我需要什么樣的電流傳感器精度？選擇Danisense！

引言

基于寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)（如氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC））的功率轉(zhuǎn)換產(chǎn)品現(xiàn)在可以在顯著更高的開關(guān)頻率下運(yùn)行，這可以產(chǎn)生幾乎W美的正弦波形。由于扼流圈的電感值和電容器的電容值與開關(guān)頻率成反比，因此可以制造更小、更輕的濾波元件，如扼流圈和電容器。未來，基于SiC和GaN的組件將繼續(xù)在更多應(yīng)用中獲得認(rèn)可。

Danisense推出了新型號DW500UB-2V，它能夠處理現(xiàn)在所需的寬頻帶。

電力分析儀背景

電力分析儀通常使用以下基本公式來計算有功功率。

因此，電壓 v(t) 和電流 i(t) 的數(shù)字化瞬時值被相乘，并將結(jié)果在一個定義的時間窗口內(nèi)累加起來?；旧希绷鞣至?、所有諧波和非諧波分量，直到功率分析儀的帶寬限制或濾波器截止頻率，都被考慮在內(nèi)。高端市場的功率分析儀已經(jīng)可以運(yùn)行到10 MHz的頻率。在大多數(shù)情況下，電壓信號由功率分析儀直接處理，以便可以使用功率分析儀的完整帶寬。

對于大于30 A的電流測量，通常使用電氣隔離的電流傳感器，這些傳感器必須以高精度將初級信號傳輸?shù)酱渭墏?cè)。這些電流傳感器的主要部件是銅線圈和鐵芯。此外，羅戈夫斯基線圈由繞有銅線的線圈體組成。這種構(gòu)造導(dǎo)致線圈電感，以及在各個線圈之間和各個線圈層之間總是形成的不想要的電容。因此，每個銅線圈都代表一個潛在的振蕩電路。通過湯姆森振蕩方程，可以計算出共振頻率。

這意味著電流傳感器通常具有有限的帶寬。為了相應(yīng)地減少功率計算的帶寬，激活了功率分析儀內(nèi)部的濾波器。否則，如下面的圖1所示，功率分析中的高頻分量有時會被電流傳感器強(qiáng)烈扭曲。

圖1：測量設(shè)備的截止頻率與電流傳感器的頻率響應(yīng)

在測量設(shè)備中，這些看起來混亂的誤差曲線只能進(jìn)行有限的補(bǔ)償，因為振蕩特性強(qiáng)烈依賴于銅線圈的電容，因此隨著溫度變化，曲線會發(fā)生偏移。

下一代功率電子學(xué)的高開關(guān)頻率

特別是當(dāng)使用高開關(guān)頻率的變頻器控制電動機(jī)時，功率的有源分量也可以在三位數(shù)的千赫茲范圍內(nèi)找到，因為根據(jù)下面的公式，開關(guān)頻率的倍數(shù)會顯示在電流和電壓信號中。

開關(guān)頻率及其諧波由有功和無功功率分量組成。為了以足夠的精度測量這些分量，除了幅度誤差外，相位誤差也必須非常精確。

相位位移

特別是當(dāng)使用電動機(jī)等感性負(fù)載時，負(fù)載的感性分量隨著頻率的增加而增加。功率因數(shù)相應(yīng)地隨著頻率的增加而降低。這反過來又導(dǎo)致相位誤差對功率計算的影響越來越大。這種相關(guān)性在圖3中顯示。

圖3：在更高頻率下的有功功率和相位誤差的影響

相同的相位誤差會導(dǎo)致有功功率計算中的誤差更大（紅色標(biāo)記）。不同相位誤差的更精確值可以在下面的圖4中找到。

圖4：電流傳感器的相位位移及其對有功功率測量的影響，取決于系統(tǒng)功率因數(shù)角Θ

DW500UB-2V

DW500UB-2V在10 MHz以下沒有共振干擾。這是線性傳輸行為直到10 MHz的基本要求。相位誤差由固定的時延組成，主要是由2米同軸電纜引起的。測試協(xié)議中提到了這個時延。如果測量設(shè)備可以補(bǔ)償固定的時延，相位誤差可以顯著降低。這在下面的圖5中有所說明。

圖5：DW500UB-2V在2米RG58電纜下，有和沒有補(bǔ)償12.5納秒時延的頻率響應(yīng)

例如，在ZES ZIMMER的LMG671的選擇菜單中，有一個相應(yīng)的輸入模板，可以輸入時延。

除了精度之外，還必須考慮在較高頻率下主導(dǎo)體的電流承載能力。電流傳感器及其銅線圈也必須相應(yīng)地設(shè)計。DW500UB-2V能夠在25°C下處理高達(dá)100 kHz的整個額定電流。

在德國，直流分量可以在《低壓技術(shù)安裝指南》（TAR）低壓部分的5.4.4.9點“向低壓電網(wǎng)注入直流電流”中找到。這里特別指出：

5.4.4.9 向低壓網(wǎng)絡(luò)注入直流電流

轉(zhuǎn)換器注入的直流電流不得超過其額定電流的0.5%或最大20毫安（應(yīng)選擇較高值）。

注1：直流電流的測量基于DIN EN 61000-4-7（VDE 0847-4-7）標(biāo)準(zhǔn)，測量周期為10個基本振蕩周期。

注2：直流電流可能導(dǎo)致電纜腐蝕損壞，對其他設(shè)備造成損害，以及變壓器和其他電感器的飽和。

標(biāo)準(zhǔn)文本明確列出了轉(zhuǎn)換器作為不希望出現(xiàn)的直流電源。在其他國家也可以找到直流分量的最大值。以下表格列出了三個例子。

表1：國家標(biāo)準(zhǔn)中的直流限制

轉(zhuǎn)換器上的直流測量

2019年IEEE的一份出版物檢查了三種典型太陽能逆變器的直流分量。結(jié)果如下表所示。

表2：轉(zhuǎn)換器上的直流測量 - 參數(shù)

A型和B型超過了德國新低壓指令（TAR）規(guī)定的20毫安直流電流的限制。

轉(zhuǎn)換器中的直流源

轉(zhuǎn)換器中有多個直流源，如下圖所示的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)圖所示。

圖1：LCL型并網(wǎng)電壓源轉(zhuǎn)換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

單元證書與例行測試

通常，直流分量的測試已經(jīng)在當(dāng)前低壓電網(wǎng)發(fā)電設(shè)備單元證書的標(biāo)準(zhǔn)中成為強(qiáng)制性要求。直流分量的測量在IEEE Std 1547.1-2020標(biāo)準(zhǔn)下的5.9.2項中有所描述。在德國預(yù)標(biāo)準(zhǔn)VDE V 0124-1005中，測試在5.2.6.1項下有所描述。

然而，一般來說，單元證書是一種類型測試，其中只測試整個系列中的一個單元作為示例。

輸出直流分量的根本原因可能來自多種來源，如制造質(zhì)量或安裝功率晶體管的不對稱性，這些可能會因設(shè)備而略有不同。為了了解真實的直流貢獻(xiàn)，應(yīng)由逆變器制造商重新建立對每個生產(chǎn)的逆變器進(jìn)行例行測試。因此，即使擁有好的單元證書的逆變器也不能排除作為向電網(wǎng)輸出功率時的寄生直流源。

用于單元證書和電力質(zhì)量測量的測量設(shè)備

事實上，電網(wǎng)連接點的電壓質(zhì)量不僅因地點而異，而且隨時間變化。因此，在電網(wǎng)電壓條件較差的情況下，例如，已經(jīng)存在的直流分量可能會對轉(zhuǎn)換器的直流電流分量產(chǎn)生負(fù)面影響。在現(xiàn)場電力質(zhì)量測量中使用的羅戈夫斯基線圈只能檢測電流信號中的交流分量。帶有霍爾元件的電流鉗通常由于測量不確定性而不夠準(zhǔn)確。因此，在認(rèn)證公司的測量實驗室中使用丹麥公司Danisense生產(chǎn)的高精度磁通門電流傳感器。這些傳感器在丹麥直接在公司自己的IEC 17025認(rèn)證測量實驗室中校準(zhǔn)，并提供必要的校準(zhǔn)證書。

圖2：Danisense DS50UB-10V磁通門傳感器，帶有電壓輸出和低初級電流的精度數(shù)據(jù)。

在最初的試點項目中，這些磁通門傳感器也與高精度電力質(zhì)量分析儀一起使用。對于并網(wǎng)電廠中小直流分量的苛刻測量，電力質(zhì)量分析儀（PQA）應(yīng)具有非常好的信噪比，否則低于或高于額定頻率的較小水平將在噪聲中丟失。

圖3：具有不同信噪比的PQ分析儀

同時，PQA（電力質(zhì)量分析儀）應(yīng)該提供補(bǔ)償電流傳感器可能的直流偏移的可能性，以便即使是最小的水平也能非常準(zhǔn)確地測量。使用Neo Messtechnik的PQA8000H電力質(zhì)量分析儀，可以連接磁通門傳感器。除了非常好的信噪比外，F(xiàn)FT分析的頻率參數(shù)也可以自由選擇。通常按照IEC 61000-4-7進(jìn)行的分組對于進(jìn)一步分析來說往往太粗糙，特別是在低頻范圍內(nèi)。因此，PQA也可以在高壓電網(wǎng)中使用，以檢測從0到1赫茲范圍內(nèi)由地球磁場引起的準(zhǔn)直流電流。

使用高精度磁通門傳感器也可以直接在轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行直流測量。對于較小額定電流，磁通門傳感器可作為PCB安裝，以便變頻器可以自行檢查輸出電流。

圖4：Danisense DP50IP-B - 可編程磁通門傳感器，最高可達(dá)50安培

電廠證書

如果將多個經(jīng)過認(rèn)證的光伏模塊和逆變器組合成一個大型發(fā)電廠，除了制造商的個別單元證書外，還需要一個電廠證書。在德國，所有大于135千瓦的電廠都需要電廠證書。連接點通常位于中壓級別，以最小化傳輸損失。變壓器之后不再需要直流測量。然而，低壓側(cè)的直流電流可以顯著縮短變壓器的壽命。因此，在低壓側(cè)進(jìn)行直流測量絕對符合電廠運(yùn)營商的利益，以在整個變壓器的使用壽命期間最小化停機(jī)時間和維護(hù)成本。

除了光伏轉(zhuǎn)換器外，風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的強(qiáng)大轉(zhuǎn)換器也可能產(chǎn)生直流分量。由于在大多數(shù)情況下風(fēng)力發(fā)電廠包括中壓變壓器，因此這里不再需要進(jìn)行直流測量以獲得電廠證書，如下圖所示。

圖5：帶有自有中壓變壓器的風(fēng)力渦輪機(jī)電廠證書

變壓器和直流注入

遭受單向飽和的磁芯的變壓器會產(chǎn)生更高的激勵電流，這可能導(dǎo)致磁芯過熱。此外，還可能發(fā)生振動、噪音和熱應(yīng)力，最終縮短變壓器的壽命。下圖顯示了由疊加的低頻振蕩引起的半波飽和。

圖6：變壓器的半波飽和

此外，在半波飽和期間，變壓器變成一個非線性運(yùn)行設(shè)備。在這里，變壓器的磁操作范圍被推入飽和范圍。磁滯曲線的線性范圍變小。因此，中壓側(cè)電壓信號的畸變因子增加。

結(jié)論

在可再生能源應(yīng)用中的電力轉(zhuǎn)換技術(shù)不僅受到諧波的潛在源的影響。近年來，越來越多的調(diào)查報告顯示，在許多情況下也發(fā)生了直流注入。除了逆變器，非線性負(fù)載也可以產(chǎn)生直流分量。感應(yīng)設(shè)備如電動機(jī)和變壓器并未設(shè)計來處理這些負(fù)載。盡管轉(zhuǎn)換器制造商方面做出了一些努力來最小化直流分量，但在使用交流/直流傳感器進(jìn)行低壓網(wǎng)絡(luò)的電力質(zhì)量測量時，仍然經(jīng)常檢測到不可忽視的直流分量。

圖7：Danisense磁通門電流傳感器與Neo Messtechnik的PQA8000組合使用

可靠的高性能電流傳感器和非常好的PQA是這項要求苛刻的測量成功的基本要求。

當(dāng)測量頻率超過1MHz的電流時，測量設(shè)置對于測量精度變得格外重要。

為了獲得最高的測量精度，從電流傳感器的角度來看，電流場盡可能對稱是非常重要的。

1. 母線必須在電流傳感器中居中。

2. 電流返回路徑必須盡可能對稱。

理想情況下，可以說電流路徑應(yīng)該像同軸電纜一樣，中心母線作為核心，返回電流路徑作為圍繞中心母線的外屏蔽層。在高電流使用電流傳感器的情況下，這樣的設(shè)置并不實用，因此建議使用兩種更簡單的設(shè)置。

對于最高2MHz的設(shè)置，為了獲得好的精度，建議至少使用兩個對稱的返回路徑——參見圖1-1，使用Danisense DT系列。

圖1-1 兩個對稱的返回路徑（實心圓點表示電流進(jìn)入視圖的方向，X標(biāo)記表示電流遠(yuǎn)離視圖的方向）

對于最高10MHz的設(shè)置，為了獲得好的精度，建議至少使用四個對稱的返回路徑——參見圖1-2，使用Danisense DW系列。

圖1-2 四個對稱的返回路徑（實心圓點表示電流進(jìn)入視圖的方向，X標(biāo)記表示電流遠(yuǎn)離視圖的方向）

在許多質(zhì)量控制體系中，保持傳感器的校準(zhǔn)狀態(tài)是一個重要要求，但必要的校準(zhǔn)間隔取決于特定系統(tǒng)的要求。 

對于Danisense傳感器的一般校準(zhǔn)間隔建議是1-2年。 

必要的校準(zhǔn)間隔由用戶需求決定。考慮到測量儀器的穩(wěn)定性和允許的測量不確定性，可以選擇一個合適的校準(zhǔn)間隔。這可能因儀器而異。儀器的穩(wěn)定性可以從其校準(zhǔn)歷史中確定。如果一個儀器在校準(zhǔn)之間顯示出非常低的漂移，可能可以接受增加該儀器的校準(zhǔn)間隔。另一方面，如果有一個非常嚴(yán)格的不確定性預(yù)算，可能需要一個較短的校準(zhǔn)間隔。 

通常，磁通門傳感器本身非常穩(wěn)定，但如果傳感器包含測量電阻，電阻可能會導(dǎo)致顯著的漂移。這就是為什么建議對含有測量電阻的傳感器進(jìn)行比純電流傳感器更頻繁的校準(zhǔn)。這種漂移還取決于儀器的使用方式。通常，電阻的負(fù)載越大，其值的漂移就越大。

 如需更多信息，歡迎聯(lián)系Danisense網(wǎng)站客服。

如今，速度可控的三相電機(jī)已成為所有自動化加工廠和商業(yè)建筑的標(biāo)準(zhǔn)配置。 高效異步電機(jī)，尤其是永磁電機(jī)、EC 電機(jī)和同步磁阻電機(jī)等電機(jī)技術(shù)，需要通過變頻器進(jìn)行控制；對于許多電機(jī)類型而言，通過標(biāo)準(zhǔn)三相電源直接運(yùn)行甚至已不再可能。

與這一發(fā)展形成鮮明對比的是數(shù)十年來的安全指令，這些指令旨在確保對人員、火災(zāi)和設(shè)備的保護(hù)。 例如，必須根據(jù) IEC 60364-6（2016-04 版 2.0）對低壓設(shè)備進(jìn)行定期檢查。 第 6.5.1.2 點要求，除其他外，檢查絕緣電阻，在相應(yīng)導(dǎo)體和 PE 保護(hù)電位之間施加測試電壓。 許多變頻器制造商明確禁止在其設(shè)備上進(jìn)行這種測試。 因此，在測量時必須斷開變頻器的連接，以免造成損壞。 IEC 60364-6 的第 6.5.1.2 點也為我們提供了一條出路。 標(biāo)準(zhǔn)在此作了解釋：

“如果電路由符合 IEC 62020 標(biāo)準(zhǔn)的 RCM 長久監(jiān)控……如果……的功能，則沒有必要測量絕緣電阻…… RCM 是正確的”。

與 RCM（剩余 電流 監(jiān)控裝置）有關(guān)的 IEC 62020 標(biāo)準(zhǔn)描述了剩余電流監(jiān)控裝置必須滿足的技術(shù)邊界條件，以完全替代傳統(tǒng)的絕緣電阻測量方法。 殘余電流監(jiān)控器測量到的電平升高可能表明設(shè)備的絕緣出現(xiàn)故障。 隨后可對設(shè)備進(jìn)行定時檢查，以避免設(shè)備失控停機(jī)和不必要的生產(chǎn)流程中斷。 與傳統(tǒng)的絕緣測量相比，該系統(tǒng)通過剩余電流監(jiān)測對系統(tǒng)進(jìn)行不間斷監(jiān)測，可立即發(fā)現(xiàn)絕緣故障。

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與這一發(fā)展形成鮮明對比的是數(shù)十年來的安全指令，這些指令旨在確保對人員、火災(zāi)和設(shè)備的保護(hù)。 例如，必須根據(jù) IEC 60364-6（2016-04 版 2.0）對低壓設(shè)備進(jìn)行定期檢查。 第 6.5.1.2 點要求，除其他外，檢查絕緣電阻，在相應(yīng)導(dǎo)體和 PE 保護(hù)電位之間施加測試電壓。 許多變頻器制造商明確禁止在其設(shè)備上進(jìn)行這種測試。 因此，在測量時必須斷開變頻器的連接，以免造成損壞。 IEC 60364-6 的第 6.5.1.2 點也為我們提供了一條出路。 標(biāo)準(zhǔn)在此作了解釋：

“如果電路由符合 IEC 62020 標(biāo)準(zhǔn)的 RCM 長久監(jiān)控……如果……的功能，則沒有必要測量絕緣電阻…… RCM 是正確的”。

與 RCM（剩余 電流 監(jiān)控裝置）有關(guān)的 IEC 62020 標(biāo)準(zhǔn)描述了剩余電流監(jiān)控裝置必須滿足的技術(shù)邊界條件，以完全替代傳統(tǒng)的絕緣電阻測量方法。 殘余電流監(jiān)控器測量到的電平升高可能表明設(shè)備的絕緣出現(xiàn)故障。 隨后可對設(shè)備進(jìn)行定時檢查，以避免設(shè)備失控停機(jī)和不必要的生產(chǎn)流程中斷。 與傳統(tǒng)的絕緣測量相比，該系統(tǒng)通過剩余電流監(jiān)測對系統(tǒng)進(jìn)行不間斷監(jiān)測，可立即發(fā)現(xiàn)絕緣故障。

因此，這是一種可歸類為預(yù)測性維護(hù)解決方案的程序。 在調(diào)試剩余電流監(jiān)控器時，通常必須遵守幾個邊界條件，以確保其正確運(yùn)行。

由于在生產(chǎn)設(shè)備中使用變頻器，在大多數(shù)情況下都會產(chǎn)生與系統(tǒng)相關(guān)的漏電流，這可能會給傳統(tǒng)的變頻器帶來問題。 R個別 C電流保護(hù) D設(shè)備 (RCD)。 故障電流大多由高電阻成分組成，而與系統(tǒng)相關(guān)的泄漏電流則主要是電容性的。 然而，RCD 無法區(qū)分不同的泄漏電流。 因此，如果所有漏電流之和高于跳閘閾值，它就會跳閘。 這在正常運(yùn)行時也是可能的。

如圖所示，從直流到幾千赫茲的殘余電流中會出現(xiàn)不同的頻率成分。 在分析測量到的殘余電流時，必須始終考慮到與系統(tǒng)相關(guān)的殘余電流，因為盡管存在W美的絕緣，殘余電流在技術(shù)上是無法分離的。 此外，由于電感（如電機(jī)）的存在，在接通過程中可能會產(chǎn)生高電流峰值，從而導(dǎo)致 RCD 和 RCM 繼電器跳閘。

一般來說，頻率成分可作如下解釋。

安裝剩余電流監(jiān)控器時，必須了解與系統(tǒng)相關(guān)的實際泄漏電流。 只有這樣，才能設(shè)置適當(dāng)?shù)木骈撝岛屠^電器跳閘閾值。

丹尼森斯Danisense公司的剩余電流監(jiān)控器（SRCMH070IB+）可通過 USB 接口，使用專門為 Windows 系統(tǒng)開發(fā)的軟件進(jìn)行讀取。 有了這樣的設(shè)置，我們現(xiàn)在就可以使用裝有各種機(jī)器人系統(tǒng)和速度可控電機(jī)的生產(chǎn)設(shè)備了。 由于安裝了變頻器，與系統(tǒng)相關(guān)的泄漏電流的不同頻率分量應(yīng)可檢測到。

軟件的用戶界面提供了以下概覽。

在 1000 毫秒的積分時間間隔內(nèi)檢測到 290.1 毫安的真實有效值。我們從 1000 mA 集成繼電器的最大觸發(fā)閾值開始，通過 FFT 標(biāo)簽查看差分電流信號。

信號在 0.1 秒的時間間隔內(nèi)繪制。 在 20 毫秒的時間間隔內(nèi)（一個 50 赫茲的正弦波），我們檢測到 3 次振蕩。 因此，150 赫茲的基本振蕩構(gòu)成了我們信號中的最大振幅。 FFT 分析證實了我們的假設(shè)。

應(yīng)該注意的是，繼電器不會對剩余電流的所有頻率分量進(jìn)行同等加權(quán)，因此計算出的真實有效值（210.6 mA）較小。
用戶界面中的繼電器功能。 這是因為根據(jù) IEC 62020，RCD 的規(guī)范性規(guī)定也適用于 RCM。

上圖顯示的是 B+ 型 RCD，它可以檢測到直流和 20 kHz 之間的剩余電流。 如上圖所示，只有在……
50 赫茲和 100 赫茲以 1:1 的比例計入繼電器的相關(guān)電流值。 低頻和高頻成分的權(quán)重較弱。 30 mA 的跳閘值為
在 50 赫茲的主頻率范圍內(nèi)，故障電流的可能性最大。 允許跳閘值隨著頻率的增加而增加。 這意味著變頻器的高頻泄漏電流已被部分考慮在內(nèi)。 這種加權(quán)也適用于剩余電流監(jiān)控器的繼電器輸出。 因此，在繼電器輸出的相關(guān)波形中，高頻電流分量被明顯減弱，真實有效值小于傳統(tǒng)的真實有效值。

上圖顯示了繼電器輸出信號中較高頻率成分的明顯衰減。

為了實現(xiàn)穩(wěn)定的監(jiān)控，同時防止誤報，我們現(xiàn)在來看看機(jī)器在不同運(yùn)行模式下產(chǎn)生的剩余電流的不同值。

這些數(shù)值由 Danisense 軟件以 .csv 文件格式生成。同時還提供了 4-20 mA 直流輸出的數(shù)值。該機(jī)器曾進(jìn)行過絕緣測量。未發(fā)現(xiàn)缺陷。由于積分間隔超過 1000 毫秒，接通和斷開過程中的電流峰值被平滑化，因此通過 TRMS 計算無法識別明顯增加的數(shù)值。差分電流在 236.5 至 333.7 mA 之間擺動。通過 4-20 mA 接口，現(xiàn)在可以在 PLC 或通用測量設(shè)備中定義 450 或 550 mA 的兩個報警閾值。繼電器輸出可設(shè)置為 1000 mA。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這里定義了 50%至 1（500 至 1000 mA）之間的跳閘。因此，應(yīng)使用這些參數(shù)對系統(tǒng)進(jìn)行合理監(jiān)控。

在兩個月的時間里，沒有發(fā)現(xiàn)任何誤報。

將積分間隔縮短至 400 毫秒也能提供可用的數(shù)值，從而對設(shè)備進(jìn)行可靠的監(jiān)測。

為了快速調(diào)試 RCM，還可通過集成算法對差分電流進(jìn)行自動分析。 這是通過操作終端上的特定組合鍵來實現(xiàn)的。

在許多關(guān)鍵設(shè)備中，如數(shù)據(jù)中心或成本密集型生產(chǎn)設(shè)施，已經(jīng)使用剩余電流監(jiān)測器來防止失控停機(jī)或節(jié)省耗時的絕緣測量。 同樣，殘余電流監(jiān)測器可與 RCD（300 mA）并行用于火災(zāi)危險作業(yè)場所，以提供殘余電流值增加的早期信息。

目前，越來越多的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備都配備了剩余電流測量裝置。 這種監(jiān)測措施主要用于實現(xiàn)斷層和植物保護(hù)目標(biāo)。 在某些特殊情況和條件下，還可以通過符合 IEC 62020 標(biāo)準(zhǔn)的剩余電流監(jiān)控器來映射防火保護(hù)。

除了這些保護(hù)目標(biāo)外，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)，還可以避免作為固定裝置定期檢查一部分的絕緣測量。

額定電流為 270 A 的生產(chǎn)設(shè)備的剩余電流值

生產(chǎn)設(shè)備大多是復(fù)雜的電氣系統(tǒng)，由不同的電氣設(shè)備組合而成。 在大多數(shù)情況下，PLC 負(fù)責(zé)控制。 雖然單個電氣設(shè)備的系統(tǒng)相關(guān)泄漏電流受標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)管，但在復(fù)雜的系統(tǒng)中可能會出現(xiàn)更大的系統(tǒng)相關(guān)泄漏電流。 通常，這些是電容濾波電流，可將諧波成分消散到保護(hù)接地導(dǎo)體中。

在工業(yè)環(huán)境中的生產(chǎn)設(shè)備上檢測到以下振蕩圖。 可以檢測到一個基本振蕩，在 20 毫秒的時間間隔內(nèi)振蕩了三次。因此，在 FFT 分析中，預(yù)計最大振幅出現(xiàn)在 150 赫茲處。

由于這些數(shù)值往往很高，因此無法使用傳統(tǒng)的 RCD 來保護(hù)系統(tǒng)的人身安全或防火。 因此，我們干脆省略了可自由接入的插座和相關(guān)的 RCD 個人保護(hù)裝置。

現(xiàn)在的問題是，如何在剩余電流測量中處理與系統(tǒng)相關(guān)的較高剩余電流，特別是因為在系統(tǒng)的各種運(yùn)行狀態(tài)下，很少能建立穩(wěn)定的幅值。 下圖中的測量值來自一家額定電流為 270 A 的大型制造廠。

如何找到合理的警報閾值

相對較大的電流值主要是由于單個設(shè)備的電容濾波電流造成的。 變頻器是造成這種情況的主要原因。 如果將這些測得的剩余電流值與 PLC 內(nèi)部的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)聯(lián)系起來，就可以確定設(shè)備的正常狀態(tài)。

該程序可對設(shè)備進(jìn)行智能監(jiān)控。 也可以用這種方法將開機(jī)峰值宣布為正常狀態(tài)。 不再需要對用于植物保護(hù)的單個設(shè)備進(jìn)行成本高昂的單獨監(jiān)控。

不過，一般來說，還應(yīng)該注意的是，這種溶液未被批準(zhǔn)用于個人防護(hù)。 如下圖所示，由于增加了電容和電阻電流矢量，TRMS 信號中的高電容電平幾乎檢測不到 15 至 30 mA 的電平。

如果沒有 30 mA 電阻分量(IRC)，剩余電流為 250 mA(IRC)。 如果電阻分量增加到 30 mA，則總剩余電流僅為 251.8 mA。

下面將以相同有效值的振蕩圖來說明問題。

電容電流滯后電阻分量 90° 或 5 毫秒。如果電容泄漏電流的頻率較高，是導(dǎo)體中 50 赫茲基頻的整數(shù)倍，如上述 150 赫茲的例子，那么即使 50 赫茲和 150 赫茲信號之間有不同的偏移，問題也幾乎不會改變。

對于相位偏移 90° 或 5 ms 的所有電容電流信號以及 50 Hz 的所有整數(shù)倍信號，TRMS 隨電阻電流增加而增加的百分比如下式所示。

在 PLC 控制系統(tǒng)中選擇報警閾值時應(yīng)考慮到這些關(guān)系。 在我們的表格中，如果相同的保護(hù)目標(biāo)仍然有效，則必須對數(shù)值進(jìn)行如下更改。

在一些項目中，測量到的剩余電流值還通過能量測量模塊與 PLC 和相應(yīng)的相電流相連。

在某些應(yīng)用中，100 Hz 或 2 kHz 以上的頻率成分被刻意省略。 該設(shè)置可在丹尼森斯Danisense剩余電流監(jiān)控器的操作終端上進(jìn)行。 這樣，頻率較高的電容頻率成分只能以強(qiáng)阻尼形式計入 TRMS 值。

這樣，與系統(tǒng)相關(guān)的泄漏電流往往可以減少，電阻故障電流的變化也更容易被檢測到。 這一程序似乎是合理的，因為傳統(tǒng) RCD 和 RCM 的繼電器功能也可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對較高頻率成分進(jìn)行總體抑制。

精準(zhǔn)電流監(jiān)測_提升您的生產(chǎn)效率：

隨著科技的不斷發(fā)展，企業(yè)對于生產(chǎn)效率的要求越來越高。在眾多生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，電流監(jiān)測作為一種關(guān)鍵的工藝參數(shù)，對于提高生產(chǎn)效率具有重要意義。本文將詳細(xì)介紹精準(zhǔn)電流監(jiān)測的概念、優(yōu)勢以及在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用，幫助企業(yè)提升生產(chǎn)效率，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

一、精準(zhǔn)電流監(jiān)測的概念

精準(zhǔn)電流監(jiān)測是指通過對電氣設(shè)備的電流進(jìn)行實時、準(zhǔn)確的測量和分析，為企業(yè)提供可靠的數(shù)據(jù)支持，以便對生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化和控制。與傳統(tǒng)的人工巡檢相比，精準(zhǔn)電流監(jiān)測具有更高的精度和實時性，能夠有效地減少故障率，降低能耗，提高生產(chǎn)效率。

二、精準(zhǔn)電流監(jiān)測的優(yōu)勢

1. 提高生產(chǎn)效率：通過對電流的實時監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常運(yùn)行狀態(tài)，避免因設(shè)備故障導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷，從而提高整體的生產(chǎn)效率。

2. 降低能耗：精準(zhǔn)電流監(jiān)測可以幫助企業(yè)找到能耗較高的環(huán)節(jié)，通過優(yōu)化設(shè)備參數(shù)或調(diào)整生產(chǎn)流程，降低能耗，實現(xiàn)綠色生產(chǎn)。

3. 延長設(shè)備壽命：通過對電流的精確監(jiān)測，可以更好地了解設(shè)備的使用狀況，及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題，從而延長設(shè)備的使用壽命，降低維修成本。

4. 提高安全性：精準(zhǔn)電流監(jiān)測可以有效地預(yù)防因電流過大而導(dǎo)致的安全事故，保障員工的生命安全和企業(yè)的正常運(yùn)營。

三、精準(zhǔn)電流監(jiān)測在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用

1. 工業(yè)生產(chǎn)：在鋼鐵、有色金屬、化工等高溫、高壓、高磁電性的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，精準(zhǔn)電流監(jiān)測可以有效地監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)潛在問題，保證生產(chǎn)過程的穩(wěn)定進(jìn)行。

2. 電力系統(tǒng)：在電力系統(tǒng)中，精準(zhǔn)電流監(jiān)測可以用于輸電線路、變電站等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。

3. 機(jī)器人制造：在機(jī)器人制造過程中，精準(zhǔn)電流監(jiān)測可以實時監(jiān)測電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，為企業(yè)提供可靠的數(shù)據(jù)支持，以便對機(jī)器人的生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化和控制。

4. 制造業(yè)：在汽車、電子、家電等制造業(yè)中，精準(zhǔn)電流監(jiān)測可以應(yīng)用于生產(chǎn)線上的各個環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)效率，降低能耗。

精準(zhǔn)電流監(jiān)測作為一種有效的生產(chǎn)工具，對于提高企業(yè)生產(chǎn)效率具有重要意義。企業(yè)應(yīng)該充分認(rèn)識到精準(zhǔn)電流監(jiān)測的重要性，加大投入力度，引進(jìn)先進(jìn)的監(jiān)測設(shè)備和技術(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)的智能化、綠色化和高效化。