Компенсаційний датчик струму із магнітним шунтом. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Компенсаційний датчик струму із магнітним шунтом. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

Коментарі до статті

Конструкція датчика, що використовується при вимірюванні великих струмів, відрізняється від застосовуваних нині подібних приладів наявністю магнітного шунта, що дозволяє знизити споживану потужність, масу і габарити пристрою.

Для вимірювання великих струмів (порядку десятків кілоампер) класична схема датчика компенсаційного типу (рис. 1), за якою побудовані вироби, що випускаються промисловістю [1], неприйнятна.

Компенсаційний датчик струму з магнітним шунтом

Принцип дії таких датчиків заснований на компенсації магнітного поля, створюваного в магнітопроводі струмом, що вимірювається, за допомогою струму компенсаційної обмотки. Трансформатор струму ТА1 є замкнутим магнітопровідом з обмоткою, що охоплює шину з вимірюваним струмом, в зазорі якого встановлений датчик Холла (U1). При проходженні струму через шину в магнітопроводі, що її охоплює, створюється магнітний потік, що викликає появу в датчику Холла напруги, пропорційного вимірюваному струму. Ця напруга, посилена операційним підсилювачем (DA1) і підсилювачем потужності на транзисторах VT1, VT2, викликає струм в обмотці ТА1, що компенсує магнітний потік в магнітопроводі.

Для компенсації магнітного поля, створюваного, наприклад, струмом 100 кА, струм через компенсаційну обмотку повинен дорівнювати 100/n кА, де n - число витків цієї обмотки. При цьому потужність вихідного підсилювача та маса датчика можуть бути надто великі.

Для зменшення компенсаційного струму в запропонованому датчику (рис. 2) компенсація магнітного потоку проводиться не на всій ділянці магнітопроводу 2, а на обмеженій ділянці з магнітним опором меншим, ніж опір всього магнітного ланцюга.

Компенсаційний датчик струму з магнітним шунтом

На ділянці установки датчика Холла 3, де магнітний потік роздвоюється (АБ), величина магнітної індукції, створювана вимірюваним струмом I в шині 1, = μμ0I/2l (при l"d), де μ - магнітна проникність матеріалу магнітопроводу; μ0 - магнітна проникність вакууму.

Для компенсації магнітного потоку, створюваного вимірюваним струмом на цій ділянці, струм компенсаційної обмотки 4 I1 = Вх2с1/μ0 = Ixd/l.

Струм компенсаційної обмотки I1 менше вимірюваного струму I в l/d разів, що дозволяє реалізувати датчик прийнятної маси та габаритів.

У даному датчику l=100 мм, d = 1 мм, тому при вимірюваному струмі 100 кА компенсаційний потік створюється струмом 1/n кА, де n - число витків компенсаційної обмотки.

Компенсаційний датчик із магнітним шунтом такої конструкції має такі характеристики.

Номінальний вимірюваний струм, ка......20
Максимальний імпульсний струм при тривалості не більше 10 мс протягом 1 хв, кА.....100
Коефіцієнт трансформації......1/5000
Максимальний вихідний струм при вимірюваному струмі 100 кА, мА......200
Основна похибка для номінального значення струму, не більше %......1
Струм зміщення нуля, не більше, ма......0,2
Частотний діапазон, кГц......0...10
Розміри вікна для струмової шини, мм......40x120
Перетин магнітопроводу, не менше, мм......55
Габарити, мм......200x200x100
Маса, кг......не більше 3

Реалізація такої конструкції можлива при використанні магнітопроводу з великою індукцією насичення, наприклад ГАММАМЕТ 440С1 з лінійною характеристикою намагнічування до 1...1,2 Тл [2, 3].

Для зменшення впливу зовнішніх магнітних полів доцільно застосування двох магнітопроводів та датчиків Холла у конструкції, показаній на рис. 3.

Компенсаційний датчик струму з магнітним шунтом

Тут зазор l магнітного ланцюга навколо шини 1 зі струмом розділений на дві рівні ділянки між магнітопроводами 2, 3. Струми компенсаційних обмоток 6 і 7 в цій схемі підсумовуються. Якщо зовнішнє магнітне поле в місці встановлення одного з датчиків Холла (4 або 5) збігається у напрямку з магнітним полем, створюваним вимірюваним струмом, то в місці встановлення іншого датчика Холла протилежно у напрямку. Якщо сигнали датчиків Холла 4, 5, зумовлені магнітним полем вимірюваного струму, мають однакову полярність, сигнали від зовнішнього магнітного поля наведень різної полярності, і тому результуючий сигнал від зовнішнього магнітного поля дорівнює нулю.

Підсилювач для такого пристрою потрібний досить малопотужний – його струм споживання не більше 0,25 А при напрузі живлення +15 Ст.

При неможливості придбання необхідного магнітопроводу можна використовувати холоднокатану електротехнічну сталь марок Е310, Е320, для якої індукція насичення також досить висока, і при похибці вимірювання близько 1% цей матеріал цілком придатний.

література

Проспект фірми LEM.
Проспект НВП "Гамма" (м. Єкатеринбург).
Стародубцев Ю., Кейлін Ст, Білозеров Ст. Магнітопроводи ГАММАМЕТ. – Радіо, 1999, № 6, с. 48-50.

Автор: А.Алдохін, м. Чернігів, Україна

Дивіться інші статті розділу Вимірювальна техніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Переробка місячного пилу на кисень 09.11.2020

Англійська компанія Metalysis, яка займається технологією матеріалів, уклала контракт із Європейським космічним агентством (ESA) на розробку методу вилучення кисню з місячного пилу та ґрунту.

Також компанія, що базується в Південному Йоркширі, видобуватиме з місячних ресурсів залізо, алюміній та інші метали. Вони знадобляться для будівництва бази на Місяці.

Компанія Metalysis отримала від ESA близько 250 000 фунтів стерлінгів (близько 329 000 доларів США) для вдосконалення технології у позаземному середовищі. Про це розповів керуючий директор компанії Ян Меллор.

Декількома місяцями раніше технологи Metalysis заявили, що вони можуть витягти 96 відсотків кисню з місячного реголіту, виявленого на поверхні природного супутника Землі. А із залишків порід – створити металевий сплав, який можна буде використовувати у будівництві.

Метод, який вже випробували на Землі, винайшли у Кембриджському університеті.

Якщо технологія буде успішно впроваджена, космічні місії зможуть використовувати ресурси, які вже є на Місяці. А не доставляти їх із Землі. Адже така доставка – "дуже дороге задоволення", зазначив Ян Меллор.

Інші цікаві новини:

▪ Новий процесор новий двоядерний процесор Pentium Е6300 від Intel

▪ Рідина система охолодження для ноутбуків XMG Oasis Mk2

▪ Зниження висоти польоту літаків допоможе екології

▪ Лондон опинився під загрозою затоплення

▪ Надміцний матеріал міцніший за алмаз

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Домашня майстерня. Добірка статей

▪ стаття Транзистор. Історія винаходу та виробництва

▪ стаття Чому датський інженер Карл Кройлер, який уперше запропонував при підйомі затонулого судна закачувати в його корпус не повітря, а пінополістирол (пінопласт), не зміг отримати патент на свій винахід? Детальна відповідь

▪ стаття Електромонтер з ремонту повітряних ліній електропередач районів контактної мережі при роботах на висоті та верхолазних роботах. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Висока частотний ватметр і генератор шуму. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Зниклий воїн. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт