CN1029873C - 一种直流大电流测量方法及测量设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流大电流的测量方法和为实施该方法而专门设计的测量仪，主要技术方案是在导电母排L₁上选择相距一定长度的A、B两点提取电压信号，在导电母排L₁上再选择任意一点用温度传感器提取温度信号，然后将电压信号和温度信号输入到测量仪，由测量仪对电压信号和温度信号进行处理，根据输入的R＝L/S，p和欧母定律公式I＝V/R计算并显示测得的电流读数。

Description

本发明属于直流大电流的自动测量方法和设备，特别适用于冶金、化工、炭素等工业对现场直流大电流进行测量和控制。

目前在冶金、化工、炭素、机械行业普遍采用的对现场直流大电流的测量均采用霍尔零磁通测量仪，其工作原理如图1所示。图1是霍尔零磁通测量仪的工作原理示意图。参照图1。在测量头矩形铁芯T上绕有反馈线图L₂铁芯气隙中装有霍尔元件H。被测母排L₁穿过测量头，当L₁中有直流电流I₁通过时，在铁芯T中产生磁通φ₁，在φ₁的作用之下霍尔元件上也将产生一霍尔电势。该电势经高增益放大器K放大和处理后输出一反馈电流I₂，I₂通过反馈线圈L₂在铁芯中产生磁通φ₂，φ₂与φ₁方向权反。这样便构成一个闭环的负反馈自动调节系统。当放大器的增益K足够大时，φ₂将会与φ₁相等，正反两个磁通相互抵消，铁芯中的磁通接近于零。

测量头采用多个通道，在测量仪各通道中的磁通达到平恒而接近于零时，应用磁路合电流定律可得：

$I_1=\sqrt{2}\underset{\mathrm{I\; =\; 1}}{\overset{h}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{2}i$

式中I₁一被测电流

I₂一反馈电流

$\sqrt{2}$ 一反馈绕组匝数

h一反馈线圈个数

由上式可见：当通道数h及反馈线圈匝数确定后，反馈电流I₂与被测电流I₁成正比。使用I₂可以表示I₁数量的大小，I₂可由标准电阻R上的电压降测得。

上述测量方法和设备存在如下缺点：不适应于机械振动较大和有冲击的场合;一次仪表工艺要求高且不能远距离传输;不能现场效验电流测量精度。

本发明的任务是为克服已有技术存在的上述问题而提供一种新的测量方法和测量设备。

本发明的任务是以如下技术方案实现的：

原理：现在工业上使用的导电母排基本上为铜排或铝排，这两种导体都具有一定电阻，其阻值在一定范围内随温度升降作线性变化，公式为：

R＝L/S，ρ

式中：R电阻

L导体长度

S导体横截面积

ρ电阻温度系数

从上式可知，对于一定长度的导体，只要知道温度，就能计算出电阻值;根据欧姆定律l＝V/R只要采集到一定长度导体上的电压变化值和温度变化值。把导体的电阻温度系数和计算公式输入计算机，计算机就会根据采集到的电压、温度信号和计算公式计算出电流值。

具体技术：本发明包括将信号从导电母排上取出的方法和为实施将该方法取出的信号进行处理与显示的测量设备。

图2是本发明的工作原理示意图。

参照图2，其信号取出的方法是：在导电母排L₁上相距一定长度的A、B两点分别引出一根导线提取电压信号，在导电母排L₁的A、B两点间上任选一点用温度传感器F提取温度信号，然后将电压信号输入到测量仪的电压信号输入端C、D将温度信号通过三根导线输入到温度信号输入端g，h，i。A、B两点间的距离根据测量设备中电压隔离放大器（1）输入值决定。

测量设备包括由电阻R₁、R₂，电容C₁、C₂组成的二级阻容滤波和电压隔离放大器（1）构成的电压信号处理部分，温度隔离放大器构成的温度信号处理部分（2）、转换器（3）、连接转换器（3）的计算部分（4）和将计算结果显示的显示部分（5）组成，阻容滤波的输出端接电压隔离放大器（1）的输入端J₁、J₂，电压隔离放大器（1）及温度隔。

离放大器（2）的输出端分别连接转换器（8）的输入端K₁、K₂二级阻容滤波部分主要是用于去除远距离传输中的工频干扰和整流波干扰;电压隔离放大器（1），温度隔离放大器（2）用于将取出的电压信号和温度信号放大，转换器（3）用于将来自电压隔离放大器和温度隔离放大器的电压信号和温度信号转换成数字信号或频率信号，然后送入计算机部分（4），计算机根据采集来的温度按输入的公式R＝L/S·ρ计算出电阻，再按输入的欧姆定律公式I＝V/R计算机出被测电流，送入显示器显示。在实施中，转换器部分（3）可以采用A/D模数转换器将模拟信号转换成数字信号，也可以采用A/F频率转换器将模拟信号转换成频率信号。计算部分可以用计算机或单片机，显示器任意。

上述测量方法和按上述技术方案制造的测量仪具有一次仪表转输距离远，抗强振动和冲击，测量精度高，耗电小等优点。

实施例：

电阻R₁、R₂：47欧姆

电容C₁、C₂：470微法

电压隔离放大器（1）：银燕电脑公司GBS-13温度隔离放大器（2）：银燕电脑公司GBS-29

转换器：A/D模数转换器

计算机：IBM-PC计算机

在导电母排上的A点和B点用钻各钻一孔并攻丝，用螺栓将二根导线分别固定在A点、B点。

达到性能指标：

精度0.1%

一次仪表信号转输距离大于200米

耗电小于200瓦

Claims (4)

1、一种直流大电流测量方法，包括将信号从导电母排L₁上取出的方法，其信号取出方法是在导电母排L₁上相距一定长度的A、B两点各引出一根导线提取电压信号输送到测量设备的电压信号输入端C、D上，在导电母排L₁上A、B两点间的任意一点用温度传感器提取温度信号输送到测量设备的温度信号输入端g·h·i上，由测量设备根据输入的R=L/S·ρ公式和欧母定律公式I=V/R，计算和显示测得的电流读数，

式中：R电阻

LA、B两点间导体长度

S导体即导电母排横截面积

ρ导体电阻温度系数。

2、一种为实施权利要求1所述方法中将取出的信号进行处理，收集与显示的测量设备，该测量设备包括由电阻R₁、R₂，电容C₁、C₂组成的二级阻容滤波和电压隔离放大器（1）构成的电压信号处理部分、温度隔离放大器（2）构成的温度信号处理部分（2）、转换器（3）、连接转换器（3）的计算部分（4）和将计算结果显示的显示部分（5），阻容滤波部分的输出端接至电压隔离放大器（1）的输入端J₁、J₂上，电压隔离放大器（1）的输出端连接转换器（3）的输入端K₁，温度隔离放大器（2）的输出端连接转换器（3）的输入端K₂。

3、根据权利要求2所述的测量设备，其特征是转换器（3）为A/D模数转换器或A/F电压频率转换器。

4、根据权利要求2所述的测量设备，其特征是显示部分（5）为任意显示器。