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考慮到應用中的每個條件
在傳感器選型和系統設計中,所有條件都需要考慮到,尤其是以下幾點:
確認可能的關鍵條件
某些應用場合極為復雜,需考慮多種可能的要求,例如:
實際測試
很顯然,最佳方案是在特定的應用環境下進行實際測試。如果無法實現,請提供給LEM您的安裝簡圖和詳細的傳感器工作條件(如具體的環境條件,被測波形,附近可能存在的干擾源如電感、載流導體、磁性材料或者其他的傳感器)
有時也可稱為“連續的或額定的”電流(電壓),它指的是傳感器能夠長時間耐受的電流(電壓)
另一個定義是:在一定條件下流過傳感器的最大電流(電壓)有效值,傳感器持續工作狀態下其溫度而不超過限定值。這可以用標準的50H正弦信號測試。
測量電阻必須在規定的范圍內,傳感器才能安全有效地工作。
如果測量值超出了傳感器的規格書上指定的范圍,請聯系我們的技術支持。根據您的應用條件(環境溫、電源電壓公差和最大電流/電壓)來計算出相應的電阻值。
額定變比K是原邊額定電壓或電流與輸出的額定電壓或電流的比值。 對于閉環傳感器而言,變比NP/NS 約為匝數Kr的倒數 KR 例如,變比為1:1000對應著二次線圈匝數(KR?= 1000) ,單匝原邊電流為1A時二次輸出電流就是1mA。
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它指的電源輸出的最大電流,即原邊測量電流或電壓為零時電流傳感器本身的最大電流損耗與不同測量電流對應的輸出電流之和。IS .此參數僅適用于電流輸出型的傳感器。
閉環傳感器在選取供電電源時,需要特別注意。基于閉環原理的電流或者電壓傳感器,其電流損耗IC 可分為兩部分,一部分是傳感器內部固定損耗,另一部分是被測電流或電壓導致的輸出損耗。(IS).第二部分可計算如下:
這個值用于表征傳感器的的動態特性。響應時間指的是從原邊電流達到其最大值的90%開始到傳感器的輸出達到其最大值的90%結束的時間間隔。原邊電流階躍信號的斜率為給定值(通常為100A/μs),幅值接近額定電流 IPN .
LEM將反應時間Tra定義為被測信號和輸出信號均上升至總變化量的10%時的時間間隔。 IPN .
該值用于表征傳感器的動態跟隨被測電流快速變化的能力,“di/dt精確跟隨”是指對被測電流變化到90%時,響應時間不超過1毫秒。 IPN.
頻帶寬度是指信號頻率從0Hz到衰減-3dB對應的截止頻率之間頻帶范圍,除非另有規定。它是被測信號的振幅和相位隨時間變化的速度。因此,帶寬越大,信號參數的變化就越快。
衰減到-3dB意味著對應的信號功率或幅值衰減到一半
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由于磁損耗導致磁芯發熱,所以不能在整個頻率范圍內考慮額定電流。為確保功耗在安全范圍,當信號頻率增加時相應的RMS電流值就要減少。因此,在數據表中給出的頻率帶寬是在小信號下測量得到的。
磁芯設計和電流的幅值和頻率特性決定了磁芯損耗的水平。磁損主要是由磁滯回線中的封閉區域引起,如下圖。
磁損 由 渦流損耗 和磁滯損耗組成.
在高頻條件下,磁芯損耗是限制該頻率下電流幅值的重要因素(決定傳感器的溫升)。這也就意味著不僅僅要限制基波電流的最大頻率,還要包括諧波分量,因為即使是低振幅的小信號也有可能造成很大能量損耗。
高頻電流應用下的傳感器的磁芯損耗較大,為保證傳感器損耗不變,需要降低額定電流。但由于磁芯幾何形狀的復雜性,磁芯損耗與頻率平方、磁通密度平方的函數關系,以及殼體的功率耗散問題,盡管計算和仿真電流有效值與頻率的降額曲線不是不可能,但確實非常困難。
改變原邊電流有效值和頻率,并保證不超過最大允許溫度,可以在傳感器內部進行溫度測量,從而得到RMS電流與頻率的降額曲線。
.測量靈敏度和線性度時,原邊直流電流從0循環到 IPM 然后到IPM再回到0。
靈敏度 G 定義為在整個電流范圍內線性回歸線的斜率(在整個 ±IPM循環內).
線性誤差是最大的正向或負向測量點與線性回歸線之間的差值,以占測量值的最大百分比來表示。
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ASIC(專用集成電路)顧名思義,是一種集成電路,可提供多個特定功能。
它的優勢:
絕大多數的閉環傳感器是需要使用用于雙極性電源的(例如±15V)。然而,如果只測量單向電流,很多傳感器也可以工作在單極性電源下。此時,必須考慮以下幾點 (solution is not valid for DV and DVL family):
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LEM產品線中有一些專門工作于于單極性電源的傳感器,建議在合適工作條件下首選進行電子設計。
根據傳感器的類型和所使用的磁性材料,磁芯的剩余磁通(剩磁)引起的額外的測量偏移,稱為“磁偏置”。它的值取決于磁芯的磁化強度,以及磁路飽和后達到最大值。磁化可能發生在:
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由磁化引起的磁偏置將會慢慢消除,
消除磁偏置需要進行消磁。消磁周期內要通過一個低頻交流源使磁芯通過整個B-H磁滯回線,然后逐漸減少勵磁,使B-H工作點回到原點。最少需要在滿量程下的5個周期,然后逐漸地減少激勵,每個周期的降低幅度不超過4%,在60Hz下需要30個周期或500毫秒。
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對于閉環傳感器,必須需要另外一個線圈,以保證補償線圈不抵消消磁效果。或者,通過提供適當的相反極性的信號,可以實現磁芯的部分消磁。這么做的困難在于確定準確的幅值和持續時間以獲得滿意的結果。如有一個定義好的應用程序,可根據經驗確定所需的值,并在必要時進行修正。
若干國際標準規定了適用于其范圍內的設備的安全要求,其主要目的是確保設備對使用者在電氣、熱量和能源安全方面的危害降低到可接受的范圍內。
客戶的實際應用決定了所需的電壓(額定電壓,過電壓類別)、安全水平(功能絕緣、基本絕緣或加強絕緣)和環境條件(污染度),而傳感器的設計應確保絕緣材料材質(CTI)和最小絕緣距離能夠滿足要求。
安全標準是根據設備的性能要求來規定設備的帶電間隙、爬電距離和固體絕緣要求。其中也包括與絕緣相關的電氣測試方法。
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爬電距離大于或等于間隙。
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局部放電是發生在部分絕緣部位的放電,經常是在空隙中。
由于絕緣間隙內的小電弧產生的高溫和紫外線輻射,絕緣層會被降解。慢慢地,這些間隙內的小孔穴逐漸增多,慢慢形成弧形。最終傳感器的初級和次級之間的絕緣完全破壞。
如果絕緣內的間隙增長持續好幾年,最終的絕緣破壞卻只需要一個或多個電氣周期。
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局部放電試驗的目的是確保LEM傳感器的產品壽命。這就保證了固體絕緣(灌封+外殼)所承受的電壓應力,從長遠來看:
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在LEM產品規格書內,我們將標明局部放電熄滅電壓UE的值在10pc水平(舊版規格書)或局部放電試驗電壓Ut(新產品)。
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當RF網絡激活時,網關會在一組寄存器(2-17: Active EndNode Device List bitmap)中報告在網絡中通信的所有設備的Modbus地址。每個設備只有一個唯一的地址,從而可以從Modbus寄存器# 347中單獨訪問每個設備的ID。低字節報告Modbus地址,高字節表示設備的確切型號,參考下表:
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對于EMN設備,建議閱讀模式配置寄存器(reg. #49),其中定義了確切的EMN型號和對應的比例系數。Modbus應用必須定期掃描所有的新設備或停用設備。
對于每個單獨設備,一些特定的Modbus寄存器提供網絡信息,比如RSSI (接收的信號強度信息)在寄存器#204,跳數信息在寄存器#201到#203。
因為這些數據允許RF網絡的可視化(即從任何設備到Mesh Gate的RF鏈接強度和數據通道),它們在安裝和維護期間非常有用。這些數據在安裝和維護過程中非常有用,因為它允許RF網絡可視化(如RF連接強度和從任何設備到Mesh Gate 數據路徑)。
這種情況的發生可能是由于Node的數量超過了Mesh Gate限定的數量。Meshscape網絡監控應用程序將會顯示一個特定的錯誤消息。檢查Mesh Gate的型號。最有可能的是MG 6424-10(包括Mesh Node在內限制10個設備以內),其設備ID是:170.247。
這種情況下,Mesh Gate必須升級以允許接入更多Nodes。(return to LEM).
每個Mesh設備與Mesh Gate正常通信時它的LED燈都會發光:
如果無線通訊由于任何原因中斷,所有設備(包括所有Mesh Node),將掃描的所有通道(11-26)與Mesh Gate設定的同步。
每個設備將從其最后可用的通道開始,對應于2.4到2.5GHz之間特定的頻率。當全部的頻率范圍被掃描后,它會重新掃描多次。因此,如果Mesh網絡很大大,當Mesh Gate供電恢復時,它要求所有的Mesh Nodes執行第一次同步,實現與所有End Node通信,在這個間隔時間內掃描不同的通道…
實踐中,這可能用時幾分鐘到1小時。
如果配置適當,可用處于相互射電軌之內的設備,將幾個網絡安裝在同一位置。如果配置合理,幾個網絡可以安裝在同一地點,裝置在彼此的無線電射程范圍之內。
為避免網絡之間的串道,它們各自的配置必須遵循以下條件:
盡管每個在線設備的RSSI值是正確的,但網絡卻不穩定,可能是以下原因:?
理論上,在End Node和Mesh Gate之間用Mesh Node的數量沒有限制。然而,在實際中必須注意以下幾點:
?這就需要增加更多的Mesh Node(MN)來提高,特別是對于EMN而言,其默認值是20秒。請參閱“EMN廣播和采樣間隔時間重編程序”應用指南(下載)。
報告給MeshScape網絡監控器和Modbus寄存器#201中的Mesh裝置的跳數值是RF路徑中從裝置到Mesh Gate 無線通訊線路的數值(“Node-To-Node 遷躍”),
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在上面示例的網絡拓撲中:
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有些網絡拓撲可能有大量的Mesh Node,每個設備的跳數很低。其他一些可能需要更大數量的連續的Mesh Node并需要更多的跳數。
MeshScape Network Monitor 軟件提供以下信息來幫助完成調試:
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所有這些數據現在都可從Modbus注冊表獲得,從而最終應用可以報告或顯示網絡拓樸結構和配置。為訪問這些信息,不再需要將與Mesh Gate的通信,從Modbus轉換到標準(MACS)模式。所有這些數據現在都可以從Modbus寄存器中獲得,所以最終應用程序可以報告或顯示網絡拓撲和配置。與Mesh Gate的通訊不需要從Modbus切換到標準模式(MACS)來訪問此信息
最可能的是,錯誤是由于采用不正確的比例因子導致。檢查用戶指南(§4.2.2)(在那下載)中的報表,并請注意EMN/SP2型號應當使用不同的表。
只要Mesh Gate接通,UTC寄存器就強制進行設置。因為寄存器內的數值不是永久保存的,電源接通后從0開始重新開始。此外,建議定期設置UTC以避免任何不同步情況。Mesh Gate會使用其內置的UTC值定期對所有的Mesh 設備重新同步。
.如果內部微處理器必須對頻繁的Modbus訪問進行管理,就會產生瓶頸,降低RF通訊的速度。因此,不建議輪詢速度太快,但要保證一個最小的間隔(例如通常為1秒)。同樣地,Mesh Gate也不能緩存太多的Modbus命令,只允許一些連續的Modbus訪問,典型值是小于10個。
能用LEM提供的免費軟件(EMN監控,MeshScape網絡監控,…)實現嗎?
該計數器只能通過訪問相關的Modbus寄存器來復位,無論是通過MeshScape Network Monitor還是MeshScape編程人員都不能實現。
EMN Mointor只是一個簡單的可以顯示能耗報告的示范軟件,沒有任何“自動”程序來實現復位。
一些在Windows OS下運行的基本軟件如Modbus Poll,允許直接訪問Modbus Poll寄存器,執行“Write Multiple"命令,用數據0x01訪問地址#52。
需要注意的是,如果你使用的是“smart PLC”,可以自動將Modbus Write Multiple 寄存器(代碼0x10)轉為變成一個Write Single寄存器(代碼0x6),但是Mesh Gate之后是無法接收的。因此你可以強制一個Modbus Write Multiple寄存器成2個連續的寄存器# 52(命令字)和# 53(記錄間隔時間)來發送復位命令并覆蓋間隔時間(默認5分鐘)。
Modbus寫入第一次被Mesh Gate 以異常代碼“05”確認,以防止任何超時錯誤。它表示裝置正在處理通過RF網絡發送到EMN的命令。這需要一個完整的無線電通訊交換,要花費幾分鐘。因此,通常建議輪詢寄存器來確認進程是否已完成。
根據IEC 62053標準中定義的有功設備要求,所有的EMN設備的精度等級是1級。也就是說在額定電流值(Ipn)的10%到120%范圍內的整體精度優于99%。對應無功設備的的精度等級3(最大誤差為3%)。
如果LED燈完全不亮,EMN肯定是沒通電源
除了EMN D3/SP2需要外部24VDC供電電源,所有標準的EMN產品都是自供電的,從L1相和N相取電。因此,必須保證L1和N線連接好的。
至少要保證2路接線:L1和中性線接好才能給標準的EMN供電。
此外,作為一個能量表,EMN需要電流和電壓的采樣值來計算能量。電流是由CT或RT傳感器測量的,每個傳感器測量一相,電壓由連接到L1、L2、L3、N(3相和中性線)對應的相電壓采樣
當EMN的頻率不在50-60Hz內時,LED燈閃爍3次。由于頻率檢測的是LI相的頻率,此時需要檢測該相的頻率是否超出范圍(45-65 Hz)或電壓低于70Vrms。
LED閃爍5次,表示上一次EMN斷電期間EEPROM校驗錯誤報告。其主要原因是在斷電期間執行Modbus寫訪問時,參數修改沒有正確完成。這樣的錯誤不是永久性的,只要電源正確地重新斷開/接通,信號就會消失。
為了避免這類故障,建議EMN長期通電。最好使用一個可靠的供電電源(UPS),保證EMN仍能夠監測到很低的甚至零損耗。
如果在單相或多相上出現有功負值,請檢查相應的CT(S)或RT(s)的方向是否正確,電流的流向應與傳感器上的箭頭指示一致。同時檢查傳感器是否接在相應的相線上(CT1或RT1用于L1,CT2或RT2用于L1,CT3或RT3用于L1,)。
無功功率值可以是負的,這取決于負載類型:
Q (VAR) = Ueff * Ieff * sin φ, φ 是電流與電壓的相位差。
sin φ <0時是容性負載
sin φ >0 是感性負載
sin φ =0 時是純阻性負載
為了刷新整個Modbus寄存器表,每個EMN需要發送3個數據包給Mesh Gate,每個包有一個最大容量。默認情況下,EMN設置為約每20秒發送一個新的數據包。
實際上,微控制器為End Node的無線通訊準備一個數據包,用于增加時間戳并傳輸。根據潛在的更高優先級的End Node任務,這個操作需要20±(1-2)秒。因此,間隔時間要一分鐘(3x20s)左右,會有幾秒鐘的誤差。
這種時間增減不是非常準確的,因為計數器內的新值是以EMN的內部時鐘(精確到1秒)作為時間戳的。因此,當訪問計數器的值時,應用程序必須讀取在Modbus寄存器#24,#25,#26 #的時間戳信息,這些數據在分鐘間隔上不是精確同步的。
對于基于間隔時間的寄存器(“Recording Interval”寄存器)而言,并不像EMN內部處理過程一樣是與時間間隔同步并且在精確時間點儲存。在這種情況下,在Modbus寄存器#28,#29,#30的時間戳值是“記錄間隔”的整數倍。
每個EMN模塊有自己的UTC寄存器和時鐘。
The UTC寄存器存儲的秒數從1970年1月1日開始。
這個日期/時間信息在萬一斷電的的情況下是不被保存的,這樣一個電源周期后,MEN將數據發送時間戳從1月1日1970開始,直到寄存器重新與Mesh Gate同步。Mesh Gate定期通過RF將其自身的日期/時間值傳送給網絡中的所有模塊。
因此,應用通過在一個通道中寫入其UTC注冊表19(MSW)和20(LSW),定期更新Mesh Gate日期和時間,是極其重要的。因此,定期更新Mesh Gate的時間和日期至關重要,可以通過同時寫UTC寄存器19 MSW)和20(LSW)來實現更新。
請參考“EMN廣播和采樣間隔時間重編程序”應用指南(下載),可以改變默認的數據刷新周期,默認值是60秒,這也取決于EMN和Mesh Node設備的數量
最簡單的情況就是,只有 1個EMN直接與Mesh Gate通訊(無Mesh Node),廣播時間可以減少到1秒,且Modbus寄存器每3秒刷新一次。
如果有一個Mesh Node,EMN廣播時間可以減少到3秒,且一個完整的Modbus寄存器表每9秒刷新一次。
EMN可以安裝在金屬柜內,但需符合一定的要求。請參閱Wi-LEM用戶指南(下載):
當幾個EMNS安裝在DIN導軌上,建議在左側裝有天線的一側留有一定的空間,如下面的圖的箭頭表示。經驗表明,這個距離至少應該是20毫米。
在與其他物體或導體/電纜間也建議留有一樣的距離。
CT和RT是EMN的一部分。電纜是直接焊接在內部電路板上的,不能斷開他們(例如,把電纜穿過管道或柜子的孔)否則會影響EMN的性能,因為EMN在出廠時的校準是整體進行的。唯一的途徑,把通過所有CT或RT通過足夠大的管道或孔。
在EMN內部,累計的有功和無功電能值都存儲在一個32位的符號寄存器內(即2個Modbus寄存器)。這個數值是帶標記的,31位是有效,所以EMN最多可以存儲的值是0x 7fff FFFF(即十進制值2 '147 '483 '647)。然后,為了得到最大能量值,必須將這個最大寄存器值除以比例系數。
例如,對于5A的EMN型號,每一個計數器的值必須除以8,最大的有功是為268 '435 '456 Wh。對于50A的EMN型號,比例系數為0.8,可以達到2 '684 '354 '558 WH。
實際上,比例系數與額定范圍值成反比,所以無論哪個型號的EMN都按照以下方式計算,結果都是一樣的。
如果我們根據5A的EMN可以測量的最大電流(額定電流的120%,即6A),與最大允許電壓(300V),我們可以得到單相的最大負荷6A * 300V = 1800W。此時EMN在數據滾動結束之前能夠數到149 '130小時,意味著6213天,也就是說,在每相都是最大負荷情況下,單相可以達到17年,對于三相的和,寄存器可以記錄6年。
I在EMN內部,有功和無功電能值在一個特定的時間間隔內的記錄是存儲在16位符號寄存器中。在除以比例系數之前,這些原始值數的上限是32 '767。在高負載電流值的情況下,記錄間隔時間高于默認5分鐘值,可能會達到這個限制值。請參閱Wi-LEM用戶手冊V7中的表格,第4-5頁(下載)。請注意,首先溢出的是記錄三相總數的寄存器。
舉個例子,第一個溢出發生的時間間隔為10分鐘,電流大約為85%Ipn。
.檢查內部的ON/OFF開關。
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對于Wi-Pulse,內部的電子電路是3.3V供電,特別是設有上拉電阻時(到3.3V)。因此,建議從集電極開路電路輸入,若非如此,必須確保它永遠不會超過3.3V。否則,可能損壞內部電路。對于每一個計數器,可以通過跳線選擇輸入上拉電阻:L是1.5 KΩ,M是100 K ,H是10 KΩ。
輸入設置默認為100 K上拉電阻,33μA脈沖驅動電流。它需要更大的驅動電流(例如330 μA或2.2 mA),需要調整輸入特性與脈沖儀表輸出和電纜。其目的是在這種輸入下獲得所需的電壓電平。
輸入口把電壓高于0.8V為高邏輯電平,電壓低于0.15v為低邏輯電平。
在Wi-LEM用戶手冊(下載)中提到,Wi-Temp, Wi-Zone, Wi-Pulse 的間隔時間是在寄存器#363內是可以調整的,以下是可調值:5, 6, 10,12, 15, 20,30或1分鐘。
默認情況下,Wi-Zone 與Wi-Temp和Wi-Pulse的間隔時間設置為1分鐘,以便在調試期間加快在線設備的檢測。然后,強烈建議將它提高到至少5分鐘,來減少損耗并增加電池壽命。
間隔時間越短,損耗越高,因為設備通訊更頻繁
如果是1分鐘的間隔時間,3XAAA電池(3節7號)的電池壽命預計為1年!