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◆电流互感器 电流互感器(CT)是一种将初级电流转换成次级小电流的变压器，它是目前大电流电子电能表中使用得最多的感应器。电流互感器可以测量非常大的电流，消耗的功率却很少，但由于是磁化电流，它一般相应会有一个很小的相移(0.1°～0.3°)。如果没有校正，低功率因素下会产生相当大的误差。此外，铁芯使用的铁氧体材料在大电流下会饱和，而且磁化后铁芯还会产生磁滞现象，除非重新去磁，否则精度就会下降。 当电流涌动超出互感器额定电流，或者在电路中实际有直流元件(如驱动一个大的半波整流负载)时，互感器将会产生饱和现象。目前处理饱和问题的方法是采用磁导率非常高的铁氧体材料，一般使用Mu-金属芯，然而与铁芯互感器相比，这种互感器一致性较差而且相移更大，采用Mu-金属芯互感器的电能表需要根据电流和温度变化设立多个校正点。 霍尔效应传感器有两种主要类型，即开环型和闭环型，电能表中使用的绝大多数霍尔传感器均采用开环型设计以降低系统费用。霍尔传感器具有突出的频率响应特性，能够测量非常大的电流，不过这一技术的缺点是霍尔传感器输出的温度飘移很大，常常需要有一个稳定的外部电流源。霍尔传感器没有电流互感器使用得那么普遍。 Rogowski线圈 一个简单的Rogowski线圈就是一个电感器，它与流过初级电流的导体之间具有互感作用。Rogowski线圈一般为气芯线圈，因此从理论上讲不存在磁滞、饱和或者非线性现象。 如果电流i(t)在Z轴方向通过一条长直导线，则柱坐标面上任一点P(ρ,θ,z)的磁场为：(eq1) 磁场在空间任何区域产生的电动势(EMF)可用麦克斯韦尔方程计算：(eq2) 图2是一个Rogowski线圈电流感应器，它由N匝矩形气芯线圈围绕一条直导线组成，线圈与导线内电流所产生的磁场垂直。 此时线圈的电动势为：(eq3) 常数M表示Rogowski线圈的互感，单位为亨利(H)，它表示单位di/dt下线圈输出的信号电平。线圈的输出电压取决于初级电流di/dt变化率，因为只有在磁场变化时才会产生电动势，所以Rogowski线圈不能用来测量电流中的直流分量。这种感应器能很容易测量几千安培的交流电流，这也是它能在许多大电流测量应用中非常有用的原因。因为没有铁芯，因此在很宽测量范围内都不会有非线性现象(从几百安培到几毫安)。 Rogowski线圈的基本工作原理是通过互感测量初级电流，由于它靠磁场进行测量，所以这种类型传感器与电流互感器相比易受外界磁场干扰的影响。下面介绍一些减少外界磁场干扰的方法。 ◆减小多余回路面积 任何导体形成的回路都会形成磁场，所以应尽量减小多余的回路面积以降低干扰。如用图3中的螺旋形气芯Rogowski线圈检测围绕圆环的磁场时，绕组本身却构成一个我们并不希望的回路，从而使其很容易受垂直于圆环干扰的影响。 (责任编辑：admin) |