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电器智能化原理及应用

设线圈的匝数为N，绕制在横截面积为A的非磁性材料骨架FR上，磁通密度为B() 根据电磁感应原理sy／t 7372-2017标准下载，线圈两端的感应电势

B(t)= (1) 2Tr

第2章现场参量及1检测

式中，i（t为流过线圈的电流，R=Ro+R 由于Rogowski线圈的绕线框架为非磁性材料，白感量L很小。当Ldiz(t)/dt

(0)=e(0)/ R,

Uc= 1+joRC

选择R和C的值，使joRC1，上式可近

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joK 1+joRC

第2章现场参量及其检测

2.2.2霍尔电流、电压传感器

霍尔电流传感器利用霍尔效应，可实现电流/电压变换和被测电路！与控制电路间的 隔离。它的核心元件是霍尔元件，这是一种对磁场敏感的元件，利用磁场作为介质 以实现多种物理量，如位置、速度、加速度、流量、电流、电功率等的非接触式测量 节在说明霍尔效应基本原理的基础上，介绍利用霍尔元件构成霍尔电流传感器的主

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霍尔元件是由一种具有霍尔效应的半导体材料制成的薄片，是一种磁电转换器件

Ey= RglcB/d

式中，R为所用材料的霍尔常数，也称霜 尔电阻（单位为V·m/（A·T））：d为薄片

由此可见，霍尔电势的大小正比于控制电流和磁感应强度。K称为霍尔元件的灵翻 度，它与材料的性质和几何尺寸有关，

2.基本霍尔电流传感器

霍尔电流传感器是以霍尔效应原理为基础的电流信号变换器，其工作原理如图2 示。传感器由带有气隙的环形铁心、霍尔元件、产生控制电流I的电源组成。霍尔

第2章现场参量及其检测

Bl B8 I,N=Hd 10 μ, μo

B= KcI,N,x10" EH=KHKgIc1N,x10

3.零磁通霍尔电流传感器

电器智能化原理及应儿

零磁通霍尔电流传感器铁心在接近零磁通条件下厂作，线性度很高，大大提高了测 量的精度利测量范围。 当前市场上提供了多种系列的霍尔电流传感器，用户可根据测量要求直接选用。但 在智能电器监控单元设计中，市场销售的传感器产品有时不能满足要求，往往需要自行 开发。这种情况下，正确选择霍尔元件十分電要。为了适应用户需求，霍尔元件生产厂 商己开发出·系列所谓的霍尔集成电路，为自行开发特殊要求的霍尔传感器提供了良好 的元件支持。下面介绍儿种常见芯片。

第2章现场参量及具检测

电器智能化原理及应用

时，输出端开关器件关断。导通和截止之间的磁感应强度差值是由磁滞效应造成的，这 大大提高了开关电路的抗干扰能力。开关型霍尔集成电路可测量空间某点是否存在磁场 适合测量位置、速度等机械参数。 霍尔电流传感器的特点是： （1）工作频率范围宽，可从直流到儿百千赫。 （2）抗干扰能力强。 （3）构造简单，坚固、耐冲击，体积小。 （4）没有因充油等因素而产生的易燃、易爆等危险。

目前的霍尔电压传感器受体积限制，市场提供的产品一般只能做到6000V，因此在 电力系统中的应用不如霍尔电流传感器广泛。 2.2.3光学电流、电压互感器 光学电压互感器OPT（OpticalPotentialTransformer）和光学电流互感器OCT（Optical CurrentTransformer）是目前比较流行的另一类电量传感器。本节将介绍其基本原理和 应用。

2.2.3光学电流、电压互感器

光学电压互感器OPT（OpticalPotentialTransformer）和光学电流感器OCT（Opti urrentTransformer）是目前比较流行的另一类电量传感器。本节将介绍其基本原理 用。

第2章现场参量及其检测

电器智能化原理及应片

光学电压互感器利用光电子技术和电光调制原理来实现电压测量。它是利用光而不 是电作为敏感信息的载体，用光纤而不是金属导线来传递敏感信息，光信号经光电变换 之后用电子线路和计算机米处理。 某些透明的光学介质，如BGO（锗酸秘BiGesOn2）晶体，具有电光效应，在电场的 作用下会使输入光的折射率随外加电场的改变而线性地改变，这就是Pockels效应，也称 为线性电光效应。理论分析表明，该类物质在无外电场作用时是各向同性的单轴晶，在 外电场的作用下会变为双轴晶。当输入光传播方向电场方向垂直时，电场所引起的双 折射最大，使晶体中射出的两束线偏振光产生相位差，其最大相位差为

中，E为外施电场强度：1是通过晶体的光长度，等于晶体长度；入为光波波长；no 体未加电场时的折射率：Y4：为BGO晶体的线性电光系数。当在电场强度方向上施加 电压U时，则有

U=R U 入 ny41 d U.

2π U 入 入 U

这里，U= 八 仍定义为半波电压，与横向调制的情况不同，该值仅仅决定于晶体的 2y4n0

第2章现场参量及其检测

式中，I是经过起偏器后的线偏振光的光引

I = lsin²| + I(1+sinp) 2 A

e(1+Φ)= U 1+π 2 2 U,

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定性与可靠性还存在着相当大的问题。一个重要原因是运行环境温度对光学电压互感器 采用的光学晶体、光路结构、绝缘结构和光源的影响还没有能够解决，需要经过大量的 研究、实践，光学电压互感器才能真正投入实用

2.3非电量信号检测方法

智能电器及开关设备工作时不仅需要监测被控制和保护的线路及用电设备运行时的 电参数，而且需要对某些非电参数（如线路、变压器绕组、电机绕组的绝缘，变压器和 电机温升，变压器内部气体床力等），以及电器及开关设备本身工作的环境和状态进行监 测。这就要求智能电器的监控单元同时具有监测各种相关非电量，如温度、湿度、压力、 速度、加速度、绝缘强度等的功能。这些参数本身都不是电信号，不能直接检测，必须 通过相应的传感器，将它们变成电压信号，才能输入监控单元进行处理和显示，并根据 结果输出不同的信息。本节主要介绍温度、湿度、压力、速度、加速度检测用传感器及 测量电路的设计方法。 2.3.1温度检测传感器及其在智能电器中的应用 在输配电设备的运行中，变压器、开关柜、母线、电机等因发热引起的故障是相当 多的，所以温度是智能电器及开关设备工作时需要监测的一个重要参数。测量温度的传

二↓.1 温度恤测传感品发共仕百能电晶干时应币 在输配电设备的运行中，变压器、开关柜、母线、电机等因发热引起的故障是相当 多的，所以温度是智能电器及开关设备工作时需要监测的一个重要参数。测量温度的传 感器和方法很多，下面分别介绍几种智能电器监控单元常用的方法。 1.热敏电阻温度传感器 电阻式温度传感器利用热敏元件材料本身的电阻随环境温度变化而改变的特性制 成。根据热敏元件所用材料分为两个大类：一类是利用金属导体铜、镍、铂制成的测温 电阻，称为热电阻；另一类是把金属氧化物、陶瓷半导体材料或是碳化硅材料，经过成 形、烧结等工艺制成的测温元件，叫做热敏电阻。这里主要讨论热敏电阻。 （1）热敏电阻的特性 电阻(Q） 热敏电阻有两类：电阻温度系数为正的 2 106 称为PTC（PositiveTemperatureCoefficient） PTC 热敏电阻，电阻温度系数为负的称为NTC 105 （NegativeTemperatureCoefficient）热敏电 NTC 10 阻。一般地，NTC热敏电阻测量范围比较宽， 广亚用工产润目m会的准度芯国划对材

在输配电设备的运行中，变压器、开关柜、母线、电机等因发热引起的故障是相当 多的，所以温度是智能电器及开关设备工作时需要监测的一个重要参数。测量温度的传 感器和方法很多，下面分别介绍几种智能电器监控单元常用的方法。

电阻式温度传感器利用热敏元件材料本身的电阻随环境温度变化而改变的特性制 成。根据热敏元件所用材料分为两个大类：一类是利用金属导体铜、镍、铂制成的测温 电阻，称为热电阻；另一类是把金属氧化物、陶瓷半导体材料或是碳化硅材料、经过成 形、烧结等工艺制成的测温元件，叫做热敏电阻。这里主要讨论热敏电阻。 （1）热敏电阻的特性 电阻（口） 热敏电阻有两类：电阻温度系数为正的 + 称为PTC（PositiveTemperatureCoefficient） 1.1.

C热敏电阻的电阻值R与温度T的关系为

第2章现场参量及其检测

电器智能化原理及应用

式中，R，RM和R分别为测温范围中的点对应的电阻值，它们可从特性曲线中获得， 或实测得到。 电源电压的变动对输出有影响，必须采用稳压电源。一股的热敏电阻参数中仅提供 25℃时的标称电阻值（有5%～10%的误差），因此在确定TL和TH后，RL，RM及RH用实 测方法取得较为精确

第2章现场参量及其检测

E(ts)=a+bts+cts

电器智能化原理及应用

[河北]多层购物中心扬尘治理施工方案（2）实用的热电偶温度测量电路

EAB(T, To) R,+R+RM

图2.25两点间漏关测量电路

E=eAs(Z,)+epn(T,)+eps(7)+egA(7)+eAc(To)+ecA(To)

第2章现场参量及其检测

如果连接导线用普通铜导线，则必须保证两个热电偶的冷端温度相等，否则测量结 果是不正确的。

中器智能化原理及应用

滨江区新浦河清淤工程施工组织设计几种常见材料的比辐射