Датчики LEM (например, датчики тока, датчики напряжения) являются ключевыми компонентами для точного измерения тока или напряжения в электроэлектронике и промышленных системах управления и широко используются в таких сценариях, как привод двигателя, фотоэлектрическая инверсия и управление питанием. Его неисправность может привести к сбоям в управлении системой, повреждению оборудования или даже аварии с безопасностью. Ниже приводится описание того, как определить, есть ли неисправность датчика LEM с точки зрения явления неисправности, метода обнаружения, общей причины неисправности и мер обработки:

I. Часто встречающиеся неисправности

1.Аномалия выходного сигнала

• Нет выхода:: Датчик питается нормально, но выходной ток / напряжение всегда 0 или около 0.
• насыщение на выходе:: Выходные значения фиксируются на максимальном значении (например, 20 мА) или минимальном значении (например, 4 мА) и не изменяются с измеренным сигналом.
• Выходные колебания: Выходное значение бьется случайным образом, не может стабильно отражать измеренный сигнал.
• Вывод смещения:: Смещение нуля (например, выходной 0mA / V при отсутствии тока) или смещение диапазона (например, выходной номинал при полном диапазоне).

2. Аномальное электроснабжение

• нестабильность напряжения питания:: Напряжение питания ниже номинального значения (например, напряжение датчика ±15V падает до ±12V), что приводит к искажению выходного сигнала.
• короткое замыкание питания:: короткое замыкание конца питания на землю, срабатывает остановка защитной цепи.

3. Физический ущерб

• Разрыв оболочки:: Разрыв оболочки, вызванный механическим ударом или перегревом, может сопровождаться повреждением внутренней катушки или платы.
• Окисление / разрыв:: Долгосрочное воздействие во влажной или коррозионной среде, плохой контакт с выводами или разрыв.

II. Методы обнаружения неисправностей

1. Внешний осмотр

• шагА.
  1. Проверьте целостность корпуса датчика, наличие трещин, следов ожога или проникновения жидкости.
  2. Наблюдайте, ослабевает ли штырь, окисляется (например, почернеет) или ломается.
  3. Проверьте, соответствует ли тип, диапазон, напряжение питания и другая информация на этикетке системным требованиям.
• Инструмент:: Визуальный осмотр, лупа (для осмотра крошечных выводов).

2. Тестирование электропитания

• шагА.
  1. Используйте мультиметр для измерения напряжения на конце питания (например, ±15V, + 24V и т. Д.), чтобы убедиться, что оно находится в номинальном диапазоне (допустимое отклонение ±5%).
  2. Проверьте правильность полярности питания (например, датчик LEM LA 55 - P, положительное соединение + 15V, отрицательное соединение - 15V).
  3. Для измерения тока питания (требуется последовательное включение амперметра) нормальный рабочий ток должен быть меньше номинального значения (например, 50 мА).
• Инструмент:: Цифровой мультиметр, регулируемый источник постоянного тока (для аналогового питания).

3.Тестирование выходного сигнала

• Статическое тестирование (без измеренного сигнала)А.
  1. Отключите измеренную цепь и подключите выход датчика к осциллографу или универсальному счетчику.
  2. Измеряется выход нулевой точки (например, датчик 4 - 20 мА должен выводить 4 мА при отсутствии тока; датчик выходного типа напряжения должен выводить 0 В или калибровать нулевую точку).
  3. Если смещение нуля превышает допустимый диапазон (например, ±1% FS), необходимо откалибровать или заменить датчик.
• Динамическое тестирование (применение измеренного сигнала)А.
  1. Используйте стандартный источник сигнала (например, регулируемый источник постоянного тока, функциональный генератор) для наложения известных сигналов тока / напряжения.
  2. Постепенно увеличивайте амплитуду сигнала (например, от 0A до номинального тока), наблюдая, является ли выход линейным.
  3. Запишите выходное значение, вычислите фактическую погрешность измерения (формула: погрешность = (измеренное значение - стандартное значение) / стандартное значение × 100%).
  4. Если ошибка превышает уровень точности датчика (например, ±0,5% FS), это указывает на снижение производительности датчика.
• Инструмент:: Осциллограф, высокоточный мультиметр, стандартный источник сигнала, сопротивление нагрузки (например, 250 Ом для преобразования сигнала 4 - 20 мА).

4. Испытание сопротивления изоляции

• Цель:: Проверяет изоляционные свойства датчика между первичной (измеренной стороной) и вторичной (выходной стороной).
• шагА.
  1. Отключите датчик от всех цепей.
  2. Для измерения сопротивления изоляции между первичным и вторичным уровнями используются мегаометры (например, 500В - передачи).
  3. Нормальное значение должно быть ≥100Mомега (влажная среда может быть ослаблена до ≥10Mомега).
  4. Если сопротивление изоляции слишком низкое, утечка может быть вызвана повреждением изоляции внутренней катушки или влажностью.
• Инструмент• Метрометры (например, Fluke 1508).

5.Тест времени ответа (необязательно)

• Сфера примененияСистемы, требующие высокой динамической производительности (например, инверторы PWM).
• шагА.
  1. Используйте источник сигнала квадратной волны для нанесения скачкообразного тока (например, от 0A до номинального тока).
  2. Время подъема выходного сигнала захватывается осциллографом (время от 10% до 90% номинального значения).
  3. Сравните параметры времени отклика (например, 1 мкс) в спецификации датчика и замените их в случае превышения.
• Инструмент:: Осциллограф, источник сигнала квадратной волны.

Общие причины неисправностей и меры по их устранению

1. Выход без сигнала

• причинаА.
  • Перебои в подаче электроэнергии или полярные реакции.
  • Внутреннее включение (например, повреждение элементов Холла, отключение катушки).
  • На выходе короткое замыкание или перегрузка (например, сопротивление неправильной нагрузки).
• ОбработкаА.
  1. Проверьте цепь электропитания, чтобы убедиться, что напряжение нормальное и полярное.
  2. Используйте мультиметр для измерения сопротивления выходного конца, если 0 Омега может быть короткое замыкание, необходимо отключить проверку нагрузки.
  3. Замена датчиков и повторные испытания.

2. Экспортное насыщение

• причинаА.
  • Измеренный сигнал превышает диапазон датчика (например, датчик 100А измеряет ток 200А).
  • Внутреннее насыщение сердечника (например, высокочастотный ток приводит к тому, что сердечник входит в нелинейную область).
  • Отказ приводной цепи (например, аномалия тока возбуждения датчика Холла).
• ОбработкаА.
  1. Чтобы определить, находится ли измеренный сигнал в пределах диапазона датчика, необходимо заменить более крупный датчик.
  2. Оптимизируйте частоту сигнала (например, уменьшите частоту переключателя PWM), чтобы избежать насыщения сердечника.
  3. Проверьте напряжение / ток приводной цепи и, при необходимости, замените приводной чип.

3. Выходные колебания

• причинаА.
  • Шумовые помехи от источника питания (например, слишком большая текстура переключателя).
  • Высокочастотный шум измеренного сигнала (например, пиковое напряжение, создаваемое индуктивностью обмотки двигателя).
  • Плохое заземление датчика (если нет одноточечного заземления или сопротивление заземления слишком велико).
• ОбработкаА.
  1. Увеличьте емкость фильтра на конце питания (например, 10 мкФ / 100В электролитическая емкость + 0,1 мкФ керамическая емкость).
  2. Последовательное включение магнитных колец или параллельных RC - абсорбционных цепей на измеренных сигнальных линиях (например, 100 Ом + 0,1 мкФ).
  3. Убедитесь, что корпус датчика надежно подключен к системе, а сопротивление заземления составляет 1 Ом.

4. Смещение нуля

• причинаА.
  • Датчики не откалиброваны или данные калибровки потеряны.
  • Температурный дрейф (например, параметры элемента Холла изменяются с температурой).
  • Механическое напряжение (например, слишком плотное затягивание винта при установке приводит к деформации сердечника).
• ОбработкаА.
  1. Перекалибровка датчика (требуется использование стандартного источника и программного обеспечения для калибровки, такого как CALTOOL LEM).
  2. Выберите модель датчика с небольшим температурным дрейфом (например, LEM LA 55 - TP, температурный дрейф 50 ppm / °С).
  3. Установите датчики заново, чтобы избежать чрезмерной силы.

IV. ПРЕВЕНТИВНОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ РЕКОМЕНДАЦИЙ

1. Периодическая калибровкаА.
   • Каждые 1 - 2 года проводится калибровка датчиков (высокоточная система должна быть сокращена до 6 месяцев).
   • Запись калибровочных данных, создание исторических архивов, чтобы облегчить анализ тенденций.
2. Экологический контрольА.
   • Избегайте воздействия датчиков при высоких температурах (> 85°C), высокой влажности (> 85% RH) или коррозионных газах.
   • Установка пылезащитных колпаков в пыльных средах (например, на текстильных фабриках).
3. Изоляция сигналовА.
   • Для передачи сигналов на большие расстояния используйте сигнальный сепаратор (например, изоляция оптической связи) или токовое кольцо 4 - 20 мА для передачи, чтобы уменьшить помехи.
4. Управление запасными частямиА.
   • Запасы датчиков того же типа 1 - 2, ключевые системы могут быть увеличены до 3.
   • Среда хранения запасных частей должна соответствовать используемому датчику (температура, влажность, пылезащитность).

V. Типичные случаи отказа

Пример 1: насыщение на выходе датчика тока фотоэлектрического инвертора

• ЯвлениеА.
  • Инвертор сообщает о неисправности « перетока постоянного тока», фактический ток постоянного тока составляет всего 50А (диапазон датчика 100А).
  • Выходное напряжение измерительного датчика фиксировано на уровне 5В (значение полного диапазона) и не изменяется с током.
• причинаА.
  • При установке датчика винт не затягивается, что приводит к чрезмерному зазору между сердечником и измеренной матрицей и серьезной утечке магнитной цепи.
  • Высокочастотный ток (например, 10 кГц) позволяет магнитному сердечнику войти в зону насыщения.
• ОбработкаА.
  1. Установите датчик, чтобы убедиться, что сердечник плотно прилегает к материнскому ряду.
  2. Замените датчики с улучшенными высокочастотными характеристиками (например, LEM HFK 50 - SP, рабочая частота 200 кГц).

Пример 2: выходное колебание датчика напряжения привода двигателя

• ЯвлениеА.
  • Драйвер сообщает о « дисбалансе напряжения» неисправности, фактическом трехфазном балансе напряжения.
  • Выходное напряжение датчика бьется случайным образом между 0 - 10В.
• причинаА.
  • Источником питания датчика является источник питания переключателя, напряжение волн текстуры до 200 мВ (допустимое значение 50 мВ).
  • Сигнальная линия не экранирована, чувствуя высокочастотный шум обмотки двигателя.
• ОбработкаА.
  1. На конце питания добавьте LC - фильтр (индуктивность 10 мкН + 100 мкФ).
  2. Замена экранированной двойной скрутки для передачи сигнала и одностороннее заземление.