單相電流變送器是一種將電網(wǎng)中的電流信號轉換為標準信號輸出的裝置，廣泛應用于電力系統、工業(yè)自動(dòng)化、能源管理等領(lǐng)域?；诨魻栃螂姶鸥袘?，通過(guò)電流傳感器將主回路電流轉換為電壓信號。內置的放大電路對微弱信號進(jìn)行線(xiàn)性化處理，并經(jīng)濾波電路消除干擾，最終輸出與被測電流成比例的4-20mA恒流信號或0-10V直流信號。該信號可直接接入PLC、DCS等控制系統，實(shí)現電流的遠程監測與控制。
單相電流變送器主要由以下幾部分構成：
一、一次電流感知部分
電流互感器（或分流器）
電流互感器：在大多數單相電流變送器中，電流互感器是關(guān)鍵部件。它是一種基于電磁感應原理的器件，用于將單相交流電路中的大電流按比例轉換為較小的二次電流。其結構主要包括一次繞組和二次繞組。一次繞組串聯(lián)在被測單相電路中，當有電流通過(guò)時(shí)，會(huì )在鐵芯中產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。二次繞組纏繞在鐵芯上，由于電磁感應作用，二次繞組會(huì )產(chǎn)生感應電流。例如，在一個(gè)量程為0-100A的單相電流變送器中，若一次電流為100A，通過(guò)合適變比（如100:1）的電流互感器，二次側就會(huì )產(chǎn)生1A的電流。這種轉換使得后續電路能夠方便地對電流進(jìn)行測量和處理，同時(shí)實(shí)現了電氣隔離，提高了安全性。
分流器：對于一些小量程的單相電流變送器或者在一些特殊應用場(chǎng)景（如測量低電壓、小電流的電子設備電流），可能會(huì )使用分流器來(lái)感知電流。分流器是一個(gè)低電阻的精密電阻元件，它與被測電路串聯(lián)。根據歐姆定律，當電流通過(guò)分流器時(shí)，會(huì )在其兩端產(chǎn)生電壓降。這個(gè)電壓降與通過(guò)的電流成正比，后續電路可以通過(guò)測量這個(gè)電壓來(lái)間接得到被測電流的大小。例如，一個(gè)阻值為0.01Ω的分流器，當有10A的電流通過(guò)時(shí)，其兩端會(huì )產(chǎn)生0.1V的電壓降。
二、信號調理部分
整流電路
由于單相交流電流的方向是周期性變化的，而后續的處理電路通常需要直流信號，因此需要整流電路將交流電流信號轉換為直流信號。常見(jiàn)的整流電路有全波整流電路。以單相橋式整流電路為例，它由四個(gè)二極管組成，能夠將電流互感器二次側輸出的正弦交流電流轉換為單向脈動(dòng)直流電流。在這個(gè)過(guò)程中，交流電流的正負半周分別通過(guò)不同的二極管進(jìn)行導通，使得負載上的電流方向始終保持不變，但電流大小仍會(huì )隨時(shí)間波動(dòng)。
濾波電路
整流后的單向脈動(dòng)直流信號包含較多的交流諧波成分，為了得到平滑的直流信號，需要濾波電路。一般采用電容濾波或電感-電容（LC）濾波。電容濾波是利用電容器的儲能特性，在整流電路輸出端并聯(lián)一個(gè)電容器。當脈動(dòng)直流電壓升高時(shí)，電容器充電；當電壓降低時(shí)，電容器放電，從而平滑輸出電壓。例如，在一個(gè)單相電流變送器中，可能會(huì )并聯(lián)一個(gè)較大容量（如幾百微法到幾千微法）的電解電容器，將整流后的脈動(dòng)直流信號中的大部分交流成分濾除，使輸出信號更加平穩，便于后續的精度處理和轉換。
放大電路
經(jīng)過(guò)濾波后的信號可能需要進(jìn)行放大處理。放大電路的作用是將微弱的電流或電壓信號放大到適合后續處理（如模數轉換或驅動(dòng)輸出負載）的幅度。通常采用運算放大器等放大器件。運算放大器可以通過(guò)選擇合適的反饋電阻和輸入電阻，將輸入的小信號放大到所需的倍數。例如，如果濾波后的信號幅度較小，無(wú)法直接驅動(dòng)輸出電路，通過(guò)一個(gè)增益為10的放大電路，就可以將信號幅度放大到合適的范圍，以滿(mǎn)足輸出要求。
精度補償電路
為了提高測量精度，單相電流變送器通常會(huì )包含精度補償電路。由于電流互感器或分流器的特性可能存在誤差，以及溫度變化等因素會(huì )影響電路的性能，精度補償電路可以對這些誤差進(jìn)行修正。例如，通過(guò)添加電阻、電容等元件進(jìn)行溫度補償，或者通過(guò)調整放大器的增益和偏置來(lái)校正電流互感器的變比誤差。這些補償措施可以確保在不同的工作條件下，變送器的測量精度都能保持在較高的水平。
三、輸出部分
輸出驅動(dòng)電路
根據不同的輸出方式（如電壓輸出或電流輸出），會(huì )有相應的輸出驅動(dòng)電路。對于電壓輸出型變送器，驅動(dòng)電路通常是一個(gè)簡(jiǎn)單的緩沖放大器，它將經(jīng)過(guò)調理后的信號進(jìn)一步緩沖和放大，以確保輸出電壓的穩定性和帶負載能力。例如，在0-5V電壓輸出的變送器中，輸出驅動(dòng)電路可以將信號放大到合適的幅度，并且能夠為外部連接的數據采集設備提供穩定的電壓信號。
對于電流輸出型（如4-20mA）變送器，輸出驅動(dòng)電路一般包括一個(gè)電壓-電流轉換電路。這個(gè)電路可以將經(jīng)過(guò)調理后的電壓信號轉換為標準的電流信號。通常采用專(zhuān)用的電壓-電流轉換芯片或者由運算放大器等元件組成的轉換電路。例如，通過(guò)一個(gè)三極管和電阻網(wǎng)絡(luò )組成的簡(jiǎn)單電壓-電流轉換電路，可以將輸入的電壓信號線(xiàn)性地轉換為4-20mA的電流輸出，并且能夠保證輸出電流的準確性和穩定性。
輸出接口
單相電流變送器的輸出接口用于與外部設備相連。常見(jiàn)的接口類(lèi)型有接線(xiàn)端子、插頭插座等。接線(xiàn)端子通常用于工業(yè)環(huán)境中，便于將變送器的輸出信號連接到其他設備的輸入端，如可編程邏輯控制器（PLC）、數據采集器等。插頭插座則在一些便攜式或小型設備中使用，方便用戶(hù)插拔連接。這些接口的設計要考慮到電氣連接的可靠性、接觸電阻等因素，以確保輸出信號能夠準確地傳輸到外部設備。
四、輔助電源部分
電源輸入電路
單相電流變送器需要一個(gè)輔助電源來(lái)為其內部電路提供工作所需的電能。電源輸入電路負責將外部提供的電源（如交流220V或直流24V等）引入變送器內部。對于交流電源輸入，通常會(huì )有一個(gè)降壓變壓器將高電壓的交流電轉換為合適的低電壓交流電，然后再通過(guò)整流、濾波等電路將其轉換為直流電供內部電路使用。對于直流電源輸入，可能只需要簡(jiǎn)單的濾波和穩壓電路就可以為內部電路提供穩定的電源。
穩壓電路
為了保證變送器內部電路在各種工作條件下都能穩定工作，需要穩壓電路。穩壓電路可以采用線(xiàn)性穩壓器或者開(kāi)關(guān)穩壓器。線(xiàn)性穩壓器具有結構簡(jiǎn)單、輸出紋波小等優(yōu)點(diǎn)，但效率相對較低。開(kāi)關(guān)穩壓器則效率較高，但可能會(huì )產(chǎn)生一定的電磁干擾。通過(guò)穩壓電路，可以為變送器的電子元件提供穩定的直流電壓，確保其正常工作，避免因電源電壓波動(dòng)而導致測量誤差或故障。
您的位置：
更新時(shí)間：2025-04-27 
瀏覽次數：174
