ABB電流傳感器的應(yīng)用分析

四、傳感器型號(hào)、結(jié)構(gòu)和安裝方法

ABB 公司的傳感器產(chǎn)品說明一般由“傳感器產(chǎn)品型號(hào)”和“生產(chǎn)日期”兩部分構(gòu)成 [5] 。“傳感器產(chǎn)品型號(hào)”用于標(biāo)明傳感器的型號(hào)、額定測(cè)量值、標(biāo)準(zhǔn)型或非標(biāo)準(zhǔn)型。“傳感器生產(chǎn)日期”則是由 8 位數(shù)字構(gòu)成，表明傳感器的生產(chǎn)年份、日期（一年中的第幾日）及傳感器序列號(hào)。

ABB 公司的傳感器產(chǎn)品很多，每種傳感器的外形結(jié)構(gòu)、尺寸大小等都有所不同，下面介紹幾種典型的外形結(jié)構(gòu)及安裝接線方法。

1 、 MP25P1 電流傳感器

MP25P1 電流傳感器是 ABB 公司中一種量程很小的傳感器，所能測(cè)量的額定電流為 5 、 6 、 8 、 12 、 25A ，原邊管腳的不同接法可確定額定測(cè)量電流為多少，參見圖 5 。

2 、 ES300C 電流傳感器

如 MP25P1 一樣，一般傳感器都有正極（ + ）、負(fù)極（ - ）、測(cè)量端（ M ）三個(gè)管腳，但 ES300C 則沒有此三個(gè)管腳，而是有紅、黑、綠三根引線，分別對(duì)應(yīng)于正極、負(fù)極及測(cè)量端。同時(shí)在 ES300C 型傳感器中有一內(nèi)孔，測(cè)量原邊電流時(shí)要將導(dǎo)線穿過該內(nèi)孔。

不管是 MP25P1 還是 ES300C 型等電流傳感器，安裝時(shí)管腳的接線應(yīng)根據(jù)測(cè)量情況進(jìn)行相應(yīng)連線。

（ 1 ）在測(cè)量交流電時(shí)，必須強(qiáng)制使用雙極性供電電源。即傳感器的正極（ + ）接供電電源“ +VA ”端，負(fù)極接電源的“ -VA ”端，這種接法叫雙極性供電電源。同時(shí)測(cè)量端（ M ）通過電阻接電源“ 0V ”端。

（ 2 ）在測(cè)量直流電流時(shí)，可使用單極性或單相供電電源，即將正極或負(fù)極與“ 0V ”端短接，從而形成只有一個(gè)電極相接的情況，其接法共有四種（見圖 6 和圖 7 ）。

在傳感器產(chǎn)品中，標(biāo)有“ -N ”標(biāo)志的表示該傳感器沒有電源意外倒置防護(hù)措施；標(biāo)有“ -P ”標(biāo)志的則表示該傳感器具有防護(hù)措施。圖 6 是無保護(hù)二極管時(shí)的單極性供電電源安裝接線方法，圖 7 是加有保護(hù)措施的傳感器的接法。

(3) 具有屏蔽作用的傳感器的連接方法

ABB 公司的部分電流傳感器具有電磁屏蔽作用，其產(chǎn)品外殼上會(huì)多一個(gè)“ E ”標(biāo)志的端口，其連接方式有兩種：將屏蔽端和負(fù)極（ -V A ）或零線（ 0V ）相連，如圖 8 所示。

　　另外，安裝時(shí)必須全面考慮產(chǎn)品的用途、型號(hào)、量程范圍、安裝環(huán)境等。比如傳感器應(yīng)盡量安裝在利于散熱的場(chǎng)合；如果環(huán)境只適于垂直安裝，則必須選擇帶“ V ”字標(biāo)志的傳感器（如 CS300 BRV ）。

五、提高測(cè)量精度的方法

除了安裝接線、即時(shí)標(biāo)定校準(zhǔn)、注意傳感器的工作環(huán)境外，通過下述方法還可以提高測(cè)量精度：

　　1 、原邊導(dǎo)線應(yīng)放置于傳感器內(nèi)孔中心，盡可能不要放偏；

　　2 、原邊導(dǎo)線盡可能完全放滿傳感器內(nèi)孔，不要留有空隙；

　　3 、需要測(cè)量的電流應(yīng)接近于傳感器的標(biāo)準(zhǔn)額定值 I PN ，不要相差太大。如條件所限，手頭僅有一個(gè)額定值很高的傳感器，而欲測(cè)量的電流值又低于額定值很多，為了提高測(cè)量精度，可以把原邊導(dǎo)線多繞幾圈，使之接近額定值。例如當(dāng)用額定值 100A 的傳感器去測(cè)量 10A 的電流時(shí)，為提高精度可將原邊導(dǎo)線在傳感器的內(nèi)孔中心繞九圈（一般情況， N P =1 ；在內(nèi)孔中繞一圈， N P =2 ；……；繞九圈， N P =10 ，則 N P × 10A=100A 與傳感器的額定值相等，從而可提高精度）；

　　4 、當(dāng)欲測(cè)量的電流值為 I PN /5 的時(shí)，在 25 ℃仍然可以有較高的精度。

六、傳感器的抗干擾性

1 、電磁場(chǎng)

　　閉環(huán)霍爾效應(yīng)電流傳感器，利用了原邊導(dǎo)線的電磁場(chǎng)原理。因此下列因素直接影響傳感器是否受外部電磁場(chǎng)干擾。

(1) 傳感器附近的外部電流大小及電流頻率是否變化；

(2) 外部導(dǎo)線與傳感器的距離、外部導(dǎo)線的形狀、位置和傳感器內(nèi)霍爾電極的位置；

(3) 安裝傳感器所使用的材料有無磁性；

(4) 所使用的電流傳感器是否屏蔽；

為了盡量減小外部電磁場(chǎng)的干擾，最好按安裝指南安裝傳感器。

2 、電磁兼容性

電磁兼容性 EMC ，（ Electro -Magnetic Compatibility ）是研究電氣及電子設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中能執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，即要求在同一電磁環(huán)境中的上述各種設(shè)備都能正常工作而又互不干擾，達(dá)到“兼容”狀態(tài)的一門學(xué)科 [8] ?？臻g電磁環(huán)境的惡化越來越容易使電子元器件之間因互不兼容而引發(fā)系統(tǒng)的誤動(dòng)作，因此電工、電子設(shè)備電磁兼容性檢測(cè)極有必要。由于實(shí)際生產(chǎn)、科研及市場(chǎng)推廣的迫切需要，采用已通過電磁兼容性檢測(cè)的電流和電壓傳感器已形成共識(shí)，并已成為一個(gè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。 ABB 公司的所有電流傳感器自 1996 年 1 月 1 日起，均已通過了 EMC 檢測(cè)。

七、傳感器標(biāo)定

1 、偏移電流 I SO

偏移電流必須在 I P =0 、環(huán)境溫度 T ≈ 25 ℃的條件下進(jìn)行校準(zhǔn)，按圖 9 方法（雙極性供電）接線，且測(cè)量電壓 V M 必須滿足：

V M Q R M × I SO (5)

2 、精度

在 I P = I PN （ AC or DC ）、環(huán)境溫度 T ≈ 25 ℃、傳感器雙極性供電、 R M 為實(shí)際測(cè)量電阻的條件下進(jìn)行測(cè)量，其接線如圖 10 所示，并用公式 (3) 計(jì)算精度。

3 、保護(hù)性測(cè)試

ABB 公司的傳感器在測(cè)量電路短路、測(cè)量電路開路、供電電源開路、原邊電流過載、電源意外倒置的條件下都可受到保護(hù)。對(duì)上述各項(xiàng)測(cè)試舉例如下：

（ 1 ）測(cè)量電路短路

此項(xiàng)測(cè)試必須在 I P = I PN 、環(huán)境溫度 T ≈ 25 ℃、傳感器雙向供電、 R M 為實(shí)際應(yīng)用中的電阻條件下進(jìn)行，連接圖如圖 11 所示，開關(guān) S 應(yīng)在一分鐘之內(nèi)合上和打開。

（ 2 ）測(cè)量電路開路

此項(xiàng)測(cè)試條件為 I P = I PN 、環(huán)境溫度 T ≈ 25 ℃、傳感器雙向供電、 R M 是實(shí)際應(yīng)用中的電阻。測(cè)試圖如圖 12 ，開關(guān) S 應(yīng)在一分鐘之內(nèi)完成閉合 / 打開切換動(dòng)作。

（ 3 ）電源意外倒置測(cè)試

為防止電源意外倒置而使傳感器損壞，在電路中專門加裝了保護(hù)二極管，此項(xiàng)測(cè)試可使用萬用表測(cè)試二極管兩端，測(cè)試應(yīng)在 I P =0 、環(huán)境溫度 T ≈ 25 ℃、傳感器不供電、不連接測(cè)量電阻的條件下進(jìn)行?？墒褂靡韵聝煞N方法測(cè)試：

第一種：萬用表紅表筆端接傳感器“ M ”端，萬用表黑表筆端接傳感器“ + ”端；

第二種：萬用表紅表筆接傳感器負(fù)極，萬用表黑表筆接傳感器 M 端；

在測(cè)試中，如萬用表鳴笛，說明二極管已損壞。