現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱就是傳感器技術(shù)、通信技術(shù)以及計算機技術(shù),它們分別就是完成對于被測量的信息提取、信息傳輸和信息處理,F(xiàn)在,信息傳輸和處理技術(shù)已取得突破性進展,然而對傳感器的發(fā)展相對滯后。就在今天信息時代,各種控制系統(tǒng)自動化程度、復(fù)雜性以及環(huán)境適應(yīng)性(如高溫、高速、野外、地下、高空等)要求越來越高,需要獲取的信息量越來越多,它不光光是對傳感器測量精度、響應(yīng)速度、可靠性提出了很高的要求,并且要求信號能遠(yuǎn)距離傳輸。顯然,傳統(tǒng)的傳感器已經(jīng)很難滿足要求,發(fā)展集成化、微型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化傳感器將成為傳感器技術(shù)的主流與方向。在電工學(xué)里,電流是一個基本的電磁量。測量電流不但本身十分重要,并且其他電磁量以及非電量也可以通過變換器轉(zhuǎn)換成電流,然后進行測量。因此電流測量是電磁測量的基礎(chǔ)。
電流測量的重要性
電流測量在工廠電氣技術(shù)管理中也有非常重要的地位。我們都知道,工廠里面的動力系統(tǒng)大多是靠電力提供,最經(jīng)典的就是電動機,電動機提供功率的大小可以和電流的大小存在某種對應(yīng)關(guān)系,確定了電流的大小,也就知道了提供的功率,而且可以通過功率的數(shù)據(jù)去判斷:電動機的運轉(zhuǎn)是否正常、負(fù)荷側(cè)設(shè)備(風(fēng)機、水泵、攪拌器等)運轉(zhuǎn)狀態(tài)是否正常、電機以及負(fù)荷的配合是否合理。
工廠里,我們根據(jù)電流測量值可以對設(shè)備的運行狀態(tài)評價、判斷,采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施,用來保證動力系統(tǒng)高效率、低成本、長周期的運轉(zhuǎn)。
高效率:也就是指的是在滿足負(fù)荷要求前提下,控制成功率提供余量,杜絕電動機以及負(fù)載設(shè)備的不匹配現(xiàn)象,減少浪費。
低成本:就是在分析比較各臺電動機的運行電流后,選擇可以提供相同生產(chǎn)能力的、運行電流較低的電動機承擔(dān)主要生產(chǎn)任務(wù),減少運行成本。
長周期:也就是根據(jù)電流的變化趨勢,判斷設(shè)備狀況的發(fā)展趨勢,會可能損壞的設(shè)備提前、按照計劃地停下來修理,維持生產(chǎn)系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。
一個完整的測量系統(tǒng),包括:信息的提取、轉(zhuǎn)換存儲以及傳輸、顯示與記錄、處理以及分析等各環(huán)節(jié)。電流的測量也涉及信息的提取,這個任務(wù)是由電流傳感器來完成的。
電流位移傳感器
電流位移傳感器可定義為:以一定的精度把某種電流轉(zhuǎn)換為和之有確定對應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的另一種電流的測量裝置。
一提到電流位移傳感器,第一點就想到了電流互感器,這就是我們在工廠里經(jīng)常應(yīng)用的一種傳統(tǒng)電流位移傳感器。電流互感器拾取的電流信號,可以直接通過電流表顯示出來,也就是可以接入控制、保護設(shè)備里,用來控制設(shè)備的運行狀態(tài)。
電氣測量中使用的電工儀表從機電式儀表發(fā)展到數(shù)值式儀表、智能儀表,參數(shù)的處理、顯示技術(shù)日新月異,然而采樣技術(shù),特別是電流位移傳感器的發(fā)展稍顯緩慢。最近幾年來,伴隨著直線電流位移傳感器、LVDT電流位移傳感器、磁致伸縮電流位移傳感器等現(xiàn)代新型傳感器的出現(xiàn),預(yù)示電流傳感器向小型化、高可靠性、高低壓完全隔離、抗電磁干擾性能好、頻帶寬及無鐵磁飽和的方向發(fā)展。
傳統(tǒng)電流位移傳感器就是指電流互感器,現(xiàn)有的電流互感器檢測,測量電流所使用的互感器,是由一個封閉的鐵心和纏繞在鐵心上的初級線圈及次級線圈所組成,其原理和結(jié)構(gòu)和一般小型變壓器相同。
制造業(yè)中電流互感器主要用于其電力系統(tǒng)的繼電器保護和計量、電氣設(shè)備的負(fù)荷監(jiān)測控制,對于電流互感器的精度要求不太嚴(yán)格,但對其穩(wěn)定可靠性要求較高,這與制造業(yè)連續(xù)生產(chǎn)的特點相吻合。
工廠供電系統(tǒng)要求十分穩(wěn)定可靠,用在繼電保護的電流互感器必須“定性”地反映是否發(fā)生故障,如果檢測到的電流超過設(shè)定值,繼電保護線路就要可靠地切除故障線路。工廠供電系統(tǒng)的計量對于工廠的成本分析控制有很重要的意義,電流互感器只是需要“定性”地反映各設(shè)備電力消耗的多少,真正計費的是供電局的計量儀表。
工廠低壓電氣設(shè)備上的電流互感器也只需要“定性”地反映各設(shè)備負(fù)荷的高低,例如負(fù)荷高于設(shè)定范圍,控制回路必須馬上斷開主回路電源,起到了保護設(shè)備的目的。有的設(shè)備在調(diào)整負(fù)荷高低時,基本上是根據(jù)電流表顯示數(shù)據(jù)的高低,電流表的電流信號也是通過電流互感器獲得。
在許多智能化程度較高的工廠設(shè)備里,電流互感器以及電流隔離變換器配合使用, 可以成為變配電集中監(jiān)控裝置、D C S 等智能化系統(tǒng)提供過程信號,電流隔離變換器實際上是一個信SSCC號調(diào)整電路,它將電流互感器測量的1A或5A電流信號轉(zhuǎn)換為4-20mA的過程信號。
工廠里面使用的精密電流互感器主要就是用在漏電保護器,因為漏電開關(guān)是安裝在電器前面,用來保護電器和人的用電安全的裝置。因為由于設(shè)備絕緣不良或者人體觸電時,會在互感器的次級線圈中感應(yīng)出信號,經(jīng)過處理后,使得電閘跳開,切段電路,保護電器或人身的安全。因此,對于其靈敏度提出了較高的要求。
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