电流传感器在PA8000或PA5000上的使用(20160328)

1.电流传感器的使用

本文分别介绍在PA8000型和PA5000型功率分析仪上如何使用电压型和电流型电流传感器。

1.1.1概述

电压输出型电流传感器的使用包括传感器和功率分析仪的连接,功率分析仪的设置。

1.1.2电压输出型电流传感器的连接

这里以电压输出型钳式电流传感器为例说明。将钳式传感器的钳夹夹住被测电流所在回路;另一端通过连接电缆、BNC连接器连接到功率输入单元的外部电流传感器端子,如图1.1所示。


图1.1电压输出型钳式电流传感器连接功率输入单元

补充阅读:钳式电流传感器的铁心在捏紧扳手时张开,被测电流所通过的导线不必切断而直接穿过铁心张开的缺口;当放开扳手后,铁心闭合,被测电路导线成为电流传感器的一次线圈,导线中的电流变换为固定函数关系的磁场信号,再将磁场信号变换为成函数关系的电压信号,从而测出电流。

1.1.3功率分析仪的设置

连接传感器后,须在功率分析仪选择连接传感器的输入单元、开启传感器、设置传感器比率、测量量程。本小节的操作描述适用于所有类型的电压输出型电流传感器。

1.PA8000/PA5000型功率分析仪的设置
(1)选择输入单元
首先选定须配置传感器的输入单元。点击按键“Element”键,可轮选安装板卡的功率单元,用户可选择需要配置的输入单元,选中的输入单元会在菜单上方高亮显示,如图1.2所示。用户按照这个操作步骤,选中需要配置传感器的输入单元。


图1.2选择须配置外部电流传感器的输入单元

(2)开启外部电流传感器

选中输入单元后,还须开启外部电流传感器功能。
首先选中须配置传感器的输入单元,再于PA8000/PA5000型功率分析仪前面板单击Extsensor键,执行“Ext Sensor”功能,开启该输入单元的外部电流传感器,如图1.2所示。

(3)传感器比率设置
开启电压输出型传感器后还须设置传感器比率,以确定传感器测量结果的换算关系。方法有三:

比率设置方法一

按下前面板的Shift+Extsensor按键或双击Extsensor按键,执行“Sensor Ratio“功能,在弹出的比率系数菜单配置传感器比率,如图1.3所示(例如,使用电流 1A 换算输出10mV的电压输出电流传感器测量最大100A的电流时,产生的最大电压为10mV/A×100A = 1V)。


图1.3传感器比率设置方法一(PA8000/5000型)

比率设置方法二

按下显示界面中的“缩放按钮”,在弹出的比率菜单“配置传感器比率”,如图1.4。


图1.4传感器比率设置方法二

比率设置方法三

按下显示界面中的“常用设置按钮”,选择“传感器比率”,在弹出的比率菜单配置传感器比例系数,如图1.5。


图1.5 传感器比率设置方法三

用户可按传感器上标注的传感器比率,在图1.3、图1.4、图1.5所示传感器比率设置对话框完成设置。例如,对图1.6所示的电压输出型电流传感器,可依其标注图1.3、图1.4、图1.5所示对话框设置为1mV/A。


图1.6钳式电流传感器实物

(4)选择量程
接下来用户需要通过图1.7所示的电流量程调节旋钮来设定电流量程(虽然外部电流传感器输出电压信号,仍须通过电流量程调节旋钮来设定):
若选择固定量程,则顺时针旋转旋钮增加量程,逆时针旋转旋钮减小量程;
若按下旋钮则开启自动量程,此时 Auto 指示灯点亮;
重复以上步骤,为其它输入单元设定外部电流传感器量程。


图1.7电流量程调节旋钮(PA8000/5000)

1.2电流输出型电流传感器的使用

电流输出型电流传感器的使用包括传感器和功率分析仪的连接,功率分析仪的设置。

1.2.1电流输出型电流传感器的连接

1.概述 下面以LEM公司的IT 1000-S/SP1、TP1001 LEM传感器电源套件、PA8000/PA5000型功率分析仪为例,说明电流输出型电流传感器和PA功率分析仪的连接。
2.IT 1000-S/SP1、TP1001 LEM传感器电源套件
IT 1000-S/SP1交直流传感器
LEM公司的电流输出型传感器IT 1000-S/SP1,其技术参数如下所述:
电流:直流:0-1000A,交流:707Arms;
精度:±(0.05% of rdg + 30μA);
测量带宽:DC-500KHz。

TP1001 LEM传感器电源套件
LEM传感器电源套件由广州致远电子股份有限公司研发,具有接口简单、使用方便、耐插拔等特点,如图1.12所示。用户若需要可联系广州致远电子股份有限公司购买。


图1.8电流输出型电流传感器连接功率输入单元

对图1.12标注(1)~(5)处分别说明如下:
(1)开关电源。用于为LEM传感器供电,输入电压100-240V,输出电压±15V。
(2)黑色香蕉插座。连接功率输入单元电流输入插孔负端。
(3)DB9插头。用于连接LEM传感器上的DB9插座,为LEM传感器供电并引出LEM传感器的输出电流。
(4)红色香蕉插座。连接功率输入单元电流输入插孔正端。
电源插头。用于为开关电源供电。

3.连接说明
(1)PA8000/5000功率分析仪的连接
将IT1000-S/SP1传感器通过TP1001套件、转换插头连接到PA8000/5000型功率分析仪的功率输入单元,连线示意图见图1.13。
注:转换插头规格是4mm母头转4mm母头,红色,CF-735720和4mm母头转4mm母头,黑色,CF-735720。


图1.9IT1000-S/SP1传感器连接说明

注:该减径端子是由一个带锁紧系统的φ6mm插头和一个φ4mm安全型插座组成。

1.2.2功率分析仪的设置

1.概述
本节介绍电流输出型电流传感器在PA8000/5000型功率分析仪的设置,相关设置流程如下:
(1)选择须配置传感器的输入单元。
(2)开启传感器。
(3)设置CT比(CT:Current Transformer。CT比即电流转换比例)。
(4)设置量程。
本节的操作描述适用于所有类型的电流输出型电流传感器。

2.选择输入单元
首先用户选择须配置传感器的输入单元,选中的输入单元会高亮,点击按键“Element”键,轮选安装板卡的功率单元,可根据设置需要选择功能单元或接线组,相关操作如图1.10图1.11所示。下文以输入单功率单元为例。


图1.10 选择输入单元


图1.11 选择接线组(单元1/2/3)

3.开启传感器
(1)关闭外部电压输出型电流传感器
接下来,需要开启电流输出型电流传感器;但在这之前,如果选中的输入单元开启了外部电压输出型电流传感器,必须关闭。下文介绍关闭外部电压输出型电流传感器的操作步骤。 于PA8000/5000型功率分析仪前面板点击Element键,轮查各单元/接线组的“Extsensor”键未被点亮,如图1.12所示。

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图1.12关闭外部电流传感器

(2)开启电流输出型电流传感器
完成输入单元选择,关闭所有输入单元后,按下界面显示的缩放按键,显示“比例系数”软键,显示CT比设置对话框,如图1.13所示。


图1.13PT/CT比设置对话框

在图1.13所示对话框,可选择“缩放”的“开”或“关”:选择“开”则开启电流输出型传感器,并使CT比设置生效,此时功率分析仪将电流传感器输出的电流I、功率(P、S、Q)、电流的最大值和最小值(I+pk和I-pk)等乘以CT比,换算后再作为测量结果输出。
选择“关”,则关闭电流输出型传感器,CT比设置无效,此时功率分析仪直接显示电流输出型电流传感器的输出值。

4.CT比设置

用户开启传感器后须设置CT比,以确定传感器测量结果的换算关系。例如,使用电流1A换算输出1000A的电流输出型电流传感器测量最大100A的电流时,产生的最大输出电流为 1A/1000A×100A = 0.1A。按下界面显示的“缩放”按键,用户可根据当前使用电流输出型电流传感器上标注的CT变比,在图1.14所示缩放菜单编辑CT变比值。如果只使用一个电流输出型电流传感器,则CT变比设置值可设置为传感器的CT变比参数值;如果使用两个电流输出型电流传感器级联,则CT变比设置值需要考虑两个电流传感器的CT变比参数值。

下文以两个电流互感器级联成一个电流互感器,再连接到PA功率分析仪的例子说明:
将第一个互感器(即互感器1)的二次侧接第二个互感器(即互感器2)的一次侧,则组成一个新的级联电流互感器;此时,级联电流互感器的一次侧为互感器1的一次侧,二次侧为互感器2的二次侧。新的级联电流互感器连接到功率分析仪的指定输入单元;此时,功率分析仪的CT比设置值,可按如下公式配置。


功率分析仪CT比设置值=互感器1的CT比参数值×互感器2的CT比参数值
例如,互感器1的CT比为10000A:10A,互感器2的CT比为10A:100mA,则功率分析仪对应输入单元的CT比设置值为:10000/10 × (10 / 0.1)=100000,这也是级联互感器的CT比。

注:PA8000/5000型功率分析仪的CT比设置范围为0.0001~99999.9999;当比例功能关闭时,所有PT、CT系数均显示为1.0000。


图1.14CT比例设置

5.选择量程
最后,用户通过转动电流量程调节旋钮完成电流量程选择,电流量程调节旋钮的位置如图1.7所示。注意输入功率分析仪的电流不可超过量程。

1.3特殊级联组合电压输出型

1.3.1概述
高精度外置分流器PATV33(是将电流信号转换为电压信号,阻值在3.3Ω左右(每个实物对应实测值),最大允许输入电流300mA)级联电流输出型互感器级联成电压输出型和功率分析仪的连接,功率分析仪的设置。

1.3.2连接说明
下面以LEM公司的IT 1000-S/SP1、TP1001 LEM传感器电源套件、致远电子PATV33外置分流器、PA8000/PA5000型功率分析仪为例,说明电流输出型电流传感器和PA功率分析仪的连接。


图1.15PATV33级联LEM传感器连接功率分析仪

1.3.3PA功率分析仪的设置 连接传感器和PATV33后,须在功率分析仪选择连接传感器的输入单元、开启传感器、设置传感器比率、测量量程。其中传感器输入单元、开启传感器、传感器比率的设置、测量量程和电压输出型电流传感器一样,但变比需作推导。等效简易连接图如图1.16。


图1.16 简易连接图

结合图1.16及比例设置单位mV/A,可推导出传感器比率设置=mV/A,公式推导如下,其中U单位V,I单位A。
传感器变比 K=I1/I2;
PATV33输出电压 U=RI2;
所以输出变比U/I1=mV/A