光纖電流傳感器

1、應(yīng)用于智能電網(wǎng)

城市用電量的增加，使得供電設(shè)備經(jīng)常處于超負(fù)荷預(yù)裝狀態(tài)，電源設(shè)備面臨的考驗(yàn)也越來(lái)越大，電子設(shè)備60%的故障都來(lái)自電源。隨著電源問(wèn)題日益突出的嚴(yán)重性，電源技術(shù)漸漸被廣大廠商重視，具有傳感檢測(cè)、傳感采樣、傳感保護(hù)的電源技術(shù)漸成趨勢(shì)，保護(hù)電源的設(shè)備也隨之誕生，檢測(cè)電流或電壓的傳感器應(yīng)運(yùn)而生。電流傳感器是指能感受被測(cè)電流并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器，在國(guó)內(nèi)外的用途非常廣泛。

閉環(huán)電流傳感器不間斷監(jiān)測(cè)電量

隨著新能源技術(shù)的開發(fā)和發(fā)展，電流傳感器在風(fēng)電行業(yè)的應(yīng) 用尤為重要，它是風(fēng)能渦輪機(jī)中轉(zhuǎn)換器必不可少的元件。

在轉(zhuǎn)換器中，需要裝有非常多的小型或PCB電流傳感器，它屬于一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，確保逆變器能夠迅速響應(yīng)。逆變器與發(fā)電機(jī)的同時(shí)作用，可以確保在風(fēng)能渦輪機(jī)啟動(dòng)之后在一個(gè)很寬的風(fēng)速范圍內(nèi)為電網(wǎng)提供持續(xù)功率，直到渦輪機(jī)在上限風(fēng)速時(shí)停機(jī)為止。

為了使驅(qū)動(dòng)器能達(dá)到最好的工作狀態(tài)，需要對(duì)工作中的電流進(jìn)行不間斷的測(cè)量，電流傳感器的性能直接影響著電路控制的質(zhì)量和響應(yīng)時(shí)間，這也是它能夠在風(fēng)電行業(yè)得到廣泛應(yīng)用的原因。同時(shí)，閉環(huán)電流傳感器不僅帶寬高、響應(yīng)時(shí)間快，它還具有線性度好和精確度高等優(yōu)點(diǎn)。

電流傳感器減少電纜負(fù)荷量

在英國(guó)，一種適合于安裝在240伏-600安變電站主線上的電流傳感器誕生了，這種傳感器對(duì)變電站的電力輸出進(jìn)行監(jiān)控，可以減少地方電網(wǎng)故障所造成的停電時(shí)間。電流傳感器可以對(duì)供電電纜進(jìn)行電流監(jiān)控，若是電纜出線超負(fù)荷，這些電流傳感器可將一部分負(fù)荷轉(zhuǎn)移到其他相中，或者是新鋪設(shè)的電纜中，保護(hù)電纜的安全使用和運(yùn)行。

隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展和升級(jí)，電流傳感器也在技術(shù)、設(shè)計(jì)和效用等方面不斷進(jìn)行改進(jìn)和完善，對(duì)冶金、化工等行業(yè)的電流測(cè)流具有重大作用。

基于智能電網(wǎng)的光纖電流傳感器

新型光纖電流傳感器就是智能電網(wǎng)快速發(fā)展的科技產(chǎn)物。我國(guó)推出了XDGDL-1光纖電流傳感系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了管線電流傳感系統(tǒng)的全數(shù)字閉環(huán)控制，具有穩(wěn)定性和線性度好、靈敏度高等特點(diǎn)，滿足了大量程范圍的高精度測(cè)量要求。

同時(shí)，該系統(tǒng)開發(fā)了一種可現(xiàn)場(chǎng)繞制的伸縮結(jié)構(gòu)，安裝方便，可避免雜散磁場(chǎng)的干擾，母線偏心的測(cè)量誤差小于正負(fù)0.1%，實(shí)現(xiàn)了一種高精度信號(hào)轉(zhuǎn)換方案，為整流器控制設(shè)備提供高精度模擬信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字通信接口。

工業(yè)升級(jí)發(fā)展促進(jìn)電流傳感器改進(jìn)

在我國(guó)工業(yè)發(fā)展升級(jí)的驅(qū)動(dòng)下，電力設(shè)備的安全性使用越來(lái)越受到重視。電流傳感器作為一個(gè)兼具保護(hù)性和監(jiān)控作用的工具，將會(huì)在未來(lái)的電網(wǎng)中起到更重要的意義。相比國(guó)外同類產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)的電流傳感器技術(shù)還有很大的差距需要彌補(bǔ)和提高。

國(guó)內(nèi)也逐漸涌現(xiàn)出有很多新型產(chǎn)業(yè)，都需要傳感器的支持，無(wú)論是出于安全性考慮還是市場(chǎng)效益考慮，電流傳感器將會(huì)趨于更加高效可靠，在低碳環(huán)保的要求下，小型化也是未來(lái)的一大趨勢(shì)，這也將促進(jìn)國(guó)內(nèi)傳感器廠商投入更多的經(jīng)歷開發(fā)新技術(shù)和產(chǎn)品。在不久的將來(lái)，電流傳感器將會(huì)在更多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)將為新興物聯(lián)網(wǎng)打好基礎(chǔ)。

(1)容易安裝，不用斷開導(dǎo)線，僅將細(xì)長(zhǎng)、柔軟的絕緣光纖卷繞在導(dǎo)體上就可檢測(cè)電流，能實(shí)現(xiàn)整個(gè)傳感裝置的小利輕量化；

(2)無(wú)電磁噪音的干擾。近年的計(jì)測(cè)控制系統(tǒng)中，一般將傳感器的輸出連接于半導(dǎo)體的電子回路，傳感裝置本身全部由光學(xué)器件構(gòu)成，故具有抗電磁干擾(EMI)特性；

(3)計(jì)測(cè)范圍廣，沒(méi)有鐵心磁飽和的制約，同時(shí)，法拉第效應(yīng)的響應(yīng)速度快，具有從低頻到高頻、到大電流的廣闊測(cè)量范闈；

(4)因?yàn)樾盘?hào)通過(guò)光纖傳輸。波形畸變小。傳輸損耗小，故可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的信號(hào)傳輸。

現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)的輸送和檢測(cè)提出了更高的要求，傳統(tǒng)的高壓大電流的測(cè)量手段將面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)．隨著光纖技術(shù)和材料科學(xué)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的光纖電流傳感系統(tǒng)，因具有很好的絕緣性和抗干擾能力，較高的測(cè)量精度，容易小型化，沒(méi)有潛在的爆炸危險(xiǎn)等一系列優(yōu)越性，而受到人們的廣泛重視．光纖電流傳感器的主要原理是利用磁光晶體的法拉弟效應(yīng)．根據(jù)of=VBl，通過(guò)對(duì)法拉弟旋轉(zhuǎn)角0F的測(cè)量，可得到電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而可以計(jì)算出電流大?。捎诠饫w具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、絕緣性能好、信號(hào)衰減小的優(yōu)點(diǎn)，因而在法拉弟電流傳感器研究中，一般均采用光纖作為傳輸介質(zhì)，其工作原理如《光纖電流傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖》所示：

激光束通過(guò)光纖，并經(jīng)起偏器產(chǎn)生偏振光，經(jīng)自聚焦透鏡人射到磁光晶體:在電流產(chǎn)生的外磁場(chǎng)作用下，偏振面旋轉(zhuǎn)θF角度；經(jīng)過(guò)檢偏器、光纖，進(jìn)人信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)θF的測(cè)量得到電流值．

當(dāng)設(shè)置系統(tǒng)中兩偏振器透光主軸的夾角為45°，經(jīng)過(guò)傳感系統(tǒng)后的出射光強(qiáng)為:

l=(Io/2)(1 sin2θF)

式中Io為入射光強(qiáng)．通過(guò)對(duì)出射光強(qiáng)的測(cè)量，就可以得出θF，從而可測(cè)出電流的大?。?

電流傳感器依據(jù)測(cè)量原理不同，主要可分為：分流器、電磁式電流互感器、電子式電流互感器等。

電子式電流互感器包括霍爾電流傳感器、羅柯夫斯基電流傳感器及專用于變頻電量測(cè)量的AnyWay變頻功率傳感器（可用于電壓、電流和功率測(cè)量）等。

與電磁式電流傳感器相比較，電子式電流互感器沒(méi)有鐵磁飽和，傳輸頻帶寬，二次負(fù)荷容量小、尺寸小、重量輕、是今后電流傳感器的發(fā)展方向。

光纖電流傳感器是以法拉第磁光效應(yīng)為基礎(chǔ)、以光纖為介質(zhì)的新型電流傳感器。

當(dāng)線偏振光在介質(zhì)中傳播時(shí)，若在平行于光的傳播方向上加一強(qiáng)磁場(chǎng)，則光振動(dòng)方向?qū)l(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角度ψ與磁感應(yīng)強(qiáng)度B和光穿越介質(zhì)的長(zhǎng)度l的乘積成正比，即ψ=V*B*l，比例系數(shù)V稱為費(fèi)爾德常數(shù)，與介質(zhì)性質(zhì)及光波頻率有關(guān)。偏轉(zhuǎn)方向取決于介質(zhì)性質(zhì)和磁場(chǎng)方向。上述現(xiàn)象稱為法拉第效應(yīng)。1845年由M.法拉第發(fā)現(xiàn)。