电流检测传感器电路

摘 要： 在长期稳定性、高精度、快速响应、设定范围宽等各种条件下，采用在线路中插入将电流变化直接转换成电压变化输出的分流器，利用磁通密度随电流变化以及半导体的磁阻抗变化和磁电压变化特性的磁电转化元件及变流器等方式检测。

关键词： 电流检测；传感器；热敏过流继电器；分流器

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0310187－01

电流检测的用途极广，方法很多。其应用的一个实例是大量用于交流电机的过载保护，一般在机械系统发生过载时，以前，在机械方面采用安全销，在电气方面采用热敏过流继电器来保护机械系统和驱动电机。

当机械安全销受到超过预定机械强度的应力时，他就会断裂，以起到保护机械和电机的作用。但是，安全销的允许范围窄，设定恰当的值比较麻烦，不仅如此，由于机械疲劳，长期使用时会产生可靠性问题。而电气性的热敏过流继电器是依靠流入电动机的电流而时双金属装置产生作用的，当电流持续超过初始设定值时，与双金属装置机械连接的辅助开关就开始动作，起到在机械超载时保护机械和电机的作用。

热敏过流继电器的设定范围也比较窄，而且响应速度也不那么快，所以，同安全销一样，若机械和电机有充分的余量，则它用作保护器件是没有问题的。但是，实际上余量不多，因此，在长期稳定性、高精度、快速响应、设定范围宽等各种条件下，要获得预期目的，应采用以下方法进行检测：在线路中插入将电流变化直接转换成电压变化（50mv或60mv额定值）输出的分流器（主要用于直流场合）；利用磁通密度随电流变化以及半导体的磁阻抗变化和磁电压变化特性的磁电转化元件及变流器（交流）等。这里仅介绍检测部分采用仪用变流器的过流检测传感器的工作原理、基本接卸及其应用实例。

1 工作原理

过流检测传感器的工作原理示于图1。通过交流器所获得的变流器次级电流经I/V转换成电压，该电压直流化后，由电压比较器与设定值相比较，若直流电压大于设定值，则发出判别信号。但是，这种检测传感器一般多用于监视感应电机的负载电流，为此，需采用如下措施。也就是说，由于感应电机起动时，起动电流为额定值的好几倍，与起动结束时的电流相比大得多，所以，在单纯监视电流电平的情况下，感应电机启动时得到不必要的输出信号是不妥的。必须用定时器来设定禁止期间，使感应电机起动结束之前没有不必要的信号输出，而从定时结束的时刻起，转入预定的监视状态。

此外，根据用途，对于负载电流短暂的异常变化，有时也不希望产生输出信号，为了达到这种目的，可以另设其他的定时器。这样，在禁止期过后的负载电流监视状态下，只有在避开负载电流瞬时变化的定时器定时结束后才能获得预期的输出。换言之，流过干线的初级电流（I）由变流器（CT）变换成次级电流（i），由次级输出。初级电流（I）与次级电流（i）成正比。电流I/V变换装置变换成电压以后，由放大器进行电压放大。起动完了，定时器定时结束后，电平设定器的比较结果便以H/L辨别信号的形式输入下一集定时电路。在定时电路中，若有效信号的持续时间超过设定时间，则由于时间已过，有效信号就可以通过下一级的驱动电路去驱动输出继电器，因此，干线电流的变流比大于装置的电平设定值而且持续时间超过定时器的设定时间时，就可以获得输出信号。

2 基本连接实例

图2为最基本的使用实例。它是低压（AC600V以下）电路中点击的过载保护实例。按下“运转”按钮开关时，点击开始运转。通常，由“停止”按钮开关使点击停转，但是，万一运转中发生故障而使电机处于过载状态时，过流检测传感器动作并终止点击的运转状态，从而能防止电机烧毁。

3 应用实例之一

图3为高压电路中的应用实例，他基本上与低压电路相同，由于高压电路的绝缘耐压为题，将高压用和低压用变流器分成两级，低压变流器（CT2）与装在高压动力端的变流器（CT1）的次级相连。实例中，CT1是次级额定电流5A的高压变流器，CT2是初级额定电流为5A，次级额定电流为1A的低压变流器。

4 应用实例之二

图4是一个采用电流检测传感器为控制部件，并充分利用其高精度、快速响应、宽范围设定等特点，以预测控制为目的进行多级设定的低压电路中的实例，

图中，用3各过流检测传感器构成预测控制回路，现在，假定过流传感器的电平设定值各不相同，1#为低，2#为中，3#为高。

动力电流处于低～中之间，则“注意”报警蜂鸣器就发出蜂鸣声；动力电流处于中～高之间，则“警告”报警铃就发出响声；动力电流处于高以上，就判为“异常”，使电机停止运转。这样所实现的控制就扩大了对系统工作内容的了解。

参考文献：

[1]胡向东、刘京诚、余成波，传感器与检测技术第1版，机械工业出版社，2009.

[2]王晓敏、王志敏，传感器检测技术与应用，北京大学出版社，2011.