WB系列交流電量隔離傳感器工作原理簡(jiǎn)介

一、概述

本系列產(chǎn)品采用電磁隔離技術(shù)和專用厚膜集成電路，對(duì)電網(wǎng)或電路中的交流電流或交流電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，將其變換為跟蹤電壓輸出（V_G）、直流電壓輸出(V_Z)、直流電流輸出（I_Z）或頻率輸出（F_K）。傳感器的輸出可以與各型A/D配接，構(gòu)成數(shù)據(jù)集中采集系統(tǒng)，也可以與傳統(tǒng)的模擬式、數(shù)字式指示儀表配接，顯示被測(cè)量之值。

二、產(chǎn)品特點(diǎn)

1. 體積小、重量輕、精度高、功耗低；

2. 輸入電路、輸出電路完全隔離，輸出信號(hào)可以共地；

3. 輸出形式多樣，滿足各種使用要求；

4. 既有單一功能的產(chǎn)品，也有多路或3相組合產(chǎn)品；

5. 在0～120% 標(biāo)稱輸入范圍內(nèi)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)保持正比例關(guān)系；

6. 通頻帶寬，可以測(cè)量5kHz以內(nèi)的正弦交流電流或交流電壓；

7. 穩(wěn)定性好，耐沖擊，過載能力強(qiáng)，可靠性高；

8. 溫度范圍寬，提供商業(yè)級(jí)、工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，部分型號(hào)提供軍用級(jí)產(chǎn)品；

9. 結(jié)構(gòu)形式多樣，提供直插式、DIN卡裝式安裝方式，方便各種場(chǎng)合使用。

三、主要技術(shù)指標(biāo)（以產(chǎn)品使用說明書為準(zhǔn)）

1. 精度等級(jí)：0.1, 0.2, 0.5；

2. 線性范圍:0～120%標(biāo)稱輸入；(加輸出限幅保護(hù)時(shí)除外)

3. 響應(yīng)時(shí)間: 跟蹤電壓輸出≤15μS，

其他型式輸出≤300mS；

4. 輸入頻響: 25Hz～5kHz；

5 負(fù)載能力: 直流（或交流）電壓輸出≥5mA，

直流電流輸出≥6V，

頻率輸出≥15mA；

6. 輔助電源: ±12V/+12V/+24V；

7. 靜態(tài)電流: 3mA～8mA（單路）；

8. 隔離電壓: ≥2500V DC；

9. 溫度范圍：商業(yè)級(jí)產(chǎn)品：0℃～+50℃，

工業(yè)級(jí)產(chǎn)品：-25℃～+70℃；

10. 輸入過載能力:

電流傳感器：20倍標(biāo)稱輸入電流，持續(xù)1ｓ，間隔300ｓ，重復(fù)5次不擊穿；

電壓傳感器：2倍標(biāo)稱輸入電壓，持續(xù)1ｓ，間隔10ｓ，重復(fù)10次不擊穿；

11. 輸入標(biāo)稱值范圍:電流輸入：1mA～400A AC，

電壓輸入：10V～500V AC；

12. 輸出標(biāo)稱值：

跟蹤電壓輸出：3.5V，5V；

直流電壓輸出：0～5V，0～10V，1V～5V；

直流電流輸出：0～20mA，4mA～20mA；

頻 率 輸 出：0～5kHz，0～10kHz，1kHz～5kHz。

四、工作原理

本系列傳感器采用模塊化電路結(jié)構(gòu)，主要由電流測(cè)頭1（或電壓測(cè)頭2）、采樣電路3、定標(biāo)放大器4、專用厚膜集成轉(zhuǎn)換器5、6、7組成。

被測(cè)電流信號(hào)I_X（或被測(cè)電壓信號(hào)U_X）經(jīng)電流測(cè)頭1（或電壓測(cè)頭2）隔離變換，在二次回路形成高精度毫安級(jí)跟蹤電流，經(jīng)采樣電路3轉(zhuǎn)換為跟蹤電壓信號(hào)（交流電壓），再經(jīng)定標(biāo)放大器4進(jìn)行放大、定標(biāo)，形成跟蹤電壓輸出V_G；跟蹤電壓信號(hào)經(jīng)AC/DC轉(zhuǎn)換器5后，形成直流電壓輸出V_Z。V_Z輸出經(jīng)V/I轉(zhuǎn)換器6后形成直流電流輸出I_Z；V_Z輸出經(jīng)V/F變換器7后形成頻率輸出F_K。只有輸出跟蹤電壓V_G的產(chǎn)品才使用正負(fù)電源（+E、-E），其它產(chǎn)品只使用單一正電源。

圖中電流測(cè)頭1和電壓測(cè)頭2是本系列產(chǎn)品的關(guān)鍵部件，屬于精密互感器系列，承擔(dān)隔離和線性變換的雙重作用，改變電流測(cè)頭規(guī)格或改變電壓測(cè)頭的輸入電阻可以改變傳感器的測(cè)量范圍。

定標(biāo)放大器4是一個(gè)寬帶交流放大器，它產(chǎn)生的電壓輸出V_G，在波形和相位上快速跟蹤輸入信號(hào)的變化，V_G輸出型傳感器適用于交流采樣系統(tǒng)。

轉(zhuǎn)換器5是我公司配套開發(fā)的專用厚膜集成器件，它把交流電壓信號(hào)變換為直流電壓或直流電流輸出。轉(zhuǎn)換原理分為平均值轉(zhuǎn)換和真有效值轉(zhuǎn)換，平均值轉(zhuǎn)換器成本低，適用于標(biāo)準(zhǔn)正弦交流信號(hào)轉(zhuǎn)換；真有效值轉(zhuǎn)換器適用于含有多次諧波的交流信號(hào)（如三角波、矩形波、梯形波、可控硅調(diào)功波等），但成本較高。

轉(zhuǎn)換器5（或轉(zhuǎn)換器6）的“基準(zhǔn)端”接地時(shí)，它輸出0～5V（或0～20mA）；為它們配加一個(gè)高穩(wěn)定的偏置電路，就形成1V～5V（或4mA～20mA）輸出。

頻率輸出F_K一般都采用集電極開路輸出形式。使用時(shí)須在頻率輸出端外接上拉電阻R, 在輸出端形成方波頻率信號(hào)。上拉電源可以與傳感器共用,也可以采用允許范圍內(nèi)的其它規(guī)格的直流電源。

五、結(jié)構(gòu)形式

由于本系列產(chǎn)品采用了微型精密互感器和厚膜集成技術(shù)，大大壓縮了傳感器對(duì)空間的需求，因此形成了微型電流/電壓傳感器系列（D型，外形尺寸：31.5×20.5×22.5）。進(jìn)而形成適用于三相三線和三相四線電力線路的三相電壓傳感器和三相電流傳感器。三相電壓/電流傳感器均采用便于現(xiàn)場(chǎng)使用的端子接線、卡裝方式（S型或U型結(jié)構(gòu)）。

為了適應(yīng)較大電流的測(cè)量，開發(fā)了φ13、φ20、φ35、φ48穿線孔徑的F型結(jié)構(gòu)傳感器。

六 傳感器輸入輸出特性曲線