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關鍵字: 真有效值電流傳感器 真有效值
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引言:
我們經常在市場上看到各種標注著TRMS 的電流電壓測量產品,如各種鉗形表,數字萬用表,以及各種標稱是真有效值的電流電壓變送器等。 但有很多這樣的產品都是徒有虛名,要麼使用限製性很大,不能對各種信號都進行真有效值采集測量,要麼本身就是虛假宣傳。
1. 真有效值的含義及原理:
真有效值的含義是True-RMS,即真實方均根值,對於電流信號,其表達式如下: 
我們可以很容易得到正弦波的電流,比如工頻市電。我們可以利用給熱水器加熱的電流進行測量,鑒定TRMS電流傳感器或者TRMS儀表的真偽。
2.真有效值產品的鑒別方法。
正常情況下,市電工頻(阻性負載,如熱水器等)的波形如下:
(圖1,正弦波全波情況)
假定此時用傳感器或者各種鉗形表或萬用表測量出的數據為I。
在電流回路中串接一個二極管進行半波整流,此時波形如下:
(圖2,用二極管進行半波整流)
(圖3,半波整流後,輸出的波形)
假定此時用傳感器或者各種鉗形表或萬用表測量出的數據為I,半波的有效值電流是I1,則 I1=0.707I 。計算方法如下: 
所(suo)以(yi),用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)測(ce)全(quan)波(bo)電(dian)流(liu)和(he)半(ban)波(bo)電(dian)流(liu),並(bing)檢(jian)查(zha)兩(liang)種(zhong)電(dian)流(liu)大(da)小(xiao)的(de)差(cha)異(yi)來(lai)判(pan)斷(duan)測(ce)量(liang)工(gong)具(ju)的(de)功(gong)能(neng)或(huo)準(zhun)確(que)性(xing)。如(ru)果(guo)半(ban)波(bo)電(dian)流(liu)讀(du)數(shu)是(shi)全(quan)波(bo)電(dian)流(liu)讀(du)數(shu)的(de)0.707倍,那麼就證明這個測量工具具有真正的有效值測量功能即TRMS功能,如果讀數並不反映這種關係,那麼就說明該設備不具備TRMS功能。
3. 實例:
下圖是同一個電流回路中串接了3種測量工具,從左到右分別是 FLUKE 17B(單匝測量),FLUKE 319(10匝測量) ,柏艾斯HTIC-C21真有效值傳感器(10匝測量)。
(圖4,全波狀態下的電流測量值,相差不大)
全波電流情況下,電流傳感器測量讀數為26.38A,計算過程為:(8.22-4)/16 * 100=26.38 ,與兩個福祿克表的測量值讀數相差不大。
( 圖5,半波狀態下的測量值,相差極大,福祿克鉗表顯示不正確)
在回路中串接二極管,半波整流後,電流傳感器測量讀數為18.69A,計算過程如下:(6.99-4)/16 * 100=18.69 ,與兩個福祿克表的讀數相差甚遠!
經過上述的理論我們可以清楚的知道,半波電流有效值為全波電流有效值的0.707倍。我們驗算一下傳感器兩次測量讀數之間的關係,半波情況下,HTIC-C21電流傳感器輸出理論值應該26.38 * 0.707=18.65A ,實測為18.69A,誤差僅僅0.04A,接近理想狀態! 而此時所謂的TRMS真有效值鉗形表FLUKE 319輸出值與理論值相差高達4.59A,相對誤差高達(18.933-14.34)/18.933 = 24.26% 。
以上實驗是在純阻性負載的情況下進行的實驗,波形為理想的正弦波,經過二極管半波整流後,輸出波形也比較規範。如下圖:
(圖6,純阻性負載下,用單個二極管進行半波整流後的波形)
4. 結論:
1. 真有效值測量工具的有效性可以通過簡單實驗加以證明。
2.購買真有效值傳感器或者鉗形表時,請與供應商詳細溝通,看是否真正意義上的全波形真有效值測量。
3. 柏艾斯的HTIC-C21係列真有效值電流變送器是經得住考驗的。
4. 因基於霍爾原理的HTIC-C21係列真有效值電流變送器可以測量任意波形,故使用範圍較廣。
5. 高級儀表給出錯誤讀數,可能會誤導工程設計,如電纜選擇,開關容量計算等,用戶需要高度警惕。
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