Πώς λειτουργούν αισθητήρες και σφιγκτήρες για τη μέτρηση του συνεχούς και εναλλασσόμενου ρεύματος

Για την επέκταση της λειτουργικότητας των πολύμετρων, των παλμογράφων και άλλων ηλεκτρικών οργάνων μέτρησης χρησιμοποιούνται αισθητήρες ρεύματος σχήματος σφιγκτήρα - σφιγκτήρες ρεύματος. Για να πραγματοποιούν μετρήσεις με σφιγκτήρες, είναι κλεισμένοι στο ύψος του αγωγού με ρεύμα και έτσι, χωρίς να σπάσουν το κύκλωμα και χωρίς να χρειαστεί να κόψουν οποιαδήποτε διακλάδωση στον αγωγό, μετράνε.

Είναι απλό και βολικό. Η συσκευή εμφανίζει το αποτέλεσμα της μέτρησης στην κλίμακα της με τη μορφή τάσης ή ρεύματος ανάλογου με την τιμή μέτρησης ρεύματος. Το πλεονέκτημα της μεθόδου έγκειται στο γεγονός ότι η συσκευή μπορεί να μην έχει επαρκώς ευρεία κλίμακα εισόδου, ενώ οι σφιγκτήρες αισθητήρα είναι αρκετά ικανοί να δέχονται ελεύθερα τον αγωγό ακόμη και με ένα πολύ υψηλό ρεύμα.

Ο αγωγός με το μετρούμενο ρεύμα όχι μόνο παραμένει ανέπαφος, αλλά είναι πάντα γαλβανικά απομονωμένος από τα κυκλώματα της συσκευής μέτρησης. Η ίδια η συσκευή μπορεί να έχει ένα κύκλωμα εισόδου με πολύ μεγάλη αντίσταση και ακόμη και να είναι γειωμένο. Δεν υπάρχει ανάγκη ρύθμισης ή ενεργοποίησης ή απενεργοποίησης της ισχύος του κυκλώματος, οι παράμετροι των οποίων μετρούνται με σφιγκτήρες, πράγμα που σημαίνει ότι δεν θα υπάρξει διακοπή της λειτουργίας του ηλεκτροκίνητου εξοπλισμού.

Η τιμή rms του ρεύματος στην περιοχή συχνοτήτων του αισθητήρα μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα ρεύματος με ένα πολύμετρο ικανό να μετρήσει rms τιμές. Στην περίπτωση αυτή, η εμβέλεια θα περιορίζεται από τις δυνατότητες (κλίμακα) του πολυμέτρου. Τα καλύτερα αποτελέσματα επιτυγχάνονται με αισθητήρες με απόκριση ευρείας συχνότητας, ελάχιστη μετατόπιση φάσης και υψηλή ακρίβεια.

Αισθητήρες που λειτουργούν με βάση την αρχή των συμβατικών μέτρηση μετασχηματιστή ρεύματος. Οποιοσδήποτε μετασχηματιστής έχει μια πρωτογενή και δευτερεύουσα περιέλιξη εγκατεστημένη σε ένα κοινό μαγνητικό κύκλωμα. Η κύρια τάση τροφοδοτείται στο πρωτεύον τύλιγμα, δημιουργείται μια εναλλασσόμενη μαγνητική ροή στον πυρήνα, προκαλώντας στο δευτερεύον τύλιγμα τον αντίστοιχο συντελεστή μετασχηματισμού EMF. Τα ρεύματα των πρωτογενών και δευτερογενών περιελίξεων συσχετίζονται με τον αριθμό των στροφών στις δευτερεύουσες και πρωτεύουσες περιελίξεις.

Έτσι λειτουργεί ο αισθητήρας ρεύματος για τη μέτρηση του ρεύματος AC. Ένα μαγνητικό κύκλωμα σχήματος σφιγκτήρα κλείνει γύρω από τον αγωγό. Ο αγωγός είναι η πρωτεύουσα περιέλιξη, που αποτελείται από μία μόνο στροφή, την τρέχουσα τιμή στην οποία πρέπει να μάθετε.

Το ρεύμα στο δευτερεύον τύλιγμα θα είναι ανάλογο προς το ρεύμα στον αγωγό και θα διαφέρει από αυτό κατά αρκετές φορές ίσο με το συντελεστή μετασχηματισμού, δηλαδή, όσες φορές θα έχουν περιστροφές στη δευτερεύουσα περιέλιξη. Ο αριθμός των στροφών στη δευτερεύουσα περιέλιξη του αισθητήρα είναι συνήθως 1000, 500 ή 100.

Εάν ο αισθητήρας έχει 1000 στροφές, τότε οι σφιγκτήρες ορίζονται ως 1000: 1 ή 1mA / A - αυτό σημαίνει ότι το 1 mA στις μετρήσεις της συσκευής είναι ταυτόσημο με το 1Α στον αγωγό που μελετήθηκε. Ή 1Α στη συσκευή - 1000 A στον αγωγό.

Ο λόγος μπορεί, κατ 'αρχήν, να είναι διαφορετικός: 3000: 5 ή 2000: 2, ανάλογα με τον σκοπό της συσκευής. Ωστόσο, στις περισσότερες περιπτώσεις, τα τσιμπούρια συνδυάζονται με συμβατικό πολύμετρο και ο λόγος είναι συνήθως 1000: 1.

Σε αναλογία 1000: 1 ή 1mA / A, οι ενδείξεις θα είναι οι εξής. Με ρεύμα εισόδου 700Α, η έξοδος θα είναι 700mA, στα 300Α - 300mA κλπ. Αυτό συμβαίνει επειδή η έξοδος του αισθητήρα συνδέεται με ένα ψηφιακό πολύμετρο στην κατάσταση μέτρησης ρεύματος εναλλασσόμενου ρεύματος με επιλεγμένο εύρος τιμών.

Για τον προσδιορισμό της τρέχουσας τιμής του ρεύματος στον αγωγό, οι μετρήσεις του πολυμέτρου πολλαπλασιάζονται με το συντελεστή του αισθητήρα. Το κύριο πράγμα είναι ότι η συσκευή μέτρησης έχει την απαιτούμενη σύνθετη αντίσταση εισόδου.

Εάν η συσκευή μέτρησης έχει μόνο τάση (βολτόμετρο ή παλμογράφο), τότε μπορεί να χρησιμοποιηθεί και με έναν αισθητήρα ρεύματος - σφιγκτήρες. Γι 'αυτό, η έξοδος ρεύματος του αισθητήρα πρέπει να συντονίζεται με την είσοδο της συσκευής, χρησιμοποιώντας την αρχή ενός μετασχηματιστή ρεύματος μέτρησης. Στη συνέχεια, οι ενδείξεις της εναλλασσόμενης τάσης θα είναι ανάλογες με το μετρούμενο εναλλασσόμενο ρεύμα.

Υπάρχουν τρέχοντες σφιγκτήρες που μπορούν να μετρήσουν όχι μόνο εναλλασσόμενο, αλλά και συνεχές ρεύμα. Σε τέτοιου είδους κρότωνες, η αρχή της λειτουργίας τους βασίζεται στο φαινόμενο Hall, όταν οι τρέχουσες παράμετροι προέρχονται από τις παραμέτρους του μαγνητικού πεδίου που παράγεται από αυτό, ενεργώντας επί του ημιαγωγού και εκκινώντας το Hall αποτέλεσμα σε αυτό.

Μια λεπτή πλάκα ενός ημιαγωγού είναι τοποθετημένη κάθετα στο μαγνητικό πεδίο του προς μέτρηση ρεύματος. Ένα ρεύμα διέγερσης εφαρμόζεται στην πλάκα σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση (ας πούμε κατά μήκος της), η οποία αποκλίνει σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο υπό τη δράση της δύναμης Lorentz στην εγκάρσια κατεύθυνση και στη συνέχεια προς την κατεύθυνση αυτή μπορεί να μετρηθεί η emf (Hall τάση) στις άκρες της πλάκας.

Με συνεχές ρεύμα διέγερσης μέσω της πλάκας, το Hall EMF, καθώς και η επαγωγή μαγνητικού πεδίου του μετρημένου ρεύματος, θα είναι ανάλογες με το μετρούμενο ρεύμα. Δηλαδή, η τάση Hall αντιστοιχεί στο ρεύμα του αγωγού, το οποίο διέρχεται μέσα στο μαγνητικό κύκλωμα του αισθητήρα. Ένα τέτοιο κύκλωμα έχει μεγάλα πλεονεκτήματα έναντι συσκευών που βασίζονται σε μετασχηματιστή ρεύματος.

Δεδομένου ότι η δημιουργία του Hall EMF δεν εξαρτάται από την κατεύθυνση του φορέα μαγνητικής επαγωγής, αλλά εξαρτάται μόνο από το μέγεθός του, ένας αισθητήρας βασισμένος στο φαινόμενο Hall μετρά τόσο το εναλλασσόμενο όσο και το συνεχές ρεύμα. Επιπλέον, ο αισθητήρας συλλαμβάνει με ακρίβεια τη φάση της αλλαγής (κατεύθυνση) του μαγνητικού πεδίου και επομένως είναι κατάλληλη για την παρατήρηση του σχήματος του ρεύματος.

Τα τσιμπούρια με αισθητήρα Hall έρχονται με έναν ή δύο ενσωματωμένους αισθητήρες. Διάφορα μοντέλα κροσσών έχουν ένα ευρύ δυναμικό εύρος και απόκριση συχνότητας, γραμμικότητα σήματος και υψηλή ακρίβεια.

Το εύρος αυτών των πείρων καλύπτει όλο τον εξοπλισμό με συνεχές ρεύμα έως και 1500 Α χωρίς την ανάγκη ενσωμάτωσης ακριβών αποδιαταγμάτων. Εναλλασσόμενο ρεύμα με συχνότητα δεκάδων kilohertz είναι επίσης μετρήσιμο χρησιμοποιώντας κρότωνες με βάση το φαινόμενο Hall και το τρέχον σχήμα μπορεί να είναι πολύ διαφορετικό, η τιμή rms θα βρεθεί.

Το σήμα εξόδου σε millivolts, ανάλογα με το μετρούμενο ρεύμα, μπορεί εύκολα να αντιληφθεί τα περισσότερα πολύμετρα, παλμογράφοι και συσκευές εγγραφής.

Τι είναι ένα αμπερόμετρο, τύποι, συσκευή και αρχή λειτουργίας

Πώς να χρησιμοποιήσετε τους σφιγκτήρες μέτρησης ρεύματος

Τρέχοντα παραδείγματα εφαρμογής σφιγκτήρων

Ποια εργαλεία χρειάζονται για την εκτέλεση ηλεκτρικής εργασίας