一種判斷真有效值電流變送器真偽的簡單方法

關鍵字： 真有效值電流傳感器 真有效值

本文介紹了一種簡單實用的真有效值電流測量工具的驗證方法，具有簡單實用的特點，可以在工具使用前進行技術驗證，避免選擇錯誤，造成工程選型錯誤。

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，要么使用限制性很大，不能對各種信號都進行真有效值采集測量，要么本身就是虛假宣傳。

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，對于電流信號，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：

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：

所以，用戶可以通過測全波電流和半波電流，并檢查兩種電流大小的差異來判斷測量工具的功能或準確性。如果半波電流讀數是全波電流讀數的0.707倍，那么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，如果讀數并不反映這種關系，那么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，半波整流后，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系，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后，輸出波形也比較規范。如下圖：

（圖6，純阻性負載下，用單個二極管進行半波整流后的波形）

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系列真有效值電流變送器是經得住考驗的。

4. 因基于霍爾原理的HTIC-C21系列真有效值電流變送器可以測量任意波形，故使用范圍較廣。

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。