罗氏线圈的电流变送器设计与应用

近年来，随着现代高压、超高压输电网络的建立，电力系统正朝着大容量、高压大电流方向开展，而用于电流丈量的传统的电磁式电流互感器已无法满足其请求，在大电流下死心磁路下易饱和，对丈量结果产生较大的误差。罗氏线圈互感器具有测量范围广、精度高、无磁饱和、体积小等优点。它正逐渐取代传统的电磁电流互感器，在电力系统中具有广阔的应用前景。

下面prbtek介绍基于罗氏线圈电流变送器的设计停止实时测量电网中的大交流电流，采用变送器XTR115芯片将罗氏线圈产生的电压信号转换为电流信号，输出DC4～20mA电流信号。

工作原理及设计

罗氏线圈是一个空心电感线圈，由导线平均密封在环形截面的非磁性骨架上。罗氏线圈作为电网中电流测量的传感头，使大电流导线垂直穿过线圈中心，产生电磁感应，从而感应测量电流大小的电压信号。将罗氏线圈产生的电压信号连接到信号调节模块，停止信号处理，输入行业标准信号DC4-20mA。框架图如图1所示。

电流变送器的设计和应用基于罗氏线圈

信号调节电路

信号调节电路完成输入信号的隔离输入，包括信号滤波器、整流电路和信号积分电路。该电路主要通过罗氏线圈感应输出的电压信号RC滤波器，然后通过电阻分压连接到双电源输入芯片的输入脚，使用操作放大器形成类似的积分器，合理选择设备参数，确保传感器的测量灵活性、精度和信号响应带宽。

转换电路的有效值

真有效值转换电路完成电路中AC/DC转换真实有效值，将输入的交流信号通过真实有效值芯片转换为真实有效值的直流电压，无需考虑被测波形的参数和失真，即可准确测量各种电压波形的有效值。如图2所示：电路中，Ui信号通过电容器C5隔离后输入真正有效的芯片，包括电容C8，C9的功能是过滤掉电路中的高频干扰，采用双电源工作模式，满足真正有效的工作要求。

电流变送器的设计和应用基于罗氏线圈

放大电路

放大电路的作用是通过输出真实有效值转换电路的电压信号RC滤波电路停止适当放大后，使用输出芯片调节电路中的放大参数，同时满足零输出功耗要求，使电路输出达到满额定值。

信号输出电路

信号输出电路主要采用TI公司消耗的精细电流转移芯片XTR115具有精度高、芯片功耗小、非线性误差小等优点.5V内部有基准电压和基准电压 5V精细的稳压器可以单独为外部电路(如电路中的放大器)供电，从而简化了外部电源的设计，如图3所示。

采用XTR115芯片设计应严格控制电流的功耗，确保变送器本身的功耗（包括传感器）不超过3.5mA，在XTR115前调零电路作为变送器的零点调节，保证零点输出4mA。

抗干扰措施

电流变送器采用电流信号作为传输信号，具有较高的抗干扰能力。然而，由于传输间远，加上工业现场的复杂性，设计中应考虑电气隔离和抗干扰措施。

罗氏线圈变送器采用电源隔离模块，减少纹波干扰，提高系统可靠性。同时，将二极管串入电源输入端，停止反极性维护；设计电子设备时注意布线，减少干扰信号。

以上为普科技术PRBTEK罗氏线圈的电流变送器设计与应用，PRBTEK为用户提供多型号PEM CWT罗氏线圈适用于0.1Hz-50MHz，PEM CWT罗氏系列线圈测量范围3000mA-数百KA交流电流。PEM CWT罗氏线圈系列主要有：CWT、CWT Mini、CWT MiniHF、CWT Mini 50HF、 CWT Ultra Mini，CWT LF等产品。