基于羅氏線(xiàn)圈的電流變送器設(shè)計(jì)與應(yīng)用

時(shí)間：2024-11-13作者：安科瑞電子商務(wù)（上海）有限公司瀏覽：1334

1.引言

 近年來(lái)，隨著現(xiàn)代高壓、**高壓輸電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，電力系統(tǒng)正朝著大容量、高壓大電流方向發(fā)展，而用于電流測(cè)量的傳統(tǒng)的電磁式電流互感器已無(wú)法滿(mǎn)足其要求，在大電流下鐵心磁路下易飽和，對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差。而羅氏線(xiàn)圈互感器，具有測(cè)量范圍寬、精度高、無(wú)磁飽和、體積小等點(diǎn)，正逐步取代傳統(tǒng)的電磁式電流互感器，在電力系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用景。

本文介紹種基于羅氏線(xiàn)圈的電流變送器的設(shè)計(jì)，對(duì)電網(wǎng)中的大交流電流進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，該變送器采用XTR115芯片將羅氏線(xiàn)圈產(chǎn)生的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換電流信號(hào)，輸出DC 4～20mA電流信號(hào)。

2．工作原理及設(shè)計(jì)

羅氏線(xiàn)圈是將導(dǎo)線(xiàn)均勻的密繞在環(huán)形截面非磁性骨架上而形成的空心電感線(xiàn)圈，采用羅氏線(xiàn)圈作為電網(wǎng)中電流測(cè)量的傳感頭，讓通有大電流的導(dǎo)線(xiàn)垂直穿過(guò)線(xiàn)圈的中心，產(chǎn)生電磁感應(yīng)，從而感應(yīng)出被測(cè)電流大小的電壓信號(hào)。將羅氏線(xiàn)圈產(chǎn)生的電壓信號(hào)接入到信號(hào)調(diào)理模塊上，進(jìn)行信號(hào)處理，后輸出工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)DC4-20mA。電路設(shè)計(jì)框架圖如圖1所示。



2.1信號(hào)調(diào)理電路

信號(hào)調(diào)理電路實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的隔離輸入，包括信號(hào)濾波、整流電路以及信號(hào)積分電路。該電路主要是對(duì)羅氏線(xiàn)圈感應(yīng)輸出的電壓信號(hào)通過(guò)RC濾波，再經(jīng)過(guò)電阻分壓后接入到采用雙電源運(yùn)放芯片的輸入腳上，采用運(yùn)算放大器構(gòu)成近似積分器，合理選擇選擇器件參數(shù)，能夠保證傳感器的測(cè)量靈敏度、精度和信號(hào)響應(yīng)帶寬。

2.2真有效值轉(zhuǎn)換電路

真有效值轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)電路中AC/DC真有效值轉(zhuǎn)換，將輸入的交流信號(hào)通過(guò)真有效值芯片轉(zhuǎn)化為真有效值的直流電壓，能夠精確測(cè)量各種電壓波形的有效值，而不必考慮被測(cè)波形的參數(shù)以及失真。如圖2所示：電路中，Ui信號(hào)經(jīng)過(guò)電容C5隔直后輸入到真有效值芯片中，其中電容C8，C9的作用是濾掉該電路中的高頻干擾，采用雙電源工作方式，滿(mǎn)足真有效值的工作要求。



2.3放大電路

放大電路的作用是將真有效值轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)RC濾波電路后進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯?，采用運(yùn)放芯片，在滿(mǎn)足點(diǎn)輸出功耗要求的同時(shí)，調(diào)節(jié)電路中的放大參數(shù)，使電路后輸出能達(dá)到滿(mǎn)度額定值。

2.4信號(hào)輸出電路

信號(hào)輸出電路主要采用TI公司生產(chǎn)的精密電流變送芯片XTR115，其具有精度高，芯片功耗小以及非線(xiàn)性誤差小等點(diǎn)，內(nèi)部產(chǎn)生2.5V基準(zhǔn)電壓，且內(nèi)部帶有+5V的精密穩(wěn)壓器，可以給外部電路（例如電路中的放大器）單獨(dú)供電，從而簡(jiǎn)化了外部電源的設(shè)計(jì)，如圖3所示電路。

采用XTR115芯片設(shè)計(jì)，要嚴(yán)格控制電流的功耗，保證該變送器自身耗電(包括傳感器在內(nèi)的全部電路)不大于3.5mA，在XTR115置調(diào)電路，作為變送器的點(diǎn)調(diào)節(jié)，使變送器保證點(diǎn)輸出4mA。



3、抗干擾措施

電流變送器使用電流信號(hào)作為傳輸信號(hào)，有較高的抗干擾能力，但由于傳輸距離較遠(yuǎn)，加上工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性，在設(shè)計(jì)上還要考慮電氣隔離，抗干擾措施。

本文所設(shè)計(jì)的羅氏線(xiàn)圈變送器采用電源隔離模塊，降低紋波干擾，提高系統(tǒng)可靠性，與此同時(shí)，在電源輸入端串入只二極管，進(jìn)行反極性保護(hù)；線(xiàn)路板設(shè)計(jì)時(shí)注意電子器件的布局布線(xiàn)，以減少干擾信號(hào)。

4、產(chǎn)品介紹

安科瑞生產(chǎn)的BR系列羅氏線(xiàn)圈電流變送器嚴(yán)格按照GB/T 13850-1998《交流電量轉(zhuǎn)化為模擬量或數(shù)字信號(hào)的電測(cè)量變送器》設(shè)計(jì)，采用電磁感應(yīng)原理，對(duì)電網(wǎng)中的交流大電流進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，采用真有效值和線(xiàn)性補(bǔ)償技術(shù)，將其隔離變換為標(biāo)準(zhǔn)的直流信號(hào)輸出。DC24V安全電壓供電，具有高精度、高隔離、高安全性、低功耗等特點(diǎn)，可廣泛用于冶金、電鍍、焊接等領(lǐng)域。

 4.1 產(chǎn)品選型



5、應(yīng)用

本產(chǎn)品可以直接將被測(cè)主回路交流電流轉(zhuǎn)換成按線(xiàn)性比例輸出的DC 4～20mA（通過(guò)250Ω 電阻轉(zhuǎn)換DC 1～5V）恒流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，連續(xù)輸送到接收裝置（計(jì)算機(jī)或顯示儀表）。本產(chǎn)品可測(cè)輸入信號(hào)范圍廣，大輸入信號(hào)可達(dá)AC20000A，具有較佳的瞬態(tài)跟蹤能力，可以用于測(cè)量尺寸很大或形狀不規(guī)則的導(dǎo)體電流?？蓮V泛用于冶金、電鍍、焊接等傳統(tǒng)測(cè)量電流的CT無(wú)法正常使用的大電流檢測(cè)領(lǐng)域。

6、結(jié)束語(yǔ)

本文所設(shè)計(jì)的羅氏線(xiàn)圈變送器結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定、測(cè)量精度高、輸出信號(hào)線(xiàn)性度好、調(diào)試及標(biāo)定方便、安裝方便、產(chǎn)品致性好?；谝陨咸攸c(diǎn)，這種應(yīng)用電流環(huán)變送技術(shù)的羅氏線(xiàn)圈變送器在冶金、電鍍、焊接等領(lǐng)域具有非常廣泛的景，將大電流轉(zhuǎn)換為小電流，減小了操作人員工作的危險(xiǎn)性；它能夠有效解決生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與監(jiān)控問(wèn)題，提高生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的智能性，減少電力改造的成本。





安科瑞電子商務(wù)（上海）有限公司專(zhuān)注于工業(yè)絕緣檢測(cè)裝置,儲(chǔ)能EMS能源管理解決方案,企業(yè)能耗管理,安全用電解決方案,智慧用電等, 歡迎致電 18721098782

• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 變電所運(yùn)維云平臺(tái)系統(tǒng)在制藥企業(yè)實(shí)際應(yīng)用

  0引言? 傳統(tǒng)運(yùn)維人力投入大，運(yùn)維效率低、響應(yīng)慢、比較被動(dòng)，當(dāng)配電回路出現(xiàn)故障很久之后才通過(guò)電話(huà)或其他方式反饋到運(yùn)維管理人員這里，較終為時(shí)已晚。因此防患于未然較是尤為迫切，掌控各個(gè)配電室的整體運(yùn)行情況特別重要，不止是電參量的監(jiān)測(cè)，較要對(duì)配電室的整體運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，一旦運(yùn)行環(huán)境異常，及時(shí)提醒維護(hù)人員，在有故障隱患的時(shí)候就能及時(shí)排查處理，將用電隱患扼殺在萌芽狀態(tài)。?&nbs

• 【有源電力濾波器】有源電力濾波器的功能

  有源電力濾波器的作用1、濾除電流諧波可以高效的濾除負(fù)荷電流中2~25次的各次諧波，從而使得配電網(wǎng)清潔高效，滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)對(duì)配電網(wǎng)諧波的要求。該產(chǎn)品真正做到自適應(yīng)跟蹤補(bǔ)償，可以自動(dòng)識(shí)別負(fù)荷整體變化及負(fù)荷諧波含量的變化而*跟蹤補(bǔ)償，80us響應(yīng)負(fù)荷變化，20ms實(shí)現(xiàn)完全跟蹤補(bǔ)償。2、改善系統(tǒng)不平衡狀況可完全消除因諧波引起的系統(tǒng)不平衡，在設(shè)備容量許可的情況下，可根據(jù)用戶(hù)設(shè)定補(bǔ)償系統(tǒng)基波負(fù)序和零序不平衡分量并

• 嘉興萬(wàn)豪酒店電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

  【摘要】：電力供應(yīng)是整個(gè)社會(huì)生產(chǎn)、人民生活的基本保證之，也是全世界普遍的能源形式，而且多數(shù)資源都被人類(lèi)運(yùn)用各種方式轉(zhuǎn)換為電能而加以利用，經(jīng)濟(jì)的高速運(yùn)行也使各領(lǐng)域的用電負(fù)荷急速上升，各種疏漏和故障層出不窮,電力監(jiān)控系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)涉及千萬(wàn)用戶(hù)的各項(xiàng)用電疏漏。我司提供的電力監(jiān)控系統(tǒng)方案具有成熟化、模塊化、監(jiān)控軟件和**聯(lián)網(wǎng)采集產(chǎn)品研發(fā)的特點(diǎn)，易于實(shí)施和擴(kuò)展，易于根據(jù)客戶(hù)的需求定制化調(diào)整，并具有很強(qiáng)的性

• 精密配電裝置在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

  ? ? ??不管是個(gè)人數(shù)字信息、企業(yè)數(shù)據(jù)還是國(guó)家層面的安全數(shù)據(jù)，都需要數(shù)據(jù)中心這一基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行連接與計(jì)算。當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、5G移動(dòng)通信等信息技術(shù)的出現(xiàn)，促使數(shù)據(jù)中心的需求較之前有明顯增加。研究發(fā)現(xiàn)，**數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的市場(chǎng)規(guī)模在2013年為284.4億美元，經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展其規(guī)模獲得大幅度增長(zhǎng)，在2018年就已經(jīng)達(dá)到626