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Date 2021-10-25
Title 【KARMA小學堂】電流傳感器工作原理及其相關應用
電流傳感器
22/10/2021 | 一般,產品,知識, 

為什麼我們需要電流傳感器?
在實踐中,通常需要了解組件或電力電纜中的電流。標準電流表通常不能測量超過幾十安培的電流。雖然這對於許多應用來說已經足夠了,但很容易想像電流更高的場景:
  • 電動機(約 150 A)
  • 鐵路架空線(約 1000 A)
  • 發電廠的發電機電流(幾 kA)
為此,電流互感器(也稱為電流傳感器)可以在這種條件下進行測量。它們將輸入端的高電流轉換為輸出端較小但成比例的電流。例如,輸入端的 1000 A(難以測量)可以轉換為輸出端的 2 A(使用標準電流表更容易測量)。在這種情況下,比例因子為 1000 A/2 A = 500。因此,電流傳感器的原理類似於電壓互感器的原理。
然而,測量技術並不是電流互感器的唯一用例。電流傳感器可應用於控制技術或保護目的。在此類應用中,減小的電流會傳遞到 RCD 或控制儀器。
電流傳感器如何工作?
最常見的類型的電流傳感器是感應電流互感器(inductive current transformer)。它的主要用例是轉換交流電。電感式電流互感器的工作原理如下(圖 1):
  1. “磁性良好導電”材料連接兩個電路,初級電路和次級電路。這種材料通常是鐵磁陶瓷,即所謂的鐵氧體(ferrite)。然後初級和次級電路螺旋纏繞在這個鐵氧體上。然而,也有一些設計,其中初級電路僅由一根穿過鐵氧體中心的電纜組成。
  2. 要測量的交流電流在初級電路中流動(但對於我們的電流表來說太高了)。這種交流電根據所謂的“安培定律”產生磁場。該磁場不斷改變其極性,類似於電路中流動的交流電。
  3. 提到的磁場存在於整個鐵氧體中,因為鐵氧體是磁性“導體”。因此它也存在於次級電路中。根據另一個物理定律,即感應定律,這種“變化”的磁場會在次級電路中產生電流。在電流傳感器的情況下,次級電流小於初級電流。
1:電流傳感器的結構示意圖
如果更仔細地觀察潛在的物理方程,就可以確定“轉換率”。換算比表示電流傳感器減少了多少電流(對應於上面提到的比例因子):

可以看出,初級和次級電路的繞組分數 (N) (N_primary/N_secondary) 對應於轉換比。
在實踐中,還有實現電流互感器的更多可能性。例如,眾所周知的結構基於霍爾探針或羅戈夫斯基線圈。
實際電流傳感器的缺陷
然而,電流互感器很少是完美的。電流互感器的兩個主要誤差變量是:
  • 變換誤差:實際變換比可能偏離理想變換比。轉換誤差以百分比值表示這種差異。
  • 誤差角:初級和次級電流之間的相位可能會發生偏差(電流不會同步改變極性)。誤差角以度為單位表示該相位的差異。
DEWETRON 的電流傳感器
DEWETRON 是一家為客戶提供高精度測量和測試設備的公司。為了補充我們的TRIONTRION3測量模塊,我們還提供高質量的電流互感器。這些為各種不同的任務提供了最佳解決方案。我們模型的一個特點是高達 2000 A/A 的高轉換率。它們具有出色的精度,轉換誤差低至 0.002 %,誤差角小於 0.01°。
  2DEWETRON 的電流傳感器 PA-IT-65-S


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