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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,,變流,、變頻及逆變技術(shù)廣泛應(yīng)用于新能源行業(yè),新技術(shù)革命的到來,,世界開始進(jìn)入信息時(shí)代,。在利用信息的過程中,首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息,,而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段,。雖然傳感器屬于電子器件,但與一般的器件有所不同,,不同的安裝方式,,不同的使用方法都會(huì)影響傳感器性能。
諸如:高壓直流輸電中的換流閥,,太陽能發(fā)電的核心設(shè)備逆變器,,風(fēng)能發(fā)電的主力變流器,高鐵牽引驅(qū)動(dòng)變流器以及智能制造必須的機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)器,,這些制造和變流設(shè)備中都離不開電流,、電壓測量的核心器件傳感器。傳感器性能表現(xiàn)直接影響到整個(gè)設(shè)備乃至系統(tǒng)的*運(yùn)行,。筆者經(jīng)過長期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),,對(duì)傳感器的實(shí)際應(yīng)用中的問題與注意事項(xiàng)做了總結(jié)。
首先,,傳感器在使用前,,一定要核實(shí)工作電源電壓等級(jí),測量范圍是否與被測信號(hào)一致,!仔細(xì)閱讀規(guī)格書,!避免不同電壓,不同電流間的錯(cuò)用與混用。為了便于查閱,,以下從幾個(gè)方面來探討傳感器的正確使用,。
1. 使用環(huán)境
傳感器的使用環(huán)境應(yīng)無導(dǎo)電塵埃和無腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體存在。否則會(huì)由于導(dǎo)電粉塵與物體發(fā)生一二次電路,,或二次側(cè)電源與信號(hào)間的短路,,燒壞傳感器。
1.1 環(huán)境溫度
傳感器的規(guī)格書中都會(huì)規(guī)定傳感器的正常工作的環(huán)境溫度范圍,,如-40~85度,,視產(chǎn)品型號(hào)不同有一定區(qū)別。建議不要超過規(guī)格書中規(guī)定的溫度范圍,,超過傳感器的正常工作溫度范圍,,內(nèi)部部分器件會(huì)由于溫度特性而降低性能,出現(xiàn)精度降低,,輸出信號(hào)不準(zhǔn)確,,或無法工作等情況。
傳感器盡量安裝在通風(fēng)散熱好的地方,,以免溫度過高影響傳感器的測量精度及壽命,。
1.2 海拔
通常傳感器在設(shè)計(jì)時(shí),都會(huì)考慮海拔,,一般情況為2000米,。但并不是只能適用于海拔2000米以下,如果實(shí)際使用中海拔超過2000米,,主要會(huì)影響傳感器的散熱與絕緣性能,。會(huì)降低絕緣特性,雖然絕緣也可以通過外部方式來改善,,但是實(shí)現(xiàn)起來有難度也會(huì)增加成本,,在實(shí)際選型和使用是可以參照IEC 60664-1標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定來降額使用,具體的參見IEC 60664-1 第5.1.4 一節(jié),,表A.2的降額系數(shù),。散熱問題可以通過強(qiáng)制風(fēng)冷等方式,解決起來相對(duì)容易,。
1.3 安裝位置
由于傳感器是非接觸型測量,,大多檢測的是帶電導(dǎo)體周圍的磁場,那么傳感器附近,,不宜有強(qiáng)磁場,,以及容易產(chǎn)生磁場的器件。包括變壓器,、電抗器及流過大電流的導(dǎo)體等等,。特別是在三相測試中,,相鄰的傳感器不宜安裝太近。在空間允許的情況下,,間距盡可能的大,。
有時(shí)候會(huì)受到柜體及其內(nèi)部布局的限制,很難留出足夠的空間,,這種情況下建議傳感器錯(cuò)位安裝,,特別是HALL原理的傳感器,應(yīng)盡可能讓HALL器件的位置原理磁場源,。
2. 傳感器安裝與固定
傳感器分兩種固定方式:PCB和盤式安裝
2.1 PCB安裝方式
通常PCB安裝的傳感器原邊測量信號(hào)比較小,。
傳感器的輸出端采用pin針或SMD的方式,在焊接上可以按照一般器件的焊接工藝執(zhí)行,,由于有的傳感器內(nèi)部不灌膠,,所以盡量避免清洗。
2.2 盤式安裝方式
通常盤式安裝的傳感器原邊測量信號(hào)比較大,,體積也比較大。
在傳感器的規(guī)格書中,,均提供安裝孔的間距與孔徑,,同時(shí)會(huì)明確各個(gè)安裝孔所用的螺釘大小及擰緊的扭矩。推薦的扭矩都是經(jīng)過設(shè)計(jì)工程師的驗(yàn)證與評(píng)估,,安裝時(shí),,要嚴(yán)格按照規(guī)格書中推薦的扭矩來操作,否則容易造成外殼的破裂,。尤其是灌膠傳感器,,一旦外殼破裂就無法修復(fù),帶來經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)也會(huì)給施工帶來麻煩,。
3. 安裝方向
3.1 電流傳感器
在每只電流傳感器的外殼上都會(huì)有一個(gè)箭頭,,這個(gè)箭頭的方向代表被測電流的流向,在傳感器的原邊接入被測電流時(shí),,要保證被測電流和流向與傳感器上所示的箭頭方向一致,。否則會(huì)導(dǎo)致傳感器的輸出信號(hào)反向。
3.2 電壓傳感器
在每只電壓傳感器的外殼上都會(huì)有原邊電壓正極與負(fù)極,,分別代表用于接入被測電壓信號(hào)的正,、負(fù)極,
有的傳感器還會(huì)帶有接地輸出端“E”或“”的,,通常這端子連接到屏蔽層,,要與保護(hù)地連接,以起到屏蔽和抗干擾作用,。
值得提醒的是,,雖然傳感器可以交直流通用,,但原邊接入的方向同樣會(huì)帶來副邊輸出的變化,原副邊波形會(huì)出現(xiàn)反向,。
4. 原邊導(dǎo)體
對(duì)于測量電流較大的電流傳器來說,,原邊一般為穿孔結(jié)構(gòu),要根據(jù)穿孔的形狀,、大小來選擇相應(yīng)的電纜或銅排,,保證原過導(dǎo)體能順利通過穿孔,不要因?qū)w截面過大而損壞傳感器穿孔,。
穿心導(dǎo)體應(yīng)盡量充滿穿孔,,以保證測量精度。電纜和銅排穿過傳感器時(shí),,兩側(cè)要有固定支撐,,盡量居中,避免銅排或電纜歪斜,,以免影響測量效果,。
在實(shí)際運(yùn)行中需要注意導(dǎo)體的溫度,不要超過標(biāo)稱的允許溫度,,以免過熱影響傳感器的正常工作,,或損壞傳感器。
5. 傳感器的接線
一般傳感器的規(guī)格書中都會(huì)有接線圖,,明示出對(duì)應(yīng)輸出點(diǎn)的序號(hào),,一般包括電源正極Vc+,電源負(fù)極Vc-,, 輸出信號(hào)端M,, 以及OV,一定要按照序號(hào)的定義來接線,,不能錯(cuò)接,,漏接,否則會(huì)損壞傳感器,。
5.1 pin針式
當(dāng)傳感器的二次側(cè)采用PCB焊接的pin針式時(shí),,要按照規(guī)格書后一頁所示的pin針序號(hào)來布板。
5.2 接插件式
當(dāng)傳感器的二次側(cè)采用接插件的形式時(shí),,規(guī)格書中會(huì)提供接插件的型號(hào)與規(guī)格,,以及各個(gè)接針?biāo)鶎?duì)應(yīng)的作用。建議用工具來壓接好端子和導(dǎo)線,,避免短路或接觸不良,。
6. 傳感器的工作電源
一般來講,傳感器都需要外部提供工作電源,,這個(gè)工作電源為直流電壓源,,分為幾種規(guī)格,,+5V,+/-12V,,+/-15V或+/-24V等,。
通常在傳感器的規(guī)格書都會(huì)給出電源電壓等級(jí)Vc,如果Vc值為+/-,,則傳感器需要有雙電源供電,。
另外,在選擇電源時(shí),,要選擇電壓穩(wěn)定,,紋波小的電源。同時(shí)要注意電源的功率,。
通常在傳感器的規(guī)格書都會(huì)提供傳感器的損耗值Ic,。這個(gè)Ic值的表示傳感器的耗電大小,那么在選擇供電電源時(shí),,至少要保證電源輸出的電流大于Ic,,才能保證傳感器正常工作。
7. 傳感器通電
傳感器是用來測量電流,、電壓信號(hào)的有源器件,,需要外接直流電源供電,傳感器才可以工作,。
1)傳感器二次側(cè)的接線正確后,先接通傳感器工作的直流電源,。
如果是雙電源供電的傳感器,,電源為直流+/-12V,+/-15V或+/-24V,。
如果是單電源供電的傳感器,,電源為直流+5V。
傳感器工作的直流電源要穩(wěn)定,,上下波動(dòng)在+/-5%范圍之內(nèi),。太低或太高都會(huì)影響傳感器的正常工作, 電壓太高,,還可能損壞傳感器,。
接通傳感器的直流工作電源后,傳感器處于備工作狀態(tài),,此時(shí)二次輸出端會(huì)有很小的信號(hào)輸出,,只要在規(guī)格書允許的范圍之內(nèi),都屬于正常,。
2)傳感器供電源接通后,,再通入原邊被測信號(hào),。
當(dāng)被測信號(hào)輸入時(shí),傳感器的輸出端會(huì)有相應(yīng)的信號(hào)輸出,,這個(gè)輸出信號(hào)會(huì)隨著原邊被測信號(hào)的改變耐改變,。
如果原副邊上電順序顛倒,可能會(huì)損壞傳感器,,這一點(diǎn)希望在實(shí)際中一定注意,!
8. 負(fù)載電阻的選擇
負(fù)載電阻是指接在傳感器輸出端的電阻,通常輸出電流信號(hào)是會(huì)限制負(fù)載電阻的大值,,輸出電壓信號(hào)時(shí)會(huì)限制負(fù)載電阻的小值,。
8.1 電流輸出型傳感器
當(dāng)傳感器的輸出信號(hào)為電流信號(hào)時(shí),通常在采樣時(shí)都需要轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào),,這時(shí)需要在傳感器的輸出端與OV之間配接測量電阻,。測量電阻的選取受到傳感器供電電源電壓的大小和被測信號(hào)的大小有限制,不能隨意選取,。
在相同供電電源電壓下,,測量電阻值的大小會(huì)影響傳感器所能測量原邊信號(hào)的范圍,電阻值越小,,被測信號(hào)越大,,測量范圍越大,電阻值越大,,被測信號(hào)越小,,大測量范圍越小。但是,,需要注意的是,,有些傳感器的測量電阻值不能無限減小,否則會(huì)損壞傳感器,。
通常在規(guī)格書中,,廠家都會(huì)標(biāo)明測量電阻的范圍數(shù),包括小值和大值,。這個(gè)電阻的取值只要在規(guī)格書中規(guī)定的范圍內(nèi),,傳感器都可以正常工作,滿足規(guī)格書中承諾的參數(shù)指標(biāo),。
8.2 電壓輸出型傳感器
當(dāng)傳感器的輸出信號(hào)為電壓信號(hào)時(shí),,為了保證負(fù)載電阻的接入不影響傳感器輸出電壓值的衰減,對(duì)負(fù)載電阻值有小值的限制,。
在規(guī)格書中廠家會(huì)標(biāo)明負(fù)載電阻的大小,,通常為千歐級(jí)。所以在傳感器的輸出端接入后級(jí)電路時(shí),,要保證等效電阻值大于允許的負(fù)載電阻,。 否則,,傳感器的輸出值會(huì)減小。
9. 電位器
在新的技術(shù)應(yīng)用下,,傳感器都采用激光調(diào)阻,,軟件調(diào)阻的方式來標(biāo)定和校準(zhǔn),但市面上仍存在一些傳感器采用電位器的方式,,通常這些外露的電位器都是廠家在出廠時(shí)對(duì)傳感器標(biāo)定用的,,用于調(diào)整傳感器的零點(diǎn)和精度,調(diào)整好后用紅膠固定防止電位器被誤碰改變阻值,。那么外露的電位器,,請(qǐng)勿隨意調(diào)整,否則會(huì)影響傳感器的測量精度,。
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