单相电流变送器是一种将电网中的电流信号转换为标准信号输出的装置，广泛应用于电力系统、工业自动化、能源管理等领域。基于霍尔效应或电磁感应原理，通过电流传感器将主回路电流转换为电压信号。内置的放大电路对微弱信号进行线性化处理，并经滤波电路消除干扰，最终输出与被测电流成比例的4-20mA恒流信号或0-10V直流信号。该信号可直接接入PLC、DCS等控制系统，实现电流的远程监测与控制。
单相电流变送器主要由以下几部分构成：
一、一次电流感知部分
电流互感器（或分流器）
电流互感器：在大多数单相电流变送器中，电流互感器是关键部件。它是一种基于电磁感应原理的器件，用于将单相交流电路中的大电流按比例转换为较小的二次电流。其结构主要包括一次绕组和二次绕组。一次绕组串联在被测单相电路中，当有电流通过时，会在铁芯中产生交变磁场。二次绕组缠绕在铁芯上，由于电磁感应作用，二次绕组会产生感应电流。例如，在一个量程为0-100A的单相电流变送器中，若一次电流为100A，通过合适变比（如100:1）的电流互感器，二次侧就会产生1A的电流。这种转换使得后续电路能够方便地对电流进行测量和处理，同时实现了电气隔离，提高了安全性。
分流器：对于一些小量程的单相电流变送器或者在一些特殊应用场景（如测量低电压、小电流的电子设备电流），可能会使用分流器来感知电流。分流器是一个低电阻的精密电阻元件，它与被测电路串联。根据欧姆定律，当电流通过分流器时，会在其两端产生电压降。这个电压降与通过的电流成正比，后续电路可以通过测量这个电压来间接得到被测电流的大小。例如，一个阻值为0.01Ω的分流器，当有10A的电流通过时，其两端会产生0.1V的电压降。
二、信号调理部分
整流电路
由于单相交流电流的方向是周期性变化的，而后续的处理电路通常需要直流信号，因此需要整流电路将交流电流信号转换为直流信号。常见的整流电路有全波整流电路。以单相桥式整流电路为例，它由四个二极管组成，能够将电流互感器二次侧输出的正弦交流电流转换为单向脉动直流电流。在这个过程中，交流电流的正负半周分别通过不同的二极管进行导通，使得负载上的电流方向始终保持不变，但电流大小仍会随时间波动。
滤波电路
整流后的单向脉动直流信号包含较多的交流谐波成分，为了得到平滑的直流信号，需要滤波电路。一般采用电容滤波或电感-电容（LC）滤波。电容滤波是利用电容器的储能特性，在整流电路输出端并联一个电容器。当脉动直流电压升高时，电容器充电；当电压降低时，电容器放电，从而平滑输出电压。例如，在一个单相电流变送器中，可能会并联一个较大容量（如几百微法到几千微法）的电解电容器，将整流后的脉动直流信号中的大部分交流成分滤除，使输出信号更加平稳，便于后续的精度处理和转换。
放大电路
经过滤波后的信号可能需要进行放大处理。放大电路的作用是将微弱的电流或电压信号放大到适合后续处理（如模数转换或驱动输出负载）的幅度。通常采用运算放大器等放大器件。运算放大器可以通过选择合适的反馈电阻和输入电阻，将输入的小信号放大到所需的倍数。例如，如果滤波后的信号幅度较小，无法直接驱动输出电路，通过一个增益为10的放大电路，就可以将信号幅度放大到合适的范围，以满足输出要求。
精度补偿电路
为了提高测量精度，单相电流变送器通常会包含精度补偿电路。由于电流互感器或分流器的特性可能存在误差，以及温度变化等因素会影响电路的性能，精度补偿电路可以对这些误差进行修正。例如，通过添加电阻、电容等元件进行温度补偿，或者通过调整放大器的增益和偏置来校正电流互感器的变比误差。这些补偿措施可以确保在不同的工作条件下，变送器的测量精度都能保持在较高的水平。
三、输出部分
输出驱动电路
根据不同的输出方式（如电压输出或电流输出），会有相应的输出驱动电路。对于电压输出型变送器，驱动电路通常是一个简单的缓冲放大器，它将经过调理后的信号进一步缓冲和放大，以确保输出电压的稳定性和带负载能力。例如，在0-5V电压输出的变送器中，输出驱动电路可以将信号放大到合适的幅度，并且能够为外部连接的数据采集设备提供稳定的电压信号。
对于电流输出型（如4-20mA）变送器，输出驱动电路一般包括一个电压-电流转换电路。这个电路可以将经过调理后的电压信号转换为标准的电流信号。通常采用专用的电压-电流转换芯片或者由运算放大器等元件组成的转换电路。例如，通过一个三极管和电阻网络组成的简单电压-电流转换电路，可以将输入的电压信号线性地转换为4-20mA的电流输出，并且能够保证输出电流的准确性和稳定性。
输出接口
单相电流变送器的输出接口用于与外部设备相连。常见的接口类型有接线端子、插头插座等。接线端子通常用于工业环境中，便于将变送器的输出信号连接到其他设备的输入端，如可编程逻辑控制器（PLC）、数据采集器等。插头插座则在一些便携式或小型设备中使用，方便用户插拔连接。这些接口的设计要考虑到电气连接的可靠性、接触电阻等因素，以确保输出信号能够准确地传输到外部设备。
四、辅助电源部分
电源输入电路
单相电流变送器需要一个辅助电源来为其内部电路提供工作所需的电能。电源输入电路负责将外部提供的电源（如交流220V或直流24V等）引入变送器内部。对于交流电源输入，通常会有一个降压变压器将高电压的交流电转换为合适的低电压交流电，然后再通过整流、滤波等电路将其转换为直流电供内部电路使用。对于直流电源输入，可能只需要简单的滤波和稳压电路就可以为内部电路提供稳定的电源。
稳压电路
为了保证变送器内部电路在各种工作条件下都能稳定工作，需要稳压电路。稳压电路可以采用线性稳压器或者开关稳压器。线性稳压器具有结构简单、输出纹波小等优点，但效率相对较低。开关稳压器则效率较高，但可能会产生一定的电磁干扰。通过稳压电路，可以为变送器的电子元件提供稳定的直流电压，确保其正常工作，避免因电源电压波动而导致测量误差或故障。
更新时间：2025-04-27 
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