用于 250 V 的交流电压传感器。方案、说明

250 V 交流电压传感器。无线电电子电气工程百科全书

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电流和电压传感器最常用于测量工业频率 50 Hz 的交流电流和电压。由于电压传感器的输入电流较大 (10 ... 20 mA)，因此使用基于 LEM 公司霍尔效应的电流和电压传感器（该领域的垄断者）来实现这些目的是不切实际的。误差较大，可达规模上限的1%量级，复杂度高，成本高[1]。使用霍尔效应的传感器的优点是能够测量直流电流和电压。

最适合测量交流电流和电压的是使用带有方便用户的电子信号处理电路的电流和电压互感器。变压器在整个范围内以相同的误差转换电压，无论是数百伏还是微伏单位。来自最小可行尺寸的变压器的信号功率比霍尔传感器的信号功率大几个数量级。这样就可以实现输入电流为 1 mA 的电压传感器和量程为 0,5 A、误差为 0,1 ... 0,5% 的电流传感器。

当使用基于霍尔效应的传感器测量交流电流和电压时，可以通过用电容器切断恒定分量来显着减小误差，但这进一步使传感器变得复杂并且不切实际。

在所提出的电压传感器中，为了简化设计并减小尺寸，使用带有附加电阻的电流互感器代替电压互感器（图1）。

250 V 交流电压传感器

该传感器具有以下特点：

输入电压....... 0...250 V
输入电流（电压为 250 V）....... 1 mA
输出电流（电压为 250 V）....... 5 mA
负载电阻......0...1 kOhm
25V~250V测量范围内测量值误差......不大于0,1%
电源电压......±15 V

附加电阻由三个电阻器 R1R3 组成，决定传感器的输入电流。电阻R1为精密电阻，误差为0,5%，电阻R2、R3用于选择附加电阻的阻值，通过短接电阻R2、R3来选择。

电阻R1R3消耗的最大功率不超过0,25W。主要误差由电阻R1-R3的选择精度决定。附加误差由 TCS 电阻器 R1-R3 确定。

来自变压器T3的次级绕组1的信号被馈送到运算放大器A1的输入端。为了消除磁芯的残余磁化并改善频率响应，放大器被磁通量负反馈覆盖。输出信号A1在绕组2中产生输出电流，该输出电流在磁芯中产生与输入电流产生的磁通量大小相等且方向相反的磁通量。

传感器有电流输出（输出电流不依赖于负载电阻）：

Iout=IinW1/W3,

其中 W1 是绕组 1 的匝数，W3 是绕组 3 的匝数。

变压器铁芯由 L 形板组装而成，尺寸为 30x22x5 毫米（5 毫米 - 装置的厚度）。绕组1、2包含2000匝PEV-0,1电线，绕组3包含400匝PEV-0,2电线。

图 2 显示了具有整流电流输出的传感器版本。

250 V 交流电压传感器

该传感器具有以下特点：

输入电压....... 0...250 V
输入电流（电压为 250 V）....... 1 mA
输出电流（整流，峰值）....... 10 mA
负载电阻......0...620 欧姆
25V~250V测量范围内测量值误差......不大于0,5%
电源电压......±15 V

根据标准方案，来自电阻器R4的可变信号被馈送到组装在运算放大器A2和二极管V1、V2上的精密整流器的输入。来自二极管V1、V2的信号被馈送到组装在OU A3和晶体管M3上的电压-电流转换器的输入。为了使输出电流不依赖于负载电阻，需要满足R11/R9=R12/R10等式。传感器的调节包括通过选择电阻器 R1 的值来设置输入电流为 4 mA 时的输出电流值。

参考文献：

“LEM”公司的招股说明书。

查看其他文章 部分指示器、传感器、探测器.

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