选择和使用|穿孔穿芯一体化交流电流变送器

一定得看的文章－－选择和使用|穿孔穿芯一体化交流电流变送器|必须要慎重！

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 交流电流变送器，是用于把交流电流转换成直流信号（最常见的是DC 4－20mA）的一种模拟转换器，也是一种具有计量性质的仪表。

  在现代DCS系统中，通常要求输入信号都采用DC 4-20mA模拟信号作为标准输入信号，因此，信号变送器作为重要信号转换仪表而广泛采用。特别是作为反映负载大小的交流电流变送器，更是在DCS系统中大量采用。
 
 
 
 目前，国外和国内大量采用的电流变送器，通常额定输入值为AC 0－5A或AC 0－1A，主要是为了和电流互感器配套。输出通常为DC 4－20mA，原因大家都很熟悉，在此不再赘述。
 
 近几年来，国内出现了一种所谓的“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”。从外型上看，这种变送器很象电流互感器，去掉了电流互感器的交流 1A或5A输出端子，变成直接4－20mA的输出端子。其设计的出发点是：既然电流互感器的输出是到电流变送器输入的，把他们做在一起，把一次的交流电流直接转换成直流的4-20mA输出，希望以此能够代替现在主流的“电流互感器＋电流变送器”的组合。有些企业甚至还推出了三相的产品，将三个电流互感器和三个变送器都做在一起，分别对应A相、B相、C相的电流转换。
 图一：一种“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”

 根据我们对市场同类产品的研究，认为此类产品并非如宣传的先进，实际使用中，会带来诸多问题。
 
 问题一：“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”真的便于安装和使用吗？
 
 “穿孔穿芯一体化交流电流变送器”强调的是体积比“电流互感器＋电流变送器”小。从目前开关柜的常规布置分析，“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”与普通电流互感器体积相当，只是少了一个电流变送器的体积。通常的单相电流变送器，体积比一个10A的交流接触器略小，如果需要的话，常规开关柜内空间，足以放置电流变送器。所以“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”所减少的体积，并未在实际使用中带来明显的优势。
 相反，由于“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”采用电流互感器和变送器组合在一起的方式，而变送器部分通常是由电子元件所组成的。一般认为，电流互感器由于采用矽钢片和铜线，通常不需要定期维修，安装以后，也很少出现故障。但变送器部分，由于是电子元件组成，发生故障的概率，通常大于电流互感器部分。而且，变送器属于计量器具性质，需要定期进行检定。所以，在“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”安装以后，一定会遇到拆卸的问题。但观察“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”的结构，就能发现，实际的拆卸，却由于已压好的电缆端头而难于进行。甚至，由于电缆端头的存在，而无法将电缆从其穿线孔中抽出。此时，只能将电缆端头锯下才能将电缆从“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”中退出。而电缆长度在开关柜中是有限的，很容易得出结论，此种安装方式，令人难以接受。
 在“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”的产品中，还有一种小型的产品，其接收的电流，不是100A以上的大电流，而是输入电流为0－5A的产品。这种产品，强调从电流互感器输出的0－5A电流，用导线从这种“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”直接穿过，避免了导线在变送器输入端子处的断开，从而避免了“电流互感器二次开路产生的高压”。此说法看似合理，在实际使用中，仍有明显的缺陷。和前面提到的原因相同，此产品在使用过程中，仍必须定期进行检定或检修，当要拆除此产品时，从电流互感器副边的0－5A导线，要从该产品的孔中拆下。按规定，该导线通常采用2.5平方毫米的导线，在开关柜配线时，会压在线槽里，或者绑扎后进行配线。此时，由于穿过“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”的导线不断，必须将该导线从线槽中抽出，或者将已绑扎好的线把打开，才能将该导线拆下。可以想象，检定或更换该“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”后，再恢复成原来整齐的配线，几乎是不太可能了。因此，看似合理的结构，为今后的使用和维护造成了很大的困扰。
 
问题二：“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”性能能保证吗？  前面提到，“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”强调的是体积小、精度高。但经过研究，发现其性能未必能比“电流互感器＋电流变送器”的好。目前的电流变送器转换技术，都采用运算放大器和阻容元件组成的模拟线路，通过整流、放大、转换等电子线路，将交流0－5A电流，转换成直流4－20mA直流信号（其他直流电流或电压均可）。
 按电子技术理论，模拟电子线路，其转换精度，与线路设计和电子元件的质量有很大关系，也与环境温度有密切关系。事实上，温度漂移是模拟电子线路中最难于解决的技术问题，好的变送器产品，除了转换的精度要高，温度特性尤其要好。特别是变送器产品在使用过程中，环境温度的变化对其性能的影响是很明显的。为此，甚至在IEC和国标中，都有专门的章节规定环境温度对变送器影响程度。在“电流互感器＋电流变送器”的组合中，电流互感器和电流变送器分开放置，电流互感器在工作时，自身所产生的温度变化，对变送器的输出不会产生影响。而“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”的结构，使电流互感器的温度，时刻影响变送器的电子线路，会额外造成变送器线路的温度漂移，带来额外的测量误差。因此，以结构设计而言，这种“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”是非常不合理的。
 
问题三：“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”的检定和维修方便吗？ 我们知道，任何带有计量性质的仪器，都有计量精度的要求。就象一个秤，只要我们买来，就会问问：“这个秤准吗”？当然，实际使用的时候，为了计量的准确性，就必须定期进行检定，如果不准确了，就要及时发现、及时维修。关于电流变送器，IEC和国家标准，都有专门的标准，有需要，可以查询。
定期检定和维修（检定周期通常是1年），对“电流互感器＋电流变送器”的组合而言，由于电流互感器很少需要检定，通常是对电流变送器定期检定，如果产生误差，必须校准后才能使用。对电流变送器的检定，一般采用精密电流源做输入信号。例如，对0.2级的电流变送器，可采用万分之三的电流源做输入信号。对输出信号的测量，也采用相应精度的直流电流表进行测量，测量方法有相关标准和程序保证。由于电流变送器的输入为0－5A，可以很容易地选择到万分之三精度的信号源。
但“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”的检定却有很大的问题。首先，检定的输入电流，不是0－5A规格的交流电流，必须是互感器的一次电流，如何找到各种范围，而且能输出大电流的电流源，实在是很难的事。其次，即使找到大电流源，能否达到规定精度，又是另一回事了。对用户而言，要准备如此复杂和高精度的信号源，是很不现实的事。因此，我们认为，这种“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”在实际检定和维修方面，存在很大的问题。 结论 到目前为止，我们从使用和技术的角度，分析了“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”在使用中可能存在的各种问题。事实上，国外也很少生产类似产品。一种产品的推广，不能只有一个好的概念，还应该具有在工程上可行的保障，才能够取得性能和技术的平衡。到目前为止，我们认为“穿孔穿芯一体化交流电流变送器”有许多严重的缺陷，并不适用于大范围推广和使用。
对设计人员而言，不光注重产品能否达到所希望的技术指标，还要兼顾安装、使用、维护、检定、寿命、经济性等各方面要求。通过以上分析，我们建议设计人员在设计中，充分注意这些问题，以专业的判断和设计，满足工程的要求。