電力裝置中的電氣量測量傳感器

電力是以電能作為動力的能源，電力系統(tǒng)是指由發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等環(huán)節(jié)構(gòu)成的電力生產(chǎn)、傳輸與消費系統(tǒng)。電力系統(tǒng)中常見的發(fā)電機、變壓器、開關柜、電動機等均為電力裝置。

電力裝置中的電氣量測量傳感器主要包括測量電流、電壓、電阻、電功率、相位、電能等電氣量的傳感器。電氣量測量傳感器的常用檢測方法大體可分為兩類：一是利用電磁作用原理制成的直讀式電氣量指示儀表，另一是將被測電氣量與作為標準器的同類電氣量進行比較，從而確定該被測量大小。

電氣量測量傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝靈活，成本低，穩(wěn)定性和可靠性高，使用維修方便，易于實現(xiàn)遠距離測量等一系列優(yōu)點，因而使用極為廣泛。電氣量測量傳感器 /儀表品種規(guī)格繁多，按測量對象的名稱 (或單位 )分：有電流表 (安培表、毫安表、微安表 )、電壓表 (伏特表、千伏表、毫伏表、微伏表 )、功率表 (瓦特表、千瓦表 )、相位表 (功率因數(shù)表 )、電能表 (瓦時表、電度表 )、頻率表、電阻表（歐姆表、兆歐表）和具有多種測量用途的萬用表等。按傳感器的工作電流的種類分：有直流儀表、交流儀表和交直流兩用儀表。

電氣量測量傳感器的工作原理主要有磁電式、電磁式、電動式、鐵磁電動式、感應式、整流式、靜電式和熱電式等類別。各種典型傳感器類別的工作原理分述如下。

磁電式傳感器

磁電式傳感器是利用永久磁鐵的磁場和載流線圈所產(chǎn)生的磁場相互作用而工作的（見圖 1），用于測量直流電壓、直流電流及電阻等。因而此類傳感器可用于制成電流表、電壓表、電阻表、檢流計或鉗形表等，優(yōu)點是刻度均勻；靈敏度和準確度高（可高達 0.05級）；阻尼強；消耗電能量?。ㄐ∮?100mW）；受外界磁場影響小。缺點是只能測量直流；價格較高；不能承受較大過載。其測量范圍為：電流 10-11～ 102A，電壓 10-3～103V。

電磁式傳感器

電磁式傳感器是利用由載流線圈的磁場吸動鐵片的吸引力或由載流固定線圈里的動鐵片與定鐵片之間的排斥力所產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力矩而工作的，用于測量交流電壓和交流電流等，基于此原理可做成交流電流表和交流電壓表、相位表、同步表、鉗形表等。優(yōu)點是構(gòu)造簡單；價格低廉；可用于交直流；能測量較大的電流；允許較大的過載。缺點是刻度不均勻；易受外界磁場及鐵片中磁滯和渦流（測量交流時）的影響，因此準確度不高（最高準確度 0.1級）。其測量范圍為：電流 10-3～102A，電壓 1～103V。頻率為工頻，但可擴展到 5kHz。

電動式傳感器

電動式傳感器是利用兩只固定線圈和一只活動線圈間磁場相互作用所產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力矩而工作的，由此制作電壓表、電流表、功率表。優(yōu)點是能測量交流的真有效值，準確度高（可高達 0.05級），且可 交直流兩用，不受交流頻率的影響（通常應用頻率不超過2.5kHz）。不足是制造成本較高，功率損耗較磁電式大，過載能力小，且本身磁場弱，測量易受外磁場干擾。其測量范圍為：電流 10-3～102A，電壓 1～103V。頻率工頻，但可擴展到 5kHz。

鐵磁電動式傳感器動作原理類同于電動式，不同之處是在電動式儀表固定線圈中加入了鐵磁體組成磁路，以增加磁場。特點是消耗功率較小，最高準確度可達 0.2級，不足是過載能力小。制成儀表類型有電壓表、電流表、功率表、頻率表、相位表。其測量范圍為：電流 10-7～102A，電壓 10-1～103V，工頻。

感應式傳感器

感應式傳感器主要用來計量電能，故通常稱之為交流電能表，表內(nèi)的旋轉(zhuǎn)力矩是由通有交流電流的電流線圈與在可動鋁盤中感應的渦流相互作用而產(chǎn)生的，功耗小中，最高準確度可達 0.5級，過載能力大。常見的感應式電測量儀表有單相有功電能表、單相無功電能表、三相二元件有功電能表、三相二元件無功電能表、三相四線三元件有功電能表和三相四線三元件無功電能表等。

整流式傳感器

整流式傳感器主要是利用整流器將被測交流電變?yōu)橹绷麟?，再用磁電式測量機構(gòu)進行測量。特點是功耗小，最高準確度為 1.0級，過載能力小。其儀表類型有電流表、電壓表、歐姆表、頻率表、相位表、萬用表等。其測量范圍為：電流 10-5～10A，電壓 1～103V，頻率工頻，但可擴展到 5kHz。

靜電式傳感器

靜電式傳感器是利用電荷同性相斥、異性相吸的原理產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)力矩而工作的，能測量真有效值，應用范圍廣（可在直流和交流 10Hz至幾 MHz范圍內(nèi)使用），損耗極小，最高準確度可達 0.1級，過載能力大，常用于制作電壓表、功率表、象限計等。其測量范圍為：電壓10～5×105V，頻率可達 108Hz。

熱電式傳感器

熱電式傳感器是利用磁電式測量機構(gòu)測量由被測電流通過熱電偶產(chǎn)生的熱電動勢而工作的，由此構(gòu)成的儀表類型有電壓表、電流表和功率表等?？蛇m用于交流和直流場合，功耗小，最高準確度可達 0.1級，但過載能力小。其測量范圍為：電流 10-3～10A，電壓 10～103V，頻率＜ 108Hz。

數(shù)字式傳感器/儀表

隨著微處理器技術的發(fā)展，在傳統(tǒng)模擬式傳感器的基礎上，誕生了新一代的數(shù)字式傳感器 /儀表。這些綜合了電子技術和計算機技術的最新成果而發(fā)展起來的數(shù)字儀表，盡管品種繁多，型號各異，但主要都是由模擬調(diào)理、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)碼顯示和其它各類專用芯片（如鎖存、驅(qū)動、計算等芯片）等主要部分所組成。概括而言，是一種以邏輯控制實現(xiàn)自動檢測，通過數(shù)／模轉(zhuǎn)換，并以數(shù)碼形式直接顯示測量結(jié)果的儀表。由于它們具有測量速度快、準確度高（一般均可達 0.5級，甚至 0.2級）、數(shù)字顯示、分辨力高、重復性好、抗干擾能力強（串模抑制比 SMR可達 100dB，共模抑制比 CMR可達 120dB，如采用數(shù)字濾波等， CMR甚至可達 180dB）、適用于多種參數(shù)測量和集中控制等一系列優(yōu)點，使得該類傳感器 /儀表得到廣泛應用。

隨著生產(chǎn)的發(fā)展以及科技的進步，電氣檢測傳感器技術得以躍升，其被測對象也擴展到相當大的檢測范圍，如可以測出電流小到 10-17Ａ，大到數(shù)十萬安；電壓從 10-9V到上千萬伏；電阻從百分之幾微歐到 1018Ω；頻率從 10-6Hz到 1012Ｈz等等。隨著時間的推移，被測對象可檢測的范圍還會進一步擴大，性能還會進一步提升。

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