八、传感器应用计算 [5]  

根据图 13 ，电流传感器的主要计算公式如下：  

N P I P = N S I S ； 计算原边或副边电流  

V M = R M I ； 计算测量电压  

V S = R S I S ； 计算副边电压  

V A = e + V S + V M ； 计算供电电压  

其中， e 是二极管内部和晶体管输出的压降，不同型号的传感器有不同的 e 值。这里我们仅以 ES300C 为例，这种传感器的匝数比 N P / N S =1/2000 、标准额定电流值 I PN =300A rms 、供电电压 V A 的范围为± 12V~ ± 20V （± 5% ）、副边电阻 R S =30 Ω ，在双极性（± V A ）供电，其传感器测量量程 >100A 且无防止供电电源意外倒置的保护二极管的情况下， e =1V 。在上述条件下：  

（ 1 ）给定供电电压 V A ，计算测量电压 V M 和测量电阻 R M ：  

假设：供电电压 V A = ± 15V  

根据上述公式得：  

测量电压 V M =9.5V ；  

测量电阻 R M =V M /I S =63.33 Ω；  

副边电流 I S =0.15A 。  

所以当我们选用 63.33 Ω的测量电阻时，在传感器满额度测量时，其输出电流信号为 0.15A ，测量电压为 9.5V 。  

（ 2 ）给定供电电压和测量电阻，计算欲测量的峰值电流；  

假设：供电电压 V A = ± 15V ，测量电阻 R M =12 Ω，  

则： V M + V S = （ R M + R S ）× I S = V A - e =14V  

而： R M + R S =12 W +30 W =42 W ，  

则最大输出副边电流： A  

原边峰值电流： I P max= I S max( N S / N P )=666A  

这说明，在上述条件下，传感器所能测量的最大电流即原边峰值电流为 666A 。如果原边电流大于此值，传感器虽测量不出来，但传感器不会被损坏。  

（ 3 ）测量电阻（负载电阻）能影响传感器的测量范围。  

测量电阻对传感器测量范围也存在影响，所以我们需要精心选择测量电阻。用下式可计算出测量电阻：  

其中， V Amin —扣除误差后的最小供电电压；  

e —传感器内部晶体管的电压降；  

R S —传感器副边线圈的电阻；  

I S max —原边电流 I P 为最大值时的副边电流值。  

另外我们可以通过下式确认所选传感器的稳定性。  

如果 V A min 不符合上式，则会造成传感器的不稳定。一旦出现这种情况，我们可以有以下三种方法克服：  

1 ）更换电压更大的供电电源；  

2 ）减小测量电阻的值；  

3 ）将传感器更换成 R S 较小的传感器。  

例如，某种型号的电流传感器，其标准额定电流 I PN =1000A ，匝数比 N P / N S =1/2000 ， e 值为 1.5V ，副边电阻 R S =30 Ω，测量电阻 R M =15 W ，用 15V 电源单极性供电。则 V A =30V （单极性供电是双极性供电的 2 倍）， 而：  

I S = I P × N P / N S =0.5A  

V S = R S × I S =15V  

V M = R M × I S =7.5V  

=24V<30V  

通过以上检验，可知这种传感器在此条件下测量能保证稳定性。它所能测量的原边电流的最大值（即测量范围） 

九、结束语  

在城市用电设备增多，农村供电设备老化欠修的情况下，城乡各地经常会出现电压不稳、电路短路、过流等现象，结果造成人民生活不便和仪器损毁。在电源技术中使用传感检测功能可以使电源设备更加小型化、智能化和安全可靠。  

电源技术发展到今天，已融合了电子、功率集成、自动控制、材料、传感、计算机、电磁兼容、热工等诸多技术领域的精华，我们有理由相信，在 21 世纪的电源技术中，传感器也将发挥着至关重要的作用，所以对电流传感器的应用和设计开发，传感器工作者应该给予足够重视。 ABB 公司的传感器因其型号多，量程宽（电流 5~6000A ；电压 50~5000V ）、高精度、灵敏度高、线性度好、规范、易安装、抗干扰能力强、质量可靠、平均无故障时间 MTBF 长等优点，在各个领域特别是在机车牵引和工业应用领域中值得用户信赖。
 

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