Компенсационный датчик тока с магнитным шунтом. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Описываемая конструкция датчика, используемого при измерении больших токов, отличается от применяемых ныне подобных приборов наличием магнитного шунта, что позволяет снизить потребляемую мощность, массу и габариты устройства.

Для измерения больших токов (порядка десятков килоампер) классическая схема датчика компенсационного типа (рис. 1), по которой построены выпускаемые промышленностью изделия [1], неприемлема.

Принцип действия таких датчиков основан на компенсации магнитного поля, создаваемого в магнитопроводе измеряемым током, посредством тока компенсационной обмотки. Трансформатор тока ТА1 представляет собой замкнутый магнитопровод с обмоткой, охватывающий шину с измеряемым током, в зазоре которого установлен датчик Холла (U1). При прохождении тока через шину в охватывающем ее магнитопроводе создается магнитный поток, вызывающий появление в датчике Холла напряжения, пропорционального измеряемому току. Это напряжение, усиленное операционным усилителем (DA1) и усилителем мощности на транзисторах VT1, VT2, вызывает ток в обмотке ТА1, компенсирующий магнитный поток в магнитопроводе.

Для компенсации магнитного поля, создаваемого, например, током 100 кА, ток через компенсационную обмотку должен быть равен 100/n кА, где n - число витков этой обмотки. При этом мощность выходного усилителя и масса датчика могут быть слишком велики.

Для уменьшения компенсационного тока в предложенном датчике (рис. 2) компенсация магнитного потока производится не на всем участке магнитопровода 2, а на ограниченном участке с магнитным сопротивлением, меньшим, чем сопротивление всей магнитной цепи.

На участке установки датчика Холла 3, где магнитный поток раздваивается (АБ), величина магнитной индукции, создаваемая измеряемым током I в шине 1, В = μμ0I/2l (при l"d), где μ - магнитная проницаемость материала магнитопровода; μ0 - магнитная проницаемость вакуума.

Для компенсации магнитного потока, создаваемого измеряемым током на этом участке, ток компенсационной обмотки 4 I1 = Вх2с1/μμ0 = Ixd/l.

Ток компенсационной обмотки I1 меньше измеряемого тока I в l/d раз, что позволяет реализовать датчик приемлемой массы и габаритов.

В предлагаемом датчике l=100 мм, d = 1 мм, поэтому при измеряемом токе 100 кА компенсационный поток создается током 1/n кА, где n - число витков компенсационной обмотки.

Компенсационный датчик с магнитным шунтом такой конструкции имеет следующие характеристики.

• Номинальный измеряемый ток, кА......20
• Максимальный измеряемый импульсный ток при длительности не более 10 мс в течение 1 мин, кА.....100
• Коэффициент трансформации......1/5000
• Максимальный выходной ток при измеряемом токе 100 кА, мА......200
• Основная погрешность для номинального значения тока, не более, %......1
• Ток смещения нуля, не более, мА......0,2
• Частотный диапазон, кГц......0...10
• Размеры окна для токовой шины, мм......40x120
• Сечение магнитопровода, не менее, мм......55
• Габариты, мм......200x200x100
• Масса, кг......не более 3

Реализация такой конструкции возможна при использовании магнитопровода с большой индукцией насыщения, например, ГАММАМЕТ 440С1 с линейной характеристикой намагничивания до 1...1,2 Тл [2, 3].

Для уменьшения влияния внешних магнитных полей целесообразно применение двух магнитопроводов и датчиков Холла в конструкции, показанной на рис. 3.

Здесь зазор l в магнитной цепи вокруг шины 1 с током разделен на два равных участка между магнитопроводами 2, 3. Токи компенсационных обмоток 6 и 7 в этой схеме суммируются. Если внешнее магнитное поле в месте установки одного из датчиков Холла (4 или 5) совпадает по направлению с магнитным полем, создаваемым измеряемым током, то в месте установки другого датчика Холла противоположно по направлению. Если сигналы датчиков Холла 4, 5, обусловленные магнитным полем измеряемого тока, имеют одинаковую полярность, то сигналы от внешнего магнитного поля наводок разной полярности, и поэтому результирующий сигнал от внешнего магнитного поля равен нулю.

Усилитель для такого устройства нужен достаточно маломощный - его ток потребления не более 0,25 А при напряжении питания +15 В.

При невозможности приобретения необходимого магнитопровода можно использовать холоднокатанную электротехническую сталь марок Э310, Э320, для которой индукция насыщения также достаточно высока, и при погрешности измерения около 1% этот материал вполне пригоден.

Литература

1. Проспект фирмы "LEM".
2. Проспект НПП "Гамма" (г. Екатеринбург).
3. Стародубцев Ю., Кейлин В., Белозеров В. Магнитопроводы ГАММАМЕТ. - Радио, 1999, № 6, с. 48-50.

Автор: А.Алдохин, г. Чернигов, Украина

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Ожирение ухудшает умственные способности 20.09.2018 Избыточный вес - это не только проблемы с обменом веществ, с сердцем и сосудами, это еще и проблемы с мозгом. Известно, что у людей с ожирением ухудшаются умственные способности, и с возрастом у них с большей вероятностью появляется деменция и другие расстройства, связанные с мозгом. Эксперименты на животных показали, что винить тут нужно клетки микроглии, которые выполняют в мозге иммунные функции, защищая нервную ткань от инфекций и очищая ее от ненужного и опасного молекулярно-клеточного мусора. Оказалось, что при ожирении микроглиальные клетки объедают на нейронах так называемые дендритные шипики - особые выступы на клеточной мембране, где отросток-дендрит готов сформировать соединение-синапс с другим нейроном. Таким образом микроглия уменьшает число потенциальных межнейронных контактов, и, следовательно, число потенциальных нейронных цепочек. А как мы знаем, когнитивные функции - память, способность к обучению и пр. - напрямую зависят от способности нервных клеток образовывать синапсы. Исследователи из Принстонского университета продемонстрировали, что если запретить микроглие обкусывать выросты на дендритах, то это помогает улучшить когнитивные функции, несмотря на ожирение. Элиза Коуп (Elise Cope) и ее коллеги подавляли активность микроглиальных клеток разными способами: либо специальными веществами, либо с помощью генетической модификации, когда у клеток микроглии выключали ген, кодирующий рецептор, с помощью которого микроглия ищет дендриты для объедания. Мыши с ожирением, с которыми все это проделывали, нормально проходили тесты на память, тогда у как толстых мышей, у которых микроглию не подавляли, память портилась. Авторы работы подчеркивают, что микроглия вредила мозгу вне зависимости от того, на какой еде толстели мыши - важен был избыточный вес сам по себе. Очевидно, какие-то особенности метаболизма в ожиревшем организме заставляют микроглиальные клетки проявлять ненужную активность, и в перспективе предстоит понять, что именно раздражает микроглию при ожирении.

Другие интересные новости:

▪ Органические светодиоды для медицинских приборов

▪ Суперклей для сломанных костей

▪ Миниатюрная модульная камера Mokacam

▪ Солнечные панели из дешевого сырья

▪ 3D-принтер BQ Hephestos 2

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиолюбителю-конструктору. Подборка статей

▪ статья Куда, куда вы удалились, / Весны моей златые дни? Крылатое выражение

▪ статья Где больше всего диких верблюдов? Подробный ответ

▪ статья Соляндра. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Шаговые электродвигатели. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Загадки про овощи

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026