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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Лазеры вытесняют гербициды 21.04.2025 Современное сельское хозяйство все чаще обращается к высокотехнологичным решениям для повышения эффективности и устойчивости агропроизводства. Одной из главных задач остается борьба с сорняками, которая традиционно решалась с помощью химических средств. Однако стремление к экологически чистому производству стимулирует развитие альтернатив, и на этом фоне особенно выделяется технология, предложенная немецким стартапом Escarda Technologies. Компания представила новейшего робота для лазерной прополки - Escarda LaserWeeder. В основе его работы лежит синтез нескольких передовых технологий: камеры высокого разрешения, система искусственного интеллекта для распознавания растений и мощный диодный лазер, способный точечно устранять сорные растения, не затрагивая при этом сельскохозяйственные культуры. Это позволяет значительно снизить или полностью отказаться от использования гербицидов, что особенно важно для органического земледелия и охраны здоровья почвы. Важной особенностью Escarda LaserWeeder является способность работать сразу с восемью лазерными модулями. Такая конфигурация обеспечивает высокую производительность и гибкость в использовании на различных типах посевов. Наиболее успешно система показывает себя при работе с морковью, сахарной свеклой и томатами - культурами, требующими аккуратной и точной прополки, где ошибка может повредить урожай. На практике робот уже применяется на сельскохозяйственных угодьях США. Особенно активное тестирование проводится в Калифорнии, где технология внедряется на фермах компании Morningstar - одного из крупнейших переработчиков томатов в стране. Этот пример демонстрирует не только техническую готовность системы, но и доверие со стороны крупных агробизнесов, заинтересованных в устойчивых решениях. Кроме того, технология получила официальное признание в Европе. Система Escarda LaserWeeder прошла сертификацию CE, а также была одобрена германским институтом Dekra, что открывает дорогу ее применению на европейском рынке. Это означает, что фермеры из стран ЕС могут легально внедрять лазерную прополку в своих хозяйствах, что становится особенно актуальным в свете ужесточающихся норм по использованию химикатов. Инженеры компании подчеркивают, что развитие этой технологии направлено не только на повышение урожайности, но и на защиту окружающей среды. Исключая необходимость в пестицидах и сокращая расход воды и топлива, робот помогает сделать сельское хозяйство более бережным по отношению к природе. Лазерная прополка от Escarda Technologies - это не просто технологическая новинка, а реальный шаг к более чистому и устойчивому сельскому хозяйству. Появление таких решений свидетельствует о начале новой эпохи, где фермерские поля становятся ареной взаимодействия биологии и высоких технологий, направленных на заботу о будущем.

Другие интересные новости:

▪ Планктон против пластика

▪ Новая акация

▪ Беспилотный автомобиль вычислит лихачей

▪ Короткофокусный проектор DuraCore ProScene

▪ Apple изменит телевидение

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Заземление и зануление. Подборка статей

▪ статья Самозагружающаяся тачка. Чертеж, описание

▪ статья Какая рыба самая большая в мире? Подробный ответ

▪ статья Мускатник душистый. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Комплексные системы безопасности. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья ТВ-декодер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025