新型CT9-CT30無(wú)源交流隔離傳感器及其設(shè)計(jì)應(yīng)用（1）
中國(guó)科學(xué)院方舟公司 李德輝
摘要：一種應(yīng)用在交流測(cè)量領(lǐng)域的新型方舟電子品牌CT9-CT30無(wú)源交流隔離傳感器，隨著計(jì)算機(jī)在交流測(cè)量方面的應(yīng)用，以其優(yōu)越的性價(jià)比，在交流40～1KHz范圍能替代有源霍爾電流傳感器，本文簡(jiǎn)要介紹這種新型傳感器的原理，優(yōu)點(diǎn)及其設(shè)計(jì)應(yīng)用電路，供讀者參考。
關(guān)鍵詞：無(wú)源交流隔離傳感器 I/V轉(zhuǎn)換 典型應(yīng)用電路
概述:
基于電磁互感隔離原理，按線性比例跟蹤檢測(cè)正弦波電流的無(wú)源交流隔離傳感器，主要功能在于擴(kuò)程和隔離。通常在一個(gè)環(huán)形鐵芯上繞一定匝數(shù)的線圈構(gòu)成，做成通孔形式，用于主回路大電流單匝穿孔通過(guò)傳感器。設(shè)被測(cè)電流（一次電流）為I1，二次線圈匝數(shù)為N2，二次電流I2為：（一次線圈單匝N1=1）
I2=I1/N2
可知，二次電流與被測(cè)電流成正比例關(guān)系。
用這種測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)：
⑴主接線單匝穿孔式使用方便，不用切斷主回路。
⑵具有3KV～6KV高絕緣隔離作用。
⑶主回路無(wú)插入損耗。
⑷輸出電流信號(hào)傳輸遠(yuǎn)、抗干擾強(qiáng)。
⑸具有較高的二次負(fù)載，通過(guò)I/V轉(zhuǎn)換，非常容易與線性放大電路接口。
⑹小電流測(cè)量時(shí)起始靈敏高、響應(yīng)快。
⑺優(yōu)良的線性度和相交差。
⑻二次線圈匝數(shù)均在千匝至數(shù)千匝，調(diào)試后比值差（精度）高達(dá)0.1%。
無(wú)源交流隔離傳感器選用了高飽和磁密，高初始導(dǎo)磁率及低損耗的上等軟磁材料制造，使用了進(jìn)口高速準(zhǔn)確的環(huán)繞機(jī)，從而保證了測(cè)量起始的靈敏度、線性度、比值差（精度）和批量一致性。由于鐵芯固有的磁飽和拐點(diǎn)，其過(guò)載能力在瞬態(tài)數(shù)十倍額定值電流沖擊時(shí)自保，所以在可靠性方面，它基本上是長(zhǎng)久性元件。
目前，微型互感器已形成系列化產(chǎn)品，適用于1000V及以下電壓等級(jí)，5A～1KA電流等級(jí)的50Hz～1KHz正弦波測(cè)量，廣泛應(yīng)用在電量變送器、電測(cè)儀器儀表、智能儀器儀表、智能開(kāi)關(guān)柜、智能電機(jī)保護(hù)器、電力監(jiān)控系統(tǒng)、電信監(jiān)控系統(tǒng)中，作為數(shù)據(jù)采集中的隔離、變換、傳送。又名：無(wú)源交流傳感器、無(wú)源交流采集器。
一.應(yīng)用領(lǐng)域:
■ 1KVac及以下交流裝置與系統(tǒng)集成工程
■ 主回路與測(cè)量回路強(qiáng)弱電之間隔離采樣
■ 檢測(cè)、監(jiān)視、控制
■ 動(dòng)力起動(dòng)過(guò)流過(guò)載保護(hù)
.技術(shù)性能指標(biāo)
■頻率范圍 40Hz～1KHz
■**隔離（I1/I2殼體）
沖擊電壓：4KVp、1.2/50uS
工頻耐壓：3KVac、1mA、1min
絕緣電阻：》100mΩ，500Vdc
■輸出浪涌限制（S1/S2）
VR能力：65Vac、205A、20uS
■ 環(huán)境特性
工作溫度：-25～+70℃
儲(chǔ)存溫度：-40～+80℃
工作濕度：10～90%（無(wú)凝露）
大氣壓力：860～1060mbar
溫度系數(shù)：《50ppm/℃
.二次輸出I/V轉(zhuǎn)換
微型無(wú)源交流隔離傳感器二次輸出的跟蹤電流，在使用中需要將I2轉(zhuǎn)換成電壓形式。簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)換方式是電阻法。
V2=I2RL=（I1/N2）RL （2.......1）
例1.：圖1中的交流2V輸入數(shù)字面板表，配用1支CT12100A/100mA的互感器，用來(lái)測(cè)量20A的交流電流，應(yīng)選用的轉(zhuǎn)換電阻為
RL=2V/10mA=10Ω
代入（2.......1）
V2=100A*10Ω=2V
或;V2=100A/1000T*10Ω=2V
（實(shí)際應(yīng)用時(shí)，3 1/2面板表的小數(shù)點(diǎn)應(yīng)向后移一位，如：1.900改為19.00）
四. 典型應(yīng)用電路
4.1 配合交流數(shù)顯面板表
圖2電路為CT12-100A/100mA互感器與交流2V輸入數(shù)字顯示面板表配合使用的測(cè)量電路。
按圖2中選擇R1為7.5Ω/1W與一支5Ω/0.5W實(shí)芯電位器，進(jìn)行**微調(diào)，有必要將該電阻電位器裝入面板表輸入接口處，以抗干擾。
調(diào)試非常簡(jiǎn)單：輸入I1為100A時(shí)，（可用數(shù)顯交流鉗型表觀測(cè)），調(diào)RP使面板表顯示1.000（V）即可，為了直觀，將小數(shù)點(diǎn)跳線向后移動(dòng)兩位，即顯示100.0A。由于CT12-100A/100mA測(cè)量*大值可達(dá)200A，因此，這個(gè)裝置可以測(cè)量0～199A的電流，分辨率為0.1A，適用于交流配電開(kāi)關(guān)柜、交流電焊機(jī)、穩(wěn)壓電源、機(jī)床電源的交流電流顯示。
4.2 平均值A(chǔ)C/DC轉(zhuǎn)換100A數(shù)顯電流變送器
⑶輸入交流正弦波電流100-200ARMS
⑷一路輸出電壓2VDC，配合數(shù)字電壓面板表交流電流顯示0-199.9ARMS
⑸一路輸出電流4～20mA或1～5V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)
4.3 性價(jià)比高的AC100V數(shù)顯真有效值A(chǔ)C/DC轉(zhuǎn)換電壓變送器
⑴輸入交流電壓：0～100V
⑵頻率范圍：40Hz～1KHz
⑶精度：《0.5%滿度值（FS）
⑷測(cè)量各種正弦與非正弦波形及畸變波形，在波峰因素《3時(shí)，滿足《0.5%的精度
⑸輸出直流4～20mA或1～5V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)
⑹成本：元器件成本約100元
4.3 性價(jià)比高的AC0-5A數(shù)顯真有效值A(chǔ)C/DC轉(zhuǎn)換電流變送器
⑴輸入交流電流：0～5A
⑵頻率范圍：40Hz～1KHz
⑶精度：《0.5%滿度值（FS）
⑷測(cè)量各種正弦與非正弦波形及畸變波形，在波峰因素《3時(shí)，滿足《0.5%的精度
⑸輸出直流4～20mA或1～5V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)
⑹成本：元器件成本約100元
新型CT9-CT30無(wú)源交流隔離傳感器及其設(shè)計(jì)應(yīng)用新型CT9-CT30無(wú)源交流隔離傳感器及其設(shè)計(jì)應(yīng)用新型CT9-CT30無(wú)源交流隔離傳感器及其設(shè)計(jì)應(yīng)用