文档介绍：电量变送器基本原理
电量变送器是一种将被测电量(交流电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、频率、相位、功率因数、直流电压、电流等)转换成按线性比例直流电流或电压输出(电能脉冲输出)的测量仪表。它广泛应用于电力、石
油、煤炭、冶金、铁道、市政等部门的电气测量、自动控制以及调度系统。
一、基本测量电路
电量变送器的基本测量电路一般由以下几个部分组成:
信号输入隔离
电量转换电路
输出电路
输入
输出
由于我们需要测量的电量一般都为高电压(-380V)和大电流(1A-10A),如果不对它们进行隔离和把幅度减小,将对人身安全和设备造成严重威胁,信号输入隔离一般采用电压互感器(PT)和电流互感器(CT),对这一部分的基本要求为:
a. 信号隔离的耐压绝缘性能要好,耐压应>2kV。
b. 线性要好,由于PT、CT都采用铁磁材料加工而成,它们的线性不好,
在以后的电路中是很难补偿的,因此,一定要选用优质材料和先进工艺
制造的高线性度PT、CT,才能保证变送器测量的线性度。
c. PT、CT的输出负载要小,由于变送器使用的PT、CT的铁芯截面受体积
限制都比较小,因此随着输出负载的增大,其非线性将急剧增加,一般
PT的输出电流应<1mA,CT的输出电流应<10mA(一般为5mA左右),取样
电阻应<200Ω。
这部分是电量变送器的核心,通过它把不同的被测电量转换成相应的输出电量,相应于不同的被测电量而采用不同的转换电路。具体电路将在后面再详细介绍。
这部分电路的作用是输出变送器需要输出的电量,它的基本要求是:
;
。即在一定的负载范围内,其输出值不受负载变化的影响,即
在电压输出时,应为恒压输出,电流输出时应为恒流输出。
输出的一般电路如下:
电压输出电流输出
图中N为运算放大器,V为晶体三极管,扩大运算放大器的输出电流。
有的变送器有可能该电路和电量转换电路合并在一起。
二、交流电压、电流变送器
交流电流、电压变送器除了输入隔离部分有差别外,其他电路基本一样,输入隔离部分的电路如下:
电压变送器电流变送器
二者之间的差别为电压变送器采用PT,其二次输出电压可直接输入下一级转换电路,而电流变送器是采用CT,其二次输出电流先经R变换为电压后再输入下一级转换电路,其好处为只要选择合适的二次电流值和R,后面的电路可和电压变送器完全一致。
电压、电流变送器的测量目前大都采用平均值转换,其基本电路如下:
这实际上是一个精密全波整流电路,它的特点是线路简单和线性度好,但缺点是波形失真度对它的影响较大。这在某些波形失真较大的电路中(如负载为可控硅等),和采用真有效值变换的测量仪器比对时,有可能产生一定的误差,这在现场在线校验这类变送器时,如果标准表是真有效值变换的其误差就有可能和实验室测试的结果不一致,因此对该类变送器的校准,应在波形失真度<%的电源上进行。
三、有功功率变送器
单相有功功率变送器
这类变送器虽然应用较少,但是它是三相有功/无功功率变送器的基础,因此先介绍它的基本原理,它的基本电路如下:
电路中,PT、CT和电压电流变送器一样,作