WB系列交流电量隔离传感器工作原理简介

一、概述

本系列产品采用电磁隔离技术和专用厚膜集成电路，对电网或电路中的交流电流或交流电压进行实时测量，将其变换为跟踪电压输出（V_G）、直流电压输出(V_Z)、直流电流输出（I_Z）或频率输出（F_K）。传感器的输出可以与各型A/D配接，构成数据集中采集系统，也可以与传统的模拟式、数字式指示仪表配接，显示被测量之值。

二、产品特点

1. 体积小、重量轻、精度高、功耗低；

2. 输入电路、输出电路完全隔离，输出信号可以共地；

3. 输出形式多样，满足各种使用要求；

4. 既有单一功能的产品，也有多路或3相组合产品；

5. 在0～120% 标称输入范围内，输出信号与输入信号保持正比例关系；

6. 通频带宽，可以测量5kHz以内的正弦交流电流或交流电压；

7. 稳定性好，耐冲击，过载能力强，可靠性高；

8. 温度范围宽，提供商业级、工业级产品，部分型号提供军用级产品；

9. 结构形式多样，提供直插式、DIN卡装式安装方式，方便各种场合使用。

三、主要技术指标（以产品使用说明书为准）

1. 精度等级：0.1, 0.2, 0.5；

2. 线性范围:0～120%标称输入；(加输出限幅保护时除外)

3. 响应时间: 跟踪电压输出≤15μS，

其他型式输出≤300mS；

4. 输入频响: 25Hz～5kHz；

5 负载能力: 直流（或交流）电压输出≥5mA，

直流电流输出≥6V，

频率输出≥15mA；

6. 辅助电源: ±12V/+12V/+24V；

7. 静态电流: 3mA～8mA（单路）；

8. 隔离电压: ≥2500V DC；

9. 温度范围：商业级产品：0℃～+50℃，

工业级产品：-25℃～+70℃；

10. 输入过载能力:

电流传感器：20倍标称输入电流，持续1ｓ，间隔300ｓ，重复5次不击穿；

电压传感器：2倍标称输入电压，持续1ｓ，间隔10ｓ，重复10次不击穿；

11. 输入标称值范围:电流输入：1mA～400A AC，

电压输入：10V～500V AC；

12. 输出标称值：

跟踪电压输出：3.5V，5V；

直流电压输出：0～5V，0～10V，1V～5V；

直流电流输出：0～20mA，4mA～20mA；

频 率 输 出：0～5kHz，0～10kHz，1kHz～5kHz。

四、工作原理

本系列传感器采用模块化电路结构，主要由电流测头1（或电压测头2）、采样电路3、定标放大器4、专用厚膜集成转换器5、6、7组成。

被测电流信号I_X（或被测电压信号U_X）经电流测头1（或电压测头2）隔离变换，在二次回路形成高精度毫安级跟踪电流，经采样电路3转换为跟踪电压信号（交流电压），再经定标放大器4进行放大、定标，形成跟踪电压输出V_G；跟踪电压信号经AC/DC转换器5后，形成直流电压输出V_Z。V_Z输出经V/I转换器6后形成直流电流输出I_Z；V_Z输出经V/F变换器7后形成频率输出F_K。只有输出跟踪电压V_G的产品才使用正负电源（+E、-E），其它产品只使用单一正电源。

图中电流测头1和电压测头2是本系列产品的关键部件，属于精密互感器系列，承担隔离和线性变换的双重作用，改变电流测头规格或改变电压测头的输入电阻可以改变传感器的测量范围。

定标放大器4是一个宽带交流放大器，它产生的电压输出V_G，在波形和相位上快速跟踪输入信号的变化，V_G输出型传感器适用于交流采样系统。

转换器5是我公司配套开发的专用厚膜集成器件，它把交流电压信号变换为直流电压或直流电流输出。转换原理分为平均值转换和真有效值转换，平均值转换器成本低，适用于标准正弦交流信号转换；真有效值转换器适用于含有多次谐波的交流信号（如三角波、矩形波、梯形波、可控硅调功波等），但成本较高。

转换器5（或转换器6）的“基准端”接地时，它输出0～5V（或0～20mA）；为它们配加一个高稳定的偏置电路，就形成1V～5V（或4mA～20mA）输出。

频率输出F_K一般都采用集电极开路输出形式。使用时须在频率输出端外接上拉电阻R, 在输出端形成方波频率信号。上拉电源可以与传感器共用,也可以采用允许范围内的其它规格的直流电源。

五、结构形式

由于本系列产品采用了微型精密互感器和厚膜集成技术，大大压缩了传感器对空间的需求，因此形成了微型电流/电压传感器系列（D型，外形尺寸：31.5×20.5×22.5）。进而形成适用于三相三线和三相四线电力线路的三相电压传感器和三相电流传感器。三相电压/电流传感器均采用便于现场使用的端子接线、卡装方式（S型或U型结构）。

为了适应较大电流的测量，开发了φ13、φ20、φ35、φ48穿线孔径的F型结构传感器。

六 传感器输入输出特性曲线