是流过电流互感器电流的大小不是由原边的这个48V电压决定的,而是其他因素决定的。 电流互感器是有阻抗限制的电压变压器。 最后,我们来看一下电流互感器的误差情况怎么样?答案在于电流互感器的基本定义上:感应的是电流。

    时间:2019-11-26 关键词: 变换器 电流互感器 电源资讯

  • 什么是电流互感器?如何设计一个电流互感器?

    什么是电流互感器?如何设计一个电流互感器?

    使用电流互感器可以减小测量变换器原边电流时的损耗,比如大功率开关电源,由于电流过大所以需要使用电流互感线圈来监测电流以减少损耗。 电流互感器与一般的电压变压器的区别在什么地方呢?这个问题即使是资深的磁性元件设计人员也很难回答。基本的区别在于:变压器试图把电压从原边变换到副边,而电流互感器试图把电流从原边变换到副边。电流互感器的电压大小由负载决定。 我们通过一个实际的设计例子,可以更好地理解电流互感器的工作原理。 假设用电流互感器测量变换器的原边电流,原边10A电流对应1V电压。当然,我们可以用一个1V/10A=100mΩ的电阻来测量,但是电阻将造成的损耗为1V×10A=10W,这么大的损耗对几乎所有的设计来说都是不能接受的。所以,要选用电流互感器,如图1所示。 图1 用电流检测互感器减小损耗 当然,为了减少绕组电阻,我们把原边的匝数取为1匝,同时为了使电流降到一个比较低的水平,副边匝数应该比较多。如果副边匝数为N,由欧姆定律可得(10/N)R=1V,在电阻中消耗的功率为P=(1V)^2/R。我们假设消耗的功率为50mW(也就是说,我们可以使用100mW规格的电阻),这就要求R不得小于20Ω,如果采用20Ω的电阻,由欧姆定律可得副边匝数N=200。 现在我们来看磁芯,假设二极管是普通的一般的二极管,通态电压大约为1V,电流为10A/200=50mA。互感器输出电压为1V,加上二极管的通态电压1V,总电压大约2V。250kHz频率工作时,磁芯上的磁感应强度不会超过     其中4us为一个周期的时间,实际肯定是不到一个周期的。 由于原边流过电流的时间不可能超过开关周期(否则,磁芯无法复位)。因此Ae可以很小,而B也不会很大。这个例子里磁芯的尺寸不能通过损耗要求或磁通饱和要求来确定,更大的可能是由原副边之间的隔离电压来确定。如果隔离电压没有要求,磁芯的大小一般由200匝的绕组所占体积来确定。 你可以用40号的导线流过500mA的峰值电流,但是这种导线实在太细,一般的变压器厂家不会为你绕制。实用提示:除非一定要用,一般情况下不要使用规格小于36号线的导线。 现在我们来分析为什么不能用电压变压器来替代电流互感器?已经知道副边电压只有2V,因此原边电压为2V/200=100mV。如果输入直流电压为48V,那么电流互感器原边10mV电压对48V电压来说是微不足道的——那样你可以在副边得到50mA的电流,而对原边几乎没有什么影响。 假设另一种情况(不现实的),原边的输入直流电压只有5mV,那么互感器的原边不可能有10mV的电压,同时由于原边阻抗(如反射副边阻抗)也比较大,决定了副边根本不可能产生50mA的电流。 即使整个5mV电压全部加在原边,副边也只能产生200×5mV=1V的电压:不能在转换电阻上产生足够的电压。因此,电压变压器只能用作变压器,不能用来检测电流。 从另外一个角度来看:虽然输入电源的电压为48V时,但是流过电流互感器电流的大小不是由原边的这个48V电压决定的,而是其他因素决定的。 电流互感器是有阻抗限制的电压变压器。 最后,我们来看一下电流互感器的误差情况怎么样?答案在于电流互感器的基本定义上:感应的是电流。 实用提示 电流互感中的二极管和副边绕组的电阻不会影响电流的测量,因为(只要阻抗不是无穷大)串联电路中电流处处相等,与串联的元件无关。 实际工作中,是不是使用肖特基二极管作为整流二极管是没有关系的:二极管的低通态电压只影响变压器,不会影响电流互感器。 如果互感器副边的电感太小,测量误差将会增大。也就是激磁电感太小,假设我们要求测量电流的最大误差为1%,原边电流为10A,那么副边电流就是50mA,这就意味着要求激磁电流(副边)应该小于50mA×1%=500μA。激磁电流没有流过转换电阻,我们也无法检测到这个电流,这样误差就增大了。我们可以算出副边电感的最小值 现在的匝数为200,我们需要AL=16mH/200=400nH的磁环,用普通的小铁氧体磁环就可以了,这种铁氧体磁环是很容易找到的。  

    时间:2019-08-17 关键词: 电源技术解析 变压器 电流互感器

  • 智能电表系统中互感器的作用

    智能电表系统中互感器的作用

    零线排上的电流互感器的主要作用,就是用来检测零线回路的实际工作中的电流。这种电流互感器与人们使用的普通电流互感器的工作原理是一样的,不过它的精度与误差要求特别高,其测量误差不超过±1%,一般电器市场根本没有卖的。 这是国家电网为了适应智能电网与智能终端设备,来实时监控大中型企业和电力用户的一种手段。 由于大中型用电户的负载大,所以采用在低压配电屏中的零线汇流排中安装“零线电流互感器”来检测三相负载流经零线的电流,然后将采集的电流信号送给专用电能计量芯片,进行数据分析统计。与此同时电压采用信号也同时送入电能计量芯片。由微处理器进行数据处理,利用载波通讯及时反馈给供电公司的服务器。下面是一个供电公司智能防盗、计量的工作原理结构图。 这种智能计量装置采用微处理器和专门用于电能计量的芯片。它具有功能完善、计量精度高等等特点。而对于单相220V的用电用户来说,现在的智能电能表在其内部结构中都已经安装了“零线电流互感器”。为了提高智能电能表的技术防护能力,在电源进、出相线短接的情况下,它能够检测流过电能表的零线回路中的电流。而且国家电网在技术规范要求中明确提出,所有的智能电能表都必须安装有零线电流互感器测量、记录的功能。请看下图所示 电工学中指出,对于单相负载(即相线与零线),流入相线电流和流出零线电流是一致的,根据这个原理就可以在智能电能表的零线回路中,串联一个电流互感器(如上图2所示),来进行电流采样,再送给微处理器进行数据比较分析,通过比较相线与零线的电流不平衡度,就可以判别智能电能表的使用状态或工作情况,必要时可以远程控制电能表中的负荷开关跳闸。 不要小看这个零线电流互感器的作用,在现在的智能电能表中,通过电能表的自检测,如果遇到相线和零线电流严重不平衡,并且通过电能表内部预置的设置,可以判断单相用户是否违章用电,并且产生报警信号提示给用户或者自动控制将电能表内部停止供电。以上就是零线电流互感器的工作原理与作用。

    时间:2019-07-25 关键词: 电源技术解析 智能电表 电流互感器 零线

  • 解析互感器及其误差原因与补偿方法

    解析互感器及其误差原因与补偿方法

    互感器(instrument transformer)是按比例变换电压或电流的设备。其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压(100V)或标准小电流(5A或1A,均指额定值),以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时互感器还可用来隔开高电压系统,以保证人身和设备的安全。按比例变换电压或电流的设备。 结构原理普通电流互感器结构原理:电流互感器的结构较为简单,由相互绝缘的一次绕组、二次绕组、铁心以及构架、壳体、接线端子等组成。其工作原理与变压器基本相同,一次绕组的匝数(N1)较少,直接串联于电源线路中,一次负荷电流()通过一次绕组时,产生的交变磁通感应产生按比例减小的二次电流();二次绕组的匝数(N2)较多,与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷(Z)串联形成闭合回路,由于一次绕组与二次绕组有相等的安培匝数,I1N1=I2N2,电流互感器额定电流比电流互感器实际运行中负荷阻抗很小,二次绕组接近于短路状态,相当于一个短路运行的变压器。穿心式电流互感器其本身结构不设一次绕组,载流(负荷电流)导线由L1至L2穿过由硅钢片擀卷制成的圆形(或其他形状)铁心起一次绕组作用。二次绕组直接均匀地缠绕在圆形铁心上,与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷串联形成闭合回路,由于穿心式电流互感器不设一次绕组,其变比根据一次绕组穿过互感器铁心中的匝数确定,穿心匝数越多,变比越小;反之,穿心匝数越少,变比越大,额定电流比:式中I1——穿心一匝时一次额定电流; n——穿心匝数。多抽头电流互感器。这种型号的电流互感器,一次绕组不变,在绕制二次绕组时,增加几个抽头,以获得多个不同变比。它具有一个铁心和一个匝数固定的一次绕组,其二次绕组用绝缘铜线绕在套装于铁心上的绝缘筒上,将不同变比的二次绕组抽头引出,接在接线端子座上,每个抽头设置各自的接线端子,这样就形成了多个变比,此种电流互感器的优点是可以根据负荷电流变比,调换二次接线端子的接线来改变变比,而不需要更换电流互感器,给使用提供了方便。不同变比电流互感器。这种型号的电流互感器具有同一个铁心和一次绕组,而二次绕组则分为两个匝数不同、各自独立的绕组,以满足同一负荷电流情况下不同变比、不同准确度等级的需要,例如在同一负荷情况下,为了保证电能计量准确,要求变比较小一些(以满足负荷电流在一次额定值的2/3左右),准确度等级高一些(如1K1.1K2为200/5.0.2级);而用电设备的继电保护,考虑到故障电流的保护系数较大,则要求变比较大一些,准确度等级可以稍低一点(如2K1.2K2为300/5.1级)。一次绕组可调,二次多绕组电流互感器。这种电流互感器的特点是变比量程多,而且可以变更,多见于高压电流互感器。其一次绕组分为两段,分别穿过互感器的铁心,二次绕组分为两个带抽头的、不同准确度等级的独立绕组。一次绕组与装置在互感器外侧的连接片连接,通过变更连接片的位置,使一次绕组形成串联或并联接线,从而改变一次绕组的匝数,以获得不同的变比。带抽头的二次绕组自身分为两个不同变比和不同准确度等级的绕组,随着一次绕组连接片位置的变更,一次绕组匝数相应改变,其变比也随之改变,这样就形成了多量程的变比。带抽头的二次独立绕组的不同变比和不同准确度等级,可以分别应用于电能计量、指示仪表、变送器、继电保护等,以满足各自不同的使用要求。组合式电流电压互感器。组合式互感器由电流互感器和电压互感器组合而成,多安装于高压计量箱、柜,用作计量电能或用作用电设备继电保护装置的电源。组合式电流电压互感器是将两台或三台电流互感器的一次、二次绕组及铁心和电压互感器的一、二次绕组及铁心,固定在钢体构架上,浸入装有变压器油的箱体内,其一、二次绕组出线均引出,接在箱体外的高、低压瓷瓶上,形成绝缘、封闭的整体。一次侧与供电线路连接,二次侧与计量装置或继电保护装置连接。根据不同的需要,组合式电流电压互感器分为V/V接线和Y/Y接线两种,以计量三相负荷平衡或不平衡时的电能。误差测量直流法用1.5~3V干电池将其正极接于互感器的一次线圈L1,L2接负极,互感器的二次侧K1接毫安表正极,负极接K2,接好线后,将K合上毫安表指针正偏,拉开后毫安表指针负偏,说明互感器接在电池正极上的端头与接在毫安表正端的端头为同极性。1.K1为同极性即互感器为减极性。如指针摆动与上述相反为加极性。交流法补偿量如下:Δf=Nx/(N2-Nx)×100%匝数补偿只对比差起到补偿作用,补偿量与二次负荷和电流大小无关。补偿匝数一般只有几匝,匝数补偿应计算电流低端二次阻抗最大时,和电流高端二次阻抗最小时误差。对于高精度的微型电流互感器匝数补偿那怕只补偿1匝,就会补偿过量。这时可以采用半匝或分数匝补偿。但是电流互感器的匝数是以通过铁芯窗口的封闭回路计算的,电流互感器的匝数是一匝一匝计算的,不存在半匝的情况。采用半匝或分数匝补偿必须采用辅助手段如:双绕组、双铁芯等。辅助铁芯补偿对比差、角差都起到补偿作用,但辅助铁芯补偿的方法制作工艺比较复杂。电容补偿,直接在二次绕组两端并联电容就可以。其对比差起正补偿作用,补偿大小与二次负荷Z=RiX中X分量成正比,与补偿电容大小成正比;对角差都起到负补偿,补偿大小与二次负荷Z=RiX中R分量成正比,与补偿电容大小成正比。电容补偿是一种比较理想的补偿方法。在微型精密电流互感器中,一般二次绕组直接接运放的电流/电压变换,其二次阻抗基本为0,此时电容补偿的作用就比较小。一般可以在电流/电压变换阶段增加移相电路可以解决角差问题。用户可以根据电流互感器出厂时所带的该互感器的检验报告中检验误差数据进行调整计算移相电路。(1) 一次侧电流对误差的影响:在互感器的运行中,当一次电流在5%~120%Ib由小递增时、铁芯中的磁通密度也在按比例,互感器的比差、角差会随电流的而减少,但比差的变化较少、而角差的变化较大。当一次电流超过120%Ib时、运行中的互感器会产生磁饱和而引起严重的负超差。当一次电流小于5%Ib时、互感器的磁场强度h很小,磁通密度就更小,因而引起正误差。(2) 二次负载对误差的影响:互感器在设计制造过程中都规定了额定的上、下限负载值,也所接连的二次负载在允许范围内才能保证互感器的准确运行。互感器的误差与二次负载的大小成正比,当二次负载增大时,互感器铁芯的磁通密度也会增强,导致比、角误差向负值变化。当互感器所接二次负载小于下限定值时,误差向正超差变化。(3) 线圈匝数对误差的影响:互感器的误差与二次绕组匝数的平方成反比。当二次绕组的匝数时,就能减少互感器的误差,但是、随着二次绕组匝数的,二次绕组的内阻抗也逐步增大,这在程度上又限制了误差的下降。在确保互感器准确度符合要求的前题下,绕组的匝数应愈少愈好。(4) 平均磁路长度对误差的影响:互感器的误差与平均磁路长度成反比。铁芯磁路长度愈少,互感器的误差也就愈小,当铁芯增大、磁路加长、误差会随着。互感器应选择合适的铁芯尺寸,把磁路长度控制在规定的范围内。(5) 铁芯截面对误差的影响:互感器的误差与铁芯的截面积成反比。当铁芯截面积时可减少互感器的误差。上随着铁芯截面积的加大,铁芯导磁率反而下降,铁芯的平均磁路长度也随着,会导致二次线圈的内阻抗加大。、在设计制造互感器时要选择好铁芯的高度和宽度,对于叠片式铁芯、选择高度h稍大于宽度b。对于环型式铁芯、因其内径要比外径小,铁芯的选择为1.5b≤h≤2b较合适。(6) 铁芯材料对误差的影响:互感器的误差与铁芯的导磁率成反比。铁芯选用的材料愈好,导磁率就愈高、铁芯的尺寸就能减的愈少。要想缩小互感器的整体尺寸,选择品质优良的铁芯材料才是主要途径。2影响互感器误差的原因(1) 一次电压对误差的影响:在二次负载恒定下,一次电压的变化会对互感器的比、角差造成影响。当一次电压大于额定值时,互感器的误差将向正方向变化。(2) 二次负载对误差的影响:互感器的二次负载与误差成正比。当二次负载或减少时,与之有关的比、角差会发生变化,互感器的二次负戴不能超过给定准确等级的额定量为限。(3) 绕组阻抗对误差的影响:互感器的准确度与一次、二次绕组的阻抗成反比。当绕组的阻抗加大时,互感器的准确度随着降低。互感器的磁化电流也对准确度产生的影响。3 互感器误差的补偿(1)互感器误差的补偿:①匝数补偿:我们从及I1W1=I2W2=两式可知、互感器的电流与匝数成反比。如若二次绕组比额定匝数W少绕WX匝,WX要补的匝数,当匝数补偿后二次侧电流将成反比例增大而达到补偿误差的目的。②磁分路补偿:在双铁芯补偿中,只补偿匝数,虽然在10%Ib时对TA的误差能进行理想补偿。但为补偿数值的恒定,考虑磁分路的补偿、也相应减少辅助铁芯的戴面积。③磁分路短路匝补偿:互感器的角差,是在10%Ib以下时变化较大,当采用磁分路补偿时,在对互感器的比差进行补偿的也对角差起到补偿作用。(2) 互感器误差的补偿:①减少绕组的阻抗和电抗,互感器的一、二次线圈导线截面积应按0.4~0.8A/mm2来选择。因电阻、阻抗与线圈每匝的长度成反比,为尽量缩小每匝长度、应采用园型铁芯为好。②减少互感器的误差,铁芯内的磁通密度应取小。选择优质的铁芯材料,铁芯的连接紧凑,这可减少互感器的误差和空载电流及铁芯的损耗。③为提高互感器的比差准确度,我们可适当调节一次绕组的线圈匝数。要想改进角差的准确度,我们可一次绕组的线径。当互感器的比差为负超差时,可适当减少一次绕组的匝数,使二次负载等于给定准确等级下额定容量一半时,差比值接近为零。当角差为正超差时,可适当减少一次绕组的线径(例如0.23mm2改用0.21mm2线径)。

    时间:2018-10-31 关键词: 转换器 电源技术解析 电流互感器 二次绕组

  • 解答电流互感器中变比和准确度级是什么

    解答电流互感器中变比和准确度级是什么

    电流互感器的二次参数包括变比和准确度级。对保护用电流互感器,准确级以该准确级在额定准确限值一次电流下的最大允许复合误差的百分数标称,其后标以“P”表示保护。额定准确限值一次电流是指电流互感器出厂时所标明的能保证复合误差不超过该准确级允许值的最大电流,一般以准确限值系数标示,额定准确限值系数一般在其准确级后标出;所谓额定准确限值系数是指额定准确限值一次电流与额定一次电流之比。  变比:表示一次电流与二次侧电流的比值,是继电保护整定计算及计量专业的重要参数。变比的选择,首先应考虑额定工况下测量仪表的指示精度和满足保护装置额定输入电流及工作精度的要求。例如,当保护装置的额定输入电流为5A时,在正常工况下,测量级的电流互感器二次输出电流应在1~4.5A之间比较合理。如果太小,(如小于0.5A)就不合理了。保护级的电流互感器,由于要保证在系统故障时不饱和,一般变比要大于测量级的电流互感器变比。注意,电流互感器一次绕组,串联变比不变容量增大一倍;并联变比增大一倍,容量不变。二次绕组,串联变比不变,容量增大一倍;并联变比减小一半,容量不变。  准确度级:目前,国内采用的电流互感器的准确度级有六个:0.1、0.2、0.5、1、3、5级。按照计量、测量类和保护类两类讨论,计量测量类需要运行时精确测量,满足正常负荷下测量要求,保护类在故障态时进行保护,满足极限情况下的要求。计量、测量准确等级:0.1、0.2、0.5等。如0.5级表示在额定工况下,电流互感器的传递误差不大于0.5%。保护准确等级:一般采用P级,例如,5P20,表示20倍额定电流下误差是5%,所以保护级虽然精度不如计量测量级,但具有很强的抗饱和能力。所以CT的绕组不能使用错误,否则容易出现饱和现象,对于继电保护部分将出现误动或拒动(纵差保护容易误动,因为检测差流过大。后备保护由于采集数值过小又会出现拒动的情况)。

    时间:2018-10-24 关键词: 电源技术解析 准确度 电流互感器

  • 电流互感器和真空吸尘器的故事

    电流互感器和真空吸尘器的故事

    问:在最近的非常见问题解答中提到了电流互感器,它为何物,如何使用? 答:电流互感器不过是对普通变压器的不同使用。您可以在教科书中找到它,但许多工程师似乎视而不见!我就使用一个电流互感器来启动真空吸尘器。通常概念中的变压器由两个磁性耦合线圈组成:一个初级线圈和一个次级线圈,其匝数比为1:N。如果初级线圈上的交流信号电压为V,那么次级线圈上将产生信号电压N×V。当变压器用作电流互感器时,交流电流会通过初级线圈。对于传说中的“理想变压器”,短路次级电流与输入电流成正比,与匝数比成反比。如果次级线圈不是短路,而是连接到一个电阻 (假设该电阻不是太大) ,那么上述关系仍然成立。这就提供了一种测量次级线圈中的交流电流的方法,由此可以推导出初级线圈中的交流电流,并且允许我们利用一个隔离电流来测量交流电流。电流互感器的设计通常并不重要,不过在极端情况下 (交流加直流测量、高压、低损耗测量等) 仍需注意。对于电力线和音频频率,从垃圾箱找到的或Radio Shack生产的小型铁芯变压器稍加改装,即在现有线圈周围用电子线缠绕一个新的1:5初级线圈 (假设有足够的空间来制作这样一个线圈 ) ,一般便足以满足需要。商用电流互感器通常由线绕环形芯组成,初级线圈为穿过圆环中心的导线。圆环有时是铰链式,可以打开以插入初级线圈。次级电阻必须足够小,以防止互感器芯发生饱和。电阻越低则互感器的可能工作频率越低。如果将互感器输出施加到带有阻性反馈的运算放大器的反相输入端,该电阻将非常低,因而最低工作频率也非常低。通常人们只需使用微型电流互感器,200Ω负载时额定工作频率为10kHz,运算放大器作为负载时则低至50/60Hz。除了测量交流电流以外,电流互感器还可以检测电流以实现控制目的。例如,采用一个电流互感器来检测木工锯中的电流以操作真空吸尘器。事实上,电流互感器已广泛应用于家用电源监控器。

    时间:2018-10-15 关键词: 电源技术解析 电流互感器 真空吸尘器 磁性耦合线圈

  • 怎样对电流互感器检测?

    电流互感器是一种常用的互感器产品,可以把一次侧大电流转换成二次侧小电流来使用,二次侧不可开路。用户对于电力互感器的应用知识需要进行正握。下面小编就来具体介绍一下电流互感器的检测方法,希望可以帮助到大家。 在进行电流互感器误差试验之前,通常需要检查极性和退磁等主面特性。 1、电流互感器极性检查 : 电流互感器一次绕组标志为P1、P2,二次绕组标志为S1、S2。若P1、S1是同名端,则这种标志叫减极性。一次电流从P1进,二次电流从S1出。极性检查很简单,除了可以在互感器校验仪上进行检查外,还可以使用直流检查法。 2、电流互感器退磁检查 电流互感器在电流突然下降的情况下,互感器铁芯可能产生剩磁。如电流互感器在大电流情况下突然切断电源、二次绕组突然开路等。互感器铁芯有剩磁,使铁芯磁导率下降,影响互感器性能。长期使用后的互感器都应该退磁。互感器检验前也要退磁。退磁就是通过一次或二次绕组以交变的励磁电流,给铁芯以交变的磁场。从0开始逐渐加大交变的磁场(励磁电流)使铁芯达到饱和状态,然后再慢慢减小励磁电流到零,以消除剩磁。 对于电流互感器退磁,一次绕组开路,二次绕组通以工频电流,从零开始逐渐增加到一定的电流值(该电流值与互感器的设计测量上限有关,一般为额定电流的20-50%左右。可以这样判断,如果电流突然急剧变大,此时表示铁芯以进入磁饱和阶段)。然后再将电流缓慢降为零,如此重复2-3次。在断开电源前,应将一次绕组短接,才断开电源。铁芯退磁完成。此方法称开路退磁法。对于有些电流互感器,由于二次绕组的匝数都比较多。若采用开路退磁法,开路的绕组可能产生高电压。因此可以在二次绕组接上较大的电阻 (额定阻抗的10-20倍)。一次绕组通以电流,从零渐变到互感器一次绕组的允许的最大电流,再渐变到零,如此重复2-3次。由于接有负载铁芯可能不能完全退磁。由于一次绕组的最大电流有限制,过大的话可能烧坏一次绕组。如果接有负载的二次绕组产生电压不是过高的话,可以加大二次绕组的负载电阻。这样可以提高退磁效果。 3、电流互感器误差试验 互感器误差试验一般采用被测互感器与标准互感器进行比较,两互感器的二次电流差即为被测互感器误差。此种检验方法称比较法。标准互感器要求比被测互感器高出二个等级,此时标准互感器误差可忽略不计。若标准互感器比被测互感器只高一个等级,此时试验结果误差应考虑加上标准互感器误差。 被测互感器与标准互感器的二次电流差一般采用互感器校验仪进行量。直接从互感器校验仪上读出比值差fx(%),相位差δx(’)。由于互感器校验仪测的是被测互感器与标准互感器电流差与二次电流的比值,所以对互感器校验仪的要求不高。要能校验什么等级的互感器,基本由标准互感器决定。 标准互感器是互感器校验系统的关键核心。对被测互感器进行校验,除了标准互感器、互感器校验仪还要有给互感器提供一次电流的升流器,可以调节升流器电流的调压器,及负载。  

    时间:2018-09-18 关键词: 检测方法 电流互感器

  • 电能表连接电流互感器注意事项

    1、电流互感器的四个接线端一定要按照接线图之标示连接。否则,电能表的指示会出现误差,甚至倒转;2、通过电流互感器相连时,由于电能表的电流线圈不再与被测电路直接相连,所以,电压线圈的接线端子必须单独引线到相应的相线上,否则,电能表将无法工作;3、电能表通过电流互感器来连接时,由于被测线路的导线比较粗,无法穿进电能表的接线端子,因而采用了一根小截面导线入零的接线方法;4、从安全的角度考虑,当采用电流互感器时,要求电流互感器的二次侧一端要接地。所谓接地,一般的做法是,将电流互感器二次侧的一端用导线与开关柜的金属构架相连。

    时间:2018-09-10 关键词: 注意事项 电能表 电流互感器

  • 测量电流互感器变比该如何接线?

    体积小、重量轻、测量范围广、便于携带,适于现场使用的电流互感器变比测试仪越来越成为互感器测试工作的必备手段。DGCT-S互感器变比极性测试仪就是鼎升电力总结国内外互感器特性,运用目前最新研究理论及成果,结合现场使用的要求研制而成的。测量电流互感器变比该如何接线: 1.接线方法:红、黑两芯线对应接互感器变比极性测试仪面板的一、二次插孔,另一端分别接电流互感器对应的一、二次。红色线接二次(K1)极性端,黑线接电流互感器的二次(K2)端;红色线接电流互感器的一次(L1)极性端,黑色线接电流互感器的一次(L2)端。 注意:如果互感器一次是穿心形式,则红色线从极性端(P1或L1)穿进,再与黑线短接即可。 2.接好线后,插上电源(或用互感器变比极性测试仪内的直流电源),打开电源开关。按面板测量按键,等待大约10秒后,互感器变比极性测试仪面板上液晶屏即显示出测量的结果(显示变比值,如100/5直接显示20,100/1直接显示100),同时极性显示互感器此时的接线方式及极性。 3.如果要重复测量时,请按复位按键,之后再按测量按键即可进行再次测量。 4.观察极性指示,如果显示加极性,说明红色线或黑色线所接的是加极性,则表示接线极性错误;如显示减极性,说明红色线或黑色线所接的是减极性,则表示接线极性正确。

    时间:2018-07-24 关键词: 接线 电流互感器 变比

  • 电流互感器变比测试方法

    互感器变比极性测试仪常规互感器变比的检查方法是电流法,从原理上讲是一种容易理解可行的检查方法,但是随着系统容量的增加,电流互感器的一次电流越来越大,最大可达数万安培;现场加电流至数百安培已有困难,数千安培或数万安培几乎不可能,况且体积庞大,重量重达几百公斤或几吨,现场使用更为困难,如采用小电流法,由于电流互感器磁感度、线性度、阻抗、漏抗的影响会使电流互感器误差骤增,失去了变比检查的意义。电流互感器变比测量使用方法:1.接线方法:红、黑两芯线对应接互感器变比极性测试仪面板的一、二次插孔,另一端分别接电流互感器变比对应的一、二次。红色线接二次(K1)极性端,黑线接电流互感器的二次(K2)端;红色线接电流互感器的一次(L1)极性端,黑色线接电流互感器的一次(L2)端。注意:如果互感器一次是穿心形式,则红色线从极性端(P1或L1)穿进,再与黑线短接即可。2.接好线后,插上电源(或用互感器变比极性测试仪内的直流电源),打开电源开关。按面板测量按键,等待大约10秒后,面板上液晶屏即显示出测量的结果(显示变比值,如100/5直接显示20,100/1直接显示100),同时极性显示互感器此时的接线方式及极性。3.如果要重复测量时,请按复位按键,之后再按测量按键即可进行再次测量。4.观察极性指示,如果显示加极性,说明红色线或黑色线所接的是加极性,则表示接线极性错误;如显示减极性,说明红色线或黑色线所接的是减极性,则表示接线极性正确。

    时间:2018-07-17 关键词: 电流互感器 变比测试

  • 为什么要测量电流互感器的极性

      极性就是铁芯在同一磁通作用下,一次线圈和二次线圈感应出的电动势,其中两个同时达到高电位的一端或同时为低电位的那一端成为同极性端。对电流互感器,一般采用减极性标示法,即任意选定一次绕组端子的一个端头作始端,当一次线圈电流i1瞬时由始端流进时,二次绕组电流i2流出的那一端就标示为二次绕组的始端,这种符合瞬时电流关系的两端成为同极性端。电流互感器极性是否正确,实际上是反映二次回路中电流瞬时方向是否按应有的方向流动。如果极性接错,则二次回路中电流的瞬时值将按反方向流动,结果将造成对电流方向有要求的继电保护装置拒动或误动,以及造成电能计量的错误。因此应认真测量并明确电流互感器的极性。  测定电流互感器极性的方法通常有直流法、交流法、仪器法三种。

    时间:2018-06-04 关键词: 极性 电流互感器

  • 测量电流互感器极性的几种方法

      电流互感器在交接及大修前后应进行极性试验,以防在接线时将极性弄错,造成在继电保护回路上和计量回路中引起保护装置错误动作和不能够正确的进行测量,所以必须在投运前做极性试验。  测量电流互感器的极性的方法很多,我们在工作时常采用的有以下三种试验方法:①直流法;②交流法;③仪器法。  1 直流法  用1.5~3V干电池将其正极接于互感器的一次线圈L1,L2接负极,互感器的二次侧K1接毫安表正极,负极接K2,接好线后,将K合上毫安表指针正偏,拉开后毫安表指针负偏,说明互感器接在电池正极上的端头与接在毫安表正端的端头为同极性,即L1、K1为同极性即互感器为减极性。如指针摆动与上述相反为加极性。  2 交流法  将电流互感器一、二次线圈的L2和二次侧K2用导线连接起来,在二次侧通以1~5V的交流电压(用小量程),用10V以下的电压表测量U2及U3的数值若U3=U1-U2为减极性。U3=U1 U2为加极性。  注意:在试验过程中尽量使通入电压低一些,以免电流太大损坏线圈,为了读数清楚电压表尽量选择小一些,变流比在5以下时采用交流法测量比较简单准确,对变流比超过10的互感器不要采用这种方法进行测量,因为U2的数值较小U3与U1的数值接近,电压表的读数不易区别大小,所以在测量时不好辨别,一般不宜采用此法测量极性。  3 仪表法  一般的互感器校验仪都有极性指示器,在测量电流互感器误差之前仪器可预先检查极性,若指示器没有指示则说明被试电流互感器极性正确(减极性)。

    时间:2018-06-01 关键词: 极性 电流互感器

  • 电流互感器的极性测量

    电流互感器在交接及大修前后应进行极性试验,以防在接线时将极性弄错,造成在继电保护回路上和计量回路中引起保护装置错误动作和不能够正确的进行测量,所以必须在投运前做极性试验。  测量电流互感器的极性的方法很多,我们在工作时常采用的有以下三种试验方法:①直流法;②交流法;③仪器法。1 直流法  见图1。用1.5~3V干电池将其正极接于互感器的一次线圈L1,L2接负极,互感器的二次侧K1接毫安表正极,负极接K2,接好线后,将K合上毫安表指针正偏,拉开后毫安表指针负偏,说明互感器接在电池正极上的端头与接在毫安表正端的端头为同极性,即L1、K1为同极性即互感器为减极性。如指针摆动与上述相反为加极性。图1 直流法测电流互感器极性2 交流法  见图2,将电流互感器一、二次线圈的L2和二次侧K2用导线连接起来,在二次侧通以1~5V的交流电压(用小量程),用10V以下的电压表测量U2及U3的数值若U3=U1-U2为减极性。图2 交流法测电流互感器极性  U3=U1+U2为加极性。注意:在试验过程中尽量使通入电压低一些,以免电流太大损坏线圈,为了读数清楚电压表尽量选择小一些,变流比在5以下时采用交流法测量比较简单准确,对变流比超过10的互感器不要采用这种方法进行测量,因为U2的数值较小U3与U1的数值接近,电压表的读数不易区别大小,所以在测量时不好辨别,一般不宜采用此法测量极性。3 仪表法  一般的互感器校验仪都有极性指示器,在测量电流互感器误差之前仪器可预先检查极性,若指示器没有指示则说明被试电流互感器极性正确(减极性)。

    时间:2018-06-01 关键词: 电流互感器 极性测量

  • 电容型电流互感器现场介损测量方法

      在高压试验中,介质损耗因数tgδ是一个重要测试项目,它是表征绝缘介质在电场作用下由于电导及极化 的滞后效应等引起的能量损耗,是评定设备绝缘是否受潮的重要参数,同时对存在严重局部放电或绝缘油劣化等也有反应。在对多种电气设备的绝缘判定中都涉及到这一参数,但不同的设备所使用的测试方法也不相同,同一设备也会有多种方法可以利用,要根据现场的实际情况和试验具体要求使用正确的测试手段以得到准确依据。1.1设备结构  电容型电流互感器(以下简称电容型TA)是电容均匀分布的油浸纸绝缘产品,其内部结构是采用10层以上同心圆形电容屏围成的"U"形,其中,各相邻电屏间绝缘厚度彼此相等,且电容屏端部长度从里往外成台阶状排列,最外层有末屏引出。由于其一次回路轴向及径向电场分布均匀,主绝缘结构合理并得到充分的利用,因此电容型TA的整体结构非常紧凑。1.2设备运行情况  目前,保定供电公司在网运行220 kV电容型TA153台相,110 kV777台相(不含涿州220 kV站、富昌屯110 kV站),自20世纪80年代至今一直用反接线测试电容型TA的tanδ及电容量,这主要是因为反接线的试验接线较简便,并且测试数据有历史可比性。但经过多年的测试发现正接线更能有效地发现电容型TA的绝缘缺陷,同时可以不拆TA的高压引线直接进行测量。? 2.1两种方法比较2.1.1电桥反接线测量  采用该方法可测量一次对其它的tan及电容量,接线图如图1所示。   由式(1)、式(2)可推出:  ?  同理,当n组并联时:  ?  从上式可以得出:并联结构的绝缘良好时,反接线实测tanδ能反映电容量较大的试品的真实tanδ,如果存在局部绝缘缺陷,往往不能由实测tanδ反映出来;而对于较小容量试品一、二次绕组间的绝缘缺陷也可能受周围物体的影响而被掩盖。?  由于电容型TA一次对末屏的电容量C1远大于C2与C3,当设备绝缘良好时,实测结果可近似表示为一次主绝缘的tanδ;当有受潮缺陷时,不能表明是主绝缘受潮还是末屏受潮,仍然要用正接线测量一次对末屏tanδ,用反接线测量末屏对地的tanδ。2.1.2正接线测量  采用正接线法可测量一次绕组对末屏的tanδ及电容量,接线图如图3所示。2.2.1高压引线的影响  反接线测量时高压端及引线的对地杂散电容与被试品并联,会带来测量误差,对于电容量只有几百皮法的电容型TA主绝缘来说,测量误差相对较大。  正接线测量时高压端及引线的对地杂散电容没有接入测量回路,不会引起测量误差。2.2.2湿度的影响  用正接线测量电容型TA时,湿度的影响原理如图4所示。  2004年对220 kV、110 kV电容型TA共计90台相进行了正、反两种接线的测试,通过数据统计得到以下结论:  a. 同一设备反接线测得的C?x大于正接线的有90台相,占100%。  DL/T 5961996《电力设备预防性试验规程》规定TA的电容量变化应在±5%,由于反接线测量是主绝缘与一次对二次、二次对末屏的并联值,后两者的电容量远小于主绝缘的电容量,所以反接线测得的电容量较大于正接线测得的电容量。  由于现场用反接线测试时不拆刀闸侧一次连接线,实测值应加上刀闸对地电容,所以反接线测得的电容量比正接线的大许多。经统计的90组正、反接线测量的差值绝大部分在60~90 pF之间。  b. 同一设备正接线tanδ值大于反接线的有65台相,占72%。  在设备绝缘状况良好的情况下,正、反接线测得的tgδ不同是由于接线方法不同而带来的测量误差。因为采用反接线法进行现场测试时,只拆TA与开关的连线,而不拆TA与刀闸的连线(如图6所示),所以反接线的实测tanδ值是正接线实测tanδ值与一次对其他的tanδ的并联值。把反接线的实测tanδ值记作tanδ反 ,把正接线实测tanδ值记作tanδ正,把主绝缘对末屏的介损和电容量记为tanδ1、C1,其它记作tanδ0、C0,则有:  差分布情况见表3。  正接线测量电容型TA主绝缘的tanδ与反接线相比有以下优势:  a. 不受一次对二次绕组的tanδ影响。  b. 不受高压端及引线对地杂散电容的影响。  c. 不受空气湿度的影响。  d. 如果发现缺陷,能直接排除末屏受潮的可能性。  e. 不用拆接设备的一次连接线,节省试验时间,提高了工作效率和工作的安全性。  f. 正接线测得的电容量是一次主绝缘的电容量,与出厂值可比,使试验人员更容易从电容量上发现设备的缺陷。  综上所述,建议今后预试中对电容型TA采用正接线测量tanδ及电容量。

    时间:2018-05-31 关键词: 测量方法 电流互感器 电容型 现场介损

  • 基于FPGA的全光纤电流互感器控制电路设计

    电流互感器作为高压电网检测主要设备,不仅为电能的计量提供参数,而且是为继电保护提供动作的依据。随着国家智能电网和特高压电网的发展,传统电磁式电流互感器逐渐暴露出其致命缺陷,例如高电压等级时绝缘极为困难、更高电压下易磁饱和导致测量精度下降等。相比之下,光纤电流互感器具有抗电磁干扰能力强、绝缘可靠、测量精度高、结构简单和体积小巧等诸多优点,是当前研究热点。作为光纤电流互感器的核心部件,其检测和控制电路对电流检测精度和范围具有非常重要的影响。 目前检测和控制电路实现主要有两种方案,一种是以数字信号处理芯片(DSP)为核心,由于DSP的速度越来越快,使得DSP成为很多数据处理和信号检测方案的首选,但在时序控制方面是其瓶颈,由于时序控制精度和速度直接影响光纤电流互感器的检测精度,所以该方案控制精度提高有限;另一种是以现场可编程门阵列(FPGA)和DSP为核心器件,结合两者的优点,利用FPGA来完成系统时序控制,DSP实现各种数字信号处理算法,虽然可以获得非常高的控制精度,但系统结构相对复杂,可靠性下降。随着FPGA技术的发展,FPGA不仅被用来进行精密时序控制,而且可以实现复杂数字信号处理功能。本文利用FPGA来实现精密时序控制的同时,实现非常复杂的信号处理算法,并以FPGA为核心器件完成光纤电流互感器信号检测和控制电路设计,利用该电路控制光纤电流互感器传感头进行电流测试和标定。试验结果表明,系统控制精度达到0.2 S级测量准确度的要求。 1 全光纤电流互感器信号检测与控制原理 全光纤电流传感技术是利用法拉第效应来实现电流检测的,当一束线偏振光通过处于磁场中的物质时,该偏振光的振动面会发生一定的旋转,从而可通过对此旋转角的测量来获得磁场及产生磁场的电流的信息,其中振动面的旋转角可由式(1)得出:   式中:Φ为磁致法拉第偏转角;V为光纤的Verdet常数;H为磁场强度;l为光与磁场之间相互作用的距离。 法拉第效应的本质为磁致圆双折射,其解释是:线偏振光可以分解为两束旋向相反的圆偏振光(左旋和右旋),外加磁场使得物质对这两柬正交圆偏振光的折射率产生差别,导致它们在物质中的传播速度不再一致,这两束圆偏振光在传播一段距离后会产生一定相位差△Φs,使对应的线偏振光的偏振面发生旋转,通过测量该相位差就可以获得磁场及产生磁场的电流信息,同时已证明该相位差△Φs和法拉第旋转角Φ之间的关系为△Φs=2Φ。 若光路围绕通电导体闭合,且当磁场H仅由穿过传感光纤圈的导体中的电流,产生时,可利用式(1)和安培环路定律得: △Φs=2VNnI (2) 式中:△Φs为磁致法拉第相位差;V为光纤的Verdet常数;N为光束环绕导体的次数;n为传感光纤圈中导体的根数;I为单根导体上通过的电流。 由此可看出,两束正交圆偏振光受法拉第效应后产生的相位差大小与光束环绕导体的次数和穿过传感光纤圈的总电流大小成正比。由于光束绕导体的次数已知,所以只要测出△Φs,即可计算出待测电流的大小。   2 信号检测与控制电路实现 信号检测与控制电路的总体框图如图1所示。光纤传感头将携带有相位差信息的光信号输入到光电探测器(相位差与光电探测器输出信号幅度成正比),光电探测器输出的电压信号首先进行隔直处理,再经过放大和滤波后,经A/D(模数转换器)转换为数字信号,然后送入基于FPGA的数字信号处理单元。在FPGA内进行数据解调、积分和滤波处理,并由阶梯波生成算法计算出阶梯波台阶高度,之后该阶梯波与固定周期调制方波在时序控制单元控制下叠加,再经FPGA控制的D/A(数模转换器)转换后形成模拟电压波形,驱动相位调制器,至此完成系统的一次闭环反馈。此外,阶梯波台阶高度数据经数字滤波后由异步串行收发器(UART)传输到控制计算机,由于该阶梯台阶高度与待测电流大小有关,上层软件通过简单处理就可以得出被测电流大小。整个系统的时序控制由FPGA内完成,且要求方波调制、A/D采集、数字阶梯波反馈、数据输出等的时序控制具有严格的同步关系。  图1 信号检测与控制电路框图 2.1 前置放大及滤波电路 由于光电探测器输出信号比较弱,而且含有较高频率的噪声信息,需要对其进行放大和滤波处理后才能进行后续的A/D转换量化为数字信号。因此前置放大及滤波电路对有用信号的放大和对噪声抑制能力会影响后续测量精度。前置放大电路采用差分运放AD8130,该芯片具有非常高的共模抑制比,特别适用于微弱信号放大中需要低噪声、低谐波失真和高共模抑制比的应用中。光电探测器输出的交流有效方波信号频率为200 kHz左右,为保证该方波信号无失真通过后端滤波电路,滤波电路的高频截止频率必须以不损失20倍的方波基频信号的谐波设计,同时为避免高频噪声进入后端采样量化模块,高频截止带宽不能太宽,本设计中采用4 MHz带宽的π型滤波器实现前端滤波。 2.2 数据采集电路 为保证0.2S级(即千分之二)测量准确度,A/D转换位数需要达到10位以上。此外,为保证对200 kHz方波信号每个周期高低电平采样次数,从而可以通过累加求平均来提高采样精度,需要在每个周期内方波高低电平分别进行20次以上采样后求平均,这就要求模数转换器采样率大于8 MS/s.设计中保留一定余量采用量化位数14位、采样率20 MS/s的模数转换器 AD9248.该芯片采用多级的带有输出错误纠正逻辑的差分流水线结构,集成了两个高性能采样保持放大器和一个基准电压源,只需要提供控制时钟,其转换数据在7个时钟之后自动出现在数据端口,用于精密时序控制场合非常方便。   2.3 FPGA控制电路 FPGA是光纤电流互感器控制电路实现信号检测与闭环控制的核心。如图1所示,其主要功能是负责生成整个控制系统的控制时序;完成A/D采集控制及数据读取、存储;对采集到的数字信号按预定的解调和积分算法进行处理,将处理后的数据在发送到阶梯波生成算法的同时,经滤波处理之后传到UART串口控制模块,完成与计算机的数据通信;此外还要将阶梯波生成算法产生的数据与方波数据叠加后控制D/A转换器输出相应的模拟信号。FPGA控制时序如图2所示,电路上电复位后, FPGA程序加载并对外围A/D、D/A及其他程控电路及接口初始化;FPGA内部时序控制模块产生周期5 μs的调制方波,该调制方波通过D/A控制接口输出到D/A产生同样周期的模拟方波信号并控制后端光调制器上产生±π/2的相移,确保前端光纤传感部分的相位检测灵敏度最高;模数转换器前端输入信号是含有相位差信息的交流信号,该信号的高低电平差值与相位差成正比,通过检测该信号的高低电平差值就可以间接获得当前相位差值,从而根据前面所述理论获得对应电流大小,该信号周期与方波周期一致。 FPGA通过时序控制单元控制A/D转换器在每个方波周期内对该信号高电平和低电平分别进行多次采样求平均后相减,获得该信号的解调信息即相位信息。由于前端光纤传感部分的相位差为0时表明实现一次闭环控制,因此,上述解调出的相位信息需要经过阶梯波生成算法将相位差信息转换为阶梯波台阶数据,再经过后端200 kHz固定方波和数字阶梯波叠加生成模块将该台阶数据与方波数据累加输出到D/A转换器,D/A转换器输出模拟信号驱动控制相位调制器产生抵消上述检测到的相位差信息,形成一次闭环控制。该处设计时应设计阶梯波累加判别程序,当阶梯波累加数据值超过驱动相位调制器产生2π相移时,应该减去相位调制器产生2π相移所对应值后再累加。由于该阶梯波台阶的高度反映了被测电流引起的相位差值,所以该值与被测电流也成线性关系,可将该值经数字平滑滤波后由FPGA内部设计的UART通信接口传输到上层控制界面用于计算当前被测电流的大小。 图2 FPGA闭环控制时序图 2.4 数模转换及驱动电路 该部分功能是把200 kHz固定方波和数字阶梯波叠加生成模块所输出的数字信号转变为模拟电压信号,经过功率驱动部分的放大和幅度调节控制相位调制器(在D/A满量程输出时,产生的模拟电压值为相位控制器半波电压的两倍),从而在光纤传感环中产生一个附加的反馈相移,抵消掉本次闭环控制周期内检测到的相位差。D/A选择主要考虑模拟信号输出建立时间、增益误差、输出线性度以及分辨率几个指标。D/A输出信号建立时间不仅对闭环控制带宽具有重要影响,而且当其建立时间较长时,会对输出阶梯波台阶的前、后沿影响很大,导致模数转换器前端输入信号的尖峰脉冲拉长,而有效采样时间窗口变短,因此建立时间越短越好。D/A的增益误差和输出线性度决定了输出模拟信号的误差和线性度,而模拟信号的误差和线性度施加在相位调制器上后或直接影响反馈相位的控制误差,因此需选择增益误差和输出线性度小的模数转换器。D/A的分辨率直接决定相位控制的最小分辨精度,其分辨率最好大于A/D的分辨率。设计中采用16位的高速D/A芯片AD9726实现该模数转换功能。由于该芯片为电流型输出,所以后端采用高速运放AD81l实现电流输出转电压输出和电压幅度放大功能。 3 实验验证及讨论 为验证上述控制电路性能,结合前端光纤电流传感头模块搭建了全光纤电流互感器装置。同时,采用大电流发生器(交流,有效值0 ~ 5 000A,50 Hz)作为测试电流源,并以0.0l级(误差低于0.0l%)的标准电流互感器为基准,按照国标要求,搭建了一套准确度校检系统,以之校检该全光纤电流互感器的测量准确度,从而验证上述控制电路的指标和功能。图3是上层控制界面通过串口获得的50 Hz交流电信号的截图,可见通过上述控制电路可以有效解调出50 Hz交流电信号的周期和幅度信息,从而实现对光纤传感头的闭环控制功能。 图3 上层控制界面获得的50 Hz交流电信号 在本控制电路基础上搭建的全光纤电流互感器装置样机额定一次电流值Ipr设定为100A-4000A,根据国标要求,在Ipr的l%-120%范围内,实测电流值i测的测量误差如表1所示,其中标准电流值i标指0.01级标准电流互感器对待测电流进行检测得到的电流值(有效值,与真实值之间的误差低于0.0l%),单位为A;样机解调信号的数字输出指样机对待测电流进行解调后输出的数字量;样机解调出的电流值i解,指样机解调信号的数字输出乘以一个固定变比得到的数值,表征解调输出的电流值(有效值),单位为A;电流误差为i标和i解之间的误差。 图4 全量程范围的实测误差曲线 根据表1的数据,可得到全量程范围内的误差曲线,如图4所示。可以直观看出全量程范围内的实测误差均满足0.2 S级测量准确度的要求。即设计的电路完成了对光纤传感头的闭环控制和测试数据解调。 本文初步研究了用于全光纤电流互感器的闭环检测控制电路,基于单片FPGA实现信号采集、数据输出以及与计算机通信等控制和数据解调、积分滤波、阶梯波产生等算法,完成了对光纤电流互感器传感头输出信号的检测以及闭环控制。该控制电路具有结构简单、集成度高、闭环控制速度快、控制精度高等特点,为研制满足电力电网测试需求的全光纤电流互感器奠定了基础。此外,基于该控制电路研制的全光纤电流互感器样机,经测试,其额定一次电流100 A~4000 A范围内均实现了0.2 S级测量准确度,初步满足电力电网对电流互感器测量准确度的要求。0次

    时间:2018-05-29 关键词: 光纤 电路设计 电流互感器

  • 电磁炉电流采样电路图

    电磁炉电流采样电路图

    电流采样单元是在电磁炉工作时提供给单片机电流采样信号的采样电路。单片机时刻检测输入电流的变化,根据检测到的电流采样信号,自动调整PWM信号,使电磁炉做输出功率的恒定处理,单片机也会根据检测电流采样信号的变化来检测电磁炉的输入电流,从而自动做出各种动作。当单片机在同步电路检测到合适的有锅具的脉冲数后,将会用0.5~2s的时间来检测电流的变化,通过电流变化的差值确定加热锅具的材质、加热面积的大小尺寸是否符合加热要求,当电流采样信号变化过大时,单片机做无锅具的判断。现在市场上主流的电磁炉电路中有两种常用的电流采样单元电路,分别是采用电流互感器采样的电流采样单元和采用电阻压降采样的电流采样单元。下面将分别介绍这两种采样电路的工作原理。 (1)采用电流互感器采样的电流采样单元如下图(a)所示。电流互感器CT1二次测得的交流电压,经过D10~D13组成的桥式整流器整流。经EC5平滑后的直流电压送到CPU的I-A/D口,CPU根据此电压信号的变化来检测电磁炉的输入电流。电流互感器CT1的匝数比为1:3000,匝数比大,则其在大电流的工作时感应出来的电流线性好。VR1是0~10kΩ的可调电阻,主要用来调整因为结构误差引起的功率偏差,也可通过调节此电阻来改变电流检测的基准,达到调节电磁炉输出功率大小的目的。当VR1阻值增大时,相应的电流检测的电压会提高。在CT1初级电流一定的情况下,CT1次级感应出来的电压相应提高,程序根据A/D口模拟量信号的变化进行相应的控制,根据软件恒功的要求,功率会相对下降。   (2)采用电阻采样的电流采样单元如下图(b)所示。电阻R320是串接在IGBT管e极与电源负极之间的采样电阻,一般选取0.01Ω,使其在通过10A电流时压降达到0.1V的技术要求。比较器IC4A和外围电路组成放大系数为100倍的正向直流放大器,在VR端即可获得放大100倍后的电流采样电压,此电压送到CPU的I-A/D口,使单片机做出相应动作。可变电阻VR作用与电流互感器采样的电流采样单元中的VR1作用相同,在此不在复述。

    时间:2018-03-19 关键词: 电磁炉 电流互感器 房间电器 电流采样

  • 测量电流互感器变比如何接线?

    体积小、重量轻、测量范围广、便于携带,适于现场使用的电流互感器变比测试仪越来越成为互感器测试工作的必备手段。 测量电流互感器变比该如何接线: 1.接线方法:红、黑两芯线对应接互感器变比极性测试仪面板的一、二次插孔,另一端分别接电流互感器对应的一、二次。红色线接二次(K1)极性端,黑线接电流互感器的二次(K2)端;红色线接电流互感器的一次(L1)极性端,黑色线接电流互感器的一次(L2)端。 注意:如果互感器一次是穿心形式,则红色线从极性端(P1或L1)穿进,再与黑线短接即可。 2.接好线后,插上 电源(或用互感器变比极性测试仪内的直流电源),打开电源开关。按面板测量按键,等待大约10秒后,互感器变比极性测试仪面板上液晶屏即显示出测量的结果(显示变比值,如100/5直接显示20,100/1直接显示100),同时极性显示互感器此时的接线方式及极性。 3.如果要重复测量时,请按复位按键,之后再按测量按键即可进行再次测量。 4.观察极性指示,如果显示加极性,说明红色线或黑色线所接的是加极性,则表示接线极性错误;如显示减极性,说明红色线或黑色线所接的是减极性,则表示接线极性正确。

    时间:2017-07-12 关键词: 接线 电流互感器

  • 电流互感器用于检测智能电表中的交流电流解析方案

    兼容直流的电流互感器一直用于检测智能电表中的交流电流,但它有一些缺点,而且很昂贵。对于某些应用,分流电阻是更好的电流传感器选择,因为它价格低廉、具有高线性度并且抗磁场干扰。遗憾的是,分流电阻不具有电流互感器所固有的电气隔离特性。在要求隔离的智能电表等应用中,采用隔离电源技术的数字隔离器与分流电阻结合可提供一种良好的解决方案。 单相防窃电智能电表 模拟前端(AFE) IC利用分流电阻测量相位电流,并利用一个简单的分压器测量相位电压,从而计算电能并监控负载的质量。在这种应用中,电力线相位电压用作AFE的接地参考。零线电流测量必须隔离,从而保护AFE免受高压影响。AFE利用标准SPI或I2C通信将计算得到的电气量传输给微控制器(MCU)。然后,MCU将数据发送到通信模块,通常使用UART接口,必须确保安全隔离并避免接地环路。因此,MCU必须与AFE隔离,与通信模块共地,或者与通信模块隔离,与AFE共地。 电表电源从电力线获得,但安全隔离栅会产生两个电源域。图1中的PS1与相电源是同一电源域,可以直接使用而无需隔离AFE。然而,安全隔离栅1或2则需要使用隔离电源PS2来为MCU和通信模块提供电源,或者仅为通信模块供电。 总而言之,单相防窃电电表中有多个点需要隔离: ●零线电流检测 ●AFE与MCU(隔离1)之间或MCU与通信模块之间 必须通过隔离栅1和2的信号是数字信号。为了隔离数字信号,已经开发出许多技术。传统方法使用带LED和光电二极管的光耦合器,较新的技术则是使用芯片级变压器的数字隔离器。例如,与光耦合器相比,iCoupler数字隔离器具有许多优势,包括:更可靠、尺寸更小、功耗更低、通信速度更快、时序精度更佳、易于使用。芯片级隔离技术也可以与其他半导体电路结合,实现小尺寸、高集成度解决方案。在数据速率较高的应用中,这些优势尤其显著。智能电能计量就是这样一种应用,目前新式电表需要更高的实时信息流量。 芯片级变压器也可以用在隔离式DC-DC转换器中,从而将数据和电源隔离集成到单个封装中。iCoupler产品就有这种能力,isoPower隔离式 DC-DC转换器可集成到隔离式数据通道所在的同一薄型表贴封装中。考虑上例中的零线电流检测。传统上使用电流互感器,因为它本身能够提供隔离,但电流互感器必须为直流兼容型以免饱和,这会提高其成本。此外,它还会引入相位延迟,相位延迟随频率成分不同而异,因此难以在整个频谱范围内进行补偿。分流电阻具 有明显的优势。不仅价格低廉,不受外部交流或直流磁场的影响,而且与用于检测相电流的分流电阻具有相同的特性。然而,分流电阻本身不具隔离性。使用集成 DC-DC转换器和隔离数据通道的数字隔离器可以解决这一问题。这样就产生一种新的单相防窃电智能电表结构。 新结构利用AFE1测量从线路电流获得的电气量,利用AFE2测量从零线电流获得的电气量。两个电流均利用不受外部磁场影响的分流电阻测量,从而消除窃电之忧。AFE2利用一个IC接收功率,该IC包含一个基于数字隔离器的隔离电源。它利用嵌入同一IC并采用相同技术的隔离数据通道与MCU通信。 可以将同样的方法(IC同时包含隔离电源和隔离数据通道)应用于通信模块,因为它也需要一个隔离电源并通过隔离栅进行数据通信。 与大型、昂贵、难以通过认证的隔离电源相比,这种方法的优势显而易见。数字隔离技术造就了业界最小的UL认证DC-DC转换器,这些IC具有很高的热稳定性和机械稳定性、出色的耐化学腐蚀性以及良好的ESD性能。设计工程师现在可以集中精力改善系统设计,而无需担心隔离问题。 三相智能电表 对于三相智能电表,可以采用同样的方法。在传统的四线系统中,零线被选作电表AFE的接地参考。相电流利用电流互感器测量。电源利用所有三相创建两个电源域:一个为AFE供电,一个为通信模块供电,电源必须进行隔离以保证安全。MCU可以置于任一电源域中,因此AFE与MCU之间(隔离1)或MCU与通 信模块之间都存在一个隔离栅。 类似于单相防窃电电表所采用的方法,利用数字隔离技术,可以将电流传感器替换为使用分流电阻的隔离模块,通信模块可以利用包含隔离电源和数据通道(可通过隔离栅通信)的IC供电并与MCU通信。 结束语 分流电阻和芯片级数字隔离器完全可以取代直流兼容型电流互感器,同时实现数据隔离和电源隔离。数字隔离器优于传统的光耦合器,并且支持多种串行通信:SPI、I2C或UART。数字隔离器性能更高、更易使用、更加可靠,堪称光耦合器的真正替代产品。 数字隔离器使智能电表的系统架构发生如下变化: ●相电流和零线电流可以利用分流电阻检测,从而消除通过磁场干扰窃电的风险,以及处理电流互感器相位延迟的难题。 ●使用UL认证的IC,单相和三相电表均可以使用单一主电源。特别是在三相电表中,这可以显著缩小电源尺寸,使电表外壳尺寸更小。

    时间:2017-05-17 关键词: 智能电表 电流互感器 交流电流

  • TDK发布用于电力电子应用的紧凑型SMT电流互感器

    TDK发布用于电力电子应用的紧凑型SMT电流互感器

    近日消息,TDK集团现推出两个全新系列的爱普科斯 (EPCOS) SMT电流互感器,适用于电力电子领域。其中B78417A*系列的所有型号均基于EP7铁氧体磁芯,并具有10.6 mm x 12.2 mm x 11 mm的紧凑型尺寸,可用于测量高达20A的脉冲电流。一次绕组的最大直流电阻为0.5 mΩ。B78419A*系列的SMT电流互感器的设计则基于EP10铁氧体磁芯,此类元件的尺寸为12.8 mm x 13.6 mm x 14.4 mm,且其测量范围高达30A,而直流电阻仅为0.5 mΩ。 两个系列均具有多种匝比:基于EP7的变压器具有四个型号,匝比在1:50和1:125之间,而基于EP10的变压器则提供五个型号,而匝比在1:50 与1:180之间。新款变压器允许的工作温度范围为-40 °C至 +150 °C,且适用于测量频率范围从50kHz至250kHz的电流。 适用的应用包括开关电源以及各类变换器。一次侧与二次侧之间的测量电压为2400V AC,且爬电距离符合IEC 60664中关于基本绝缘的相关规定。新产品可靠性符合AEC-Q200规定,故而可用于xEV应用,例如用于测量直流/直流变换器的电流。 主要应用: · 开关电源以及各类变换器 · xEVent应用中的直流/直流变换器 · 48V车载电源中的电流测定 主要特点与优势: · 高达30A的测量范围 · 低欧姆电阻 · 爬电距离符合IEC 60664规定(基本绝缘) · 紧凑型设计拥有高介电强度 · 可靠性符合AEC-Q200规定 · 匝比范围大 主要技术参数 型号 尺寸 [mm] 一次绕组的最大直流电阻 [mΩ] 最大电流 [A] 匝比 B78417A2285A003 10.6 x 12.2 x 11 1.9 20 1:50 B78417A2286A003 1:70 B78417A2185A003 1:100 B78417A2287A003 1:125 B78419A2288A003 12.8 x 13.6 x 14.4 0.5 30 1:50 B78419A2289A003 1:70 B78419A2251A003 1:100 B78419A2290A003 1:125 B78419A2271A003 1:180

    时间:2017-04-07 关键词: tdk stm 电流互感器 电子电力

  • 用于电力电子应用的紧凑型 SMT 电流互感器

    用于电力电子应用的紧凑型 SMT 电流互感器

    TDK 集团现推出两个全新系列的爱普科斯 (EPCOS) SMT 电流互感器,适用于电力电子领域。 其中 B78417A*系列的所有型号均基于 EP7 铁氧体磁芯,并具有 10.6 mm x 12.2 mm x 11.0 mm 的紧凑型尺寸,可用于测量高达 20A 的脉冲电流。一次绕组的最大直流电阻为1.9 mΩ。B78419A*系列的 SMT 电流互感器的设计则基于 EP10 铁氧体磁芯,此类元件的尺 寸为 12.8 mm x 13.6 mm x 14.4 mm,且其测量范围高达 30A,而直流电阻仅为 0.5 mΩ。 两个系列均具有多种匝比:基于 EP7 的变压器具有四个型号,匝比在 1:50 和 1:125 之间,而 基于 EP10 的变压器则提供五个型号,而匝比在 1:50 与 1:180 之间。新款变压器允许的工作 温度范围为-40 °C 至 +150 °C,且适用于测量频率范围从 50kHz 至 250kHz 的电流。 适用的应用包括开关电源以及各类变换器。一次侧与二次侧之间的测量电压为 2400V AC,且爬电 距离符合 IEC 60664 中关于基本绝缘的相关规定。新产品可靠性符合 AEC-Q200 规定,故而可 用于 xEV 应用,例如用于测量直流/直流变换器的电流。 • 爬电距离符合 IEC 60664 规定(基本绝缘) • 可靠性符合 AEC-Q200 规范 主要应用 • 开关电源以及各类变换器 • xEVent 应用中的直流/直流变换器 • 48V 车载电源中的电流测定 主要特点和效益 • 高达 30A 的测量范围 • 低欧姆电阻 • 爬电距离符合 IEC 60664 规定(基本绝缘) • 紧凑型设计拥有高介电强度 • 可靠性符合 AEC-Q200 规定 • 匝比范围大 主要技术参数

    时间:2016-07-28 关键词: tdk 变压器 电流互感器 电源新品

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