传感器型号、结构和安装方法  - ABB电流传感器的应用分析

四、传感器型号、结构和安装方法  

ABB 公司的传感器产品说明一般由“传感器产品型号”和“生产日期”两部分构成 [5] 。“传感器产品型号”用于标明传感器的型号、额定测量值、标准型或非标准型。“传感器生产日期”则是由 8 位数字构成，表明传感器的生产年份、日期（一年中的第几日）及传感器序列号。  

ABB 公司的传感器产品很多，每种传感器的外形结构、尺寸大小等都有所不同，下面介绍几种典型的外形结构及安装接线方法。  

1 、 MP25P1 电流传感器  

MP25P1 电流传感器是 ABB 公司中一种量程很小的传感器，所能测量的额定电流为 5 、 6 、 8 、 12 、 25A ，原边管脚的不同接法可确定额定测量电流为多少，参见图 5 。  

2 、 ES300C 电流传感器  

如 MP25P1 一样，一般传感器都有正极（ + ）、负极（ - ）、测量端（ M ）三个管脚，但 ES300C 则没有此三个管脚，而是有红、黑、绿三根引线，分别对应于正极、负极及测量端。同时在 ES300C 型传感器中有一内孔，测量原边电流时要将导线穿过该内孔。  

不管是 MP25P1 还是 ES300C 型等电流传感器，安装时管脚的接线应根据测量情况进行相应连线。  

（ 1 ）在测量交流电时，必须强制使用双极性供电电源。即传感器的正极（ + ）接供电电源“ +VA ”端，负极接电源的“ -VA ”端，这种接法叫双极性供电电源。同时测量端（ M ）通过电阻接电源“ 0V ”端。  

（ 2 ）在测量直流电流时，可使用单极性或单相供电电源，即将正极或负极与“ 0V ”端短接，从而形成只有一个电极相接的情况，其接法共有四种（见图 6 和图 7 ）。  

在传感器产品中，标有“ -N ”标志的表示该传感器没有电源意外倒置防护措施；标有“ -P ”标志的则表示该传感器具有防护措施。图 6 是无保护二极管时的单极性供电电源安装接线方法，图 7 是加有保护措施的传感器的接法。  

(3) 具有屏蔽作用的传感器的连接方法  

ABB 公司的部分电流传感器具有电磁屏蔽作用，其产品外壳上会多一个“ E ”标志的端口，其连接方式有两种：将屏蔽端和负极（ -V A ）或零线（ 0V ）相连，如图 8 所示。  

　　另外，安装时必须全面考虑产品的用途、型号、量程范围、安装环境等。比如传感器应尽量安装在利于散热的场合；如果环境只适于垂直安装，则必须选择带“ V ”字标志的传感器（如 CS300 BRV ）。  

五、提高测量精度的方法  

除了安装接线、即时标定校准、注意传感器的工作环境外，通过下述方法还可以提高测量精度：  

　　1 、原边导线应放置于传感器内孔中心，尽可能不要放偏；  

　　2 、原边导线尽可能完全放满传感器内孔，不要留有空隙；  

　　3 、需要测量的电流应接近于传感器的标准额定值 I PN ，不要相差太大。如条件所限，手头仅有一个额定值很高的传感器，而欲测量的电流值又低于额定值很多，为了提高测量精度，可以把原边导线多绕几圈，使之接近额定值。例如当用额定值 100A 的传感器去测量 10A 的电流时，为提高精度可将原边导线在传感器的内孔中心绕九圈（一般情况， N P =1 ；在内孔中绕一圈， N P =2 ；……；绕九圈， N P =10 ，则 N P × 10A=100A 与传感器的额定值相等，从而可提高精度）；  

　　4 、当欲测量的电流值为 I PN /5 的时，在 25 ℃仍然可以有较高的精度。  

六、传感器的抗干扰性  

1 、电磁场  

　　闭环霍尔效应电流传感器，利用了原边导线的电磁场原理。因此下列因素直接影响传感器是否受外部电磁场干扰。  

(1) 传感器附近的外部电流大小及电流频率是否变化；  

(2) 外部导线与传感器的距离、外部导线的形状、位置和传感器内霍尔电极的位置；  

(3) 安装传感器所使用的材料有无磁性；  

(4) 所使用的电流传感器是否屏蔽；  

为了尽量减小外部电磁场的干扰，最好按安装指南安装传感器。  

2 、电磁兼容性  

电磁兼容性 EMC ，（ Electro -Magnetic Compatibility ）是研究电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态，即要求在同一电磁环境中的上述各种设备都能正常工作而又互不干扰，达到“兼容”状态的一门学科 [8] 。空间电磁环境的恶化越来越容易使电子元器件之间因互不兼容而引发系统的误动作，因此电工、电子设备电磁兼容性检测极有必要。由于实际生产、科研及市场推广的迫切需要，采用已通过电磁兼容性检测的电流和电压传感器已形成共识，并已成为一个强制性标准。 ABB 公司的所有电流传感器自 1996 年 1 月 1 日起，均已通过了 EMC 检测。 

七、传感器标定  

1 、偏移电流 I SO  

偏移电流必须在 I P =0 、环境温度 T ≈ 25 ℃的条件下进行校准，按图 9 方法（双极性供电）接线，且测量电压 V M 必须满足：  

V M ≦ R M × I SO (5)  

2 、精度  

在 I P = I PN （ AC or DC ）、环境温度 T ≈ 25 ℃、传感器双极性供电、 R M 为实际测量电阻的条件下进行测量，其接线如图 10 所示，并用公式 (3) 计算精度。  

3 、保护性测试  

ABB 公司的传感器在测量电路短路、测量电路开路、供电电源开路、原边电流过载、电源意外倒置的条件下都可受到保护。对上述各项测试举例如下：  

（ 1 ）测量电路短路  

此项测试必须在 I P = I PN 、环境温度 T ≈ 25 ℃、传感器双向供电、 R M 为实际应用中的电阻条件下进行，连接图如图 11 所示，开关 S 应在一分钟之内合上和打开。  

（ 2 ）测量电路开路  

此项测试条件为 I P = I PN 、环境温度 T ≈ 25 ℃、传感器双向供电、 R M 是实际应用中的电阻。测试图如图 12 ，开关 S 应在一分钟之内完成闭合 / 打开切换动作。  

（ 3 ）电源意外倒置测试  

为防止电源意外倒置而使传感器损坏，在电路中专门加装了保护二极管，此项测试可使用万用表测试二极管两端，测试应在 I P =0 、环境温度 T ≈ 25 ℃、传感器不供电、不连接测量电阻的条件下进行。可使用以下两种方法测试：  

第一种：万用表红表笔端接传感器“ M ”端，万用表黑表笔端接传感器“ + ”端；  

第二种：万用表红表笔接传感器负极，万用表黑表笔接传感器 M 端；  

在测试中，如万用表鸣笛，说明二极管已损坏。