1. Perangkat aula
Perangkat hall adalah sejenis konverter magnetoelektrik yang terbuat dari bahan semikonduktor.Jika arus kontrol IC terhubung ke ujung input, ketika medan magnet B melewati permukaan penginderaan magnetik perangkat, potensial Hall VH muncul di ujung output.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1-1.
Besarnya potensial Hall VH sebanding dengan produk arus kontrol IC dan kerapatan fluks magnet B, yaitu, VH = khicbsin
Sensor arus Hall dibuat sesuai dengan prinsip hukum Ampere, yaitu medan magnet sebanding dengan arus yang dihasilkan di sekitar konduktor pembawa arus, dan perangkat hall digunakan untuk mengukur medan magnet ini.Oleh karena itu, pengukuran arus non-kontak dimungkinkan.
Secara tidak langsung mengukur arus konduktor pembawa arus dengan mengukur potensial Hall.Oleh karena itu, sensor arus listrik telah mengalami konversi isolasi listrik magnetik.
2. Prinsip deteksi Hall DC
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1-2.Karena sirkuit magnetik memiliki hubungan linier yang baik dengan output perangkat hall, sinyal tegangan keluaran U0 oleh perangkat hall secara tidak langsung dapat mencerminkan ukuran arus terukur I1, yaitu, I1 B1 U0
Kami mengkalibrasi U0 agar sama dengan 50mV atau 100mV ketika arus terukur I1 adalah nilai pengenal.Hal ini membuat hall deteksi langsung (tanpa amplifikasi) sensor arus.
3. Prinsip kompensasi magnetik hall
Sirkuit utama utama memiliki arus terukur I1, yang akan menghasilkan fluks magnet 1. Fluks magnet yang dihasilkan oleh arus I2 yang dilewatkan oleh koil kompensasi sekunder 2 menjaga keseimbangan magnetik setelah kompensasi, dan perangkat hall selalu berperan mendeteksi nol magnet aliran.Jadi itu disebut sensor arus kompensasi magnetik Hall.Mode prinsip lanjutan ini lebih unggul daripada mode prinsip deteksi langsung.Keunggulannya yang luar biasa adalah waktu respons yang cepat dan akurasi pengukuran yang tinggi, yang sangat cocok untuk mendeteksi arus lemah dan kecil.Prinsip kompensasi magnetik Hall ditunjukkan pada Gambar 1-3.
Gambar 1-3 menunjukkan: 1＝ dua
I1N1＝I2N2
I2＝NI/N2·I1
Ketika arus kompensasi I2 mengalir melalui resistansi pengukur RM, itu diubah menjadi tegangan pada kedua ujung RM.Sebagai sensor, ukur tegangan U0, yaitu U0 = i2rm
Menurut prinsip kompensasi magnetik Hall, sensor arus dengan input pengenal dari spesifikasi seri dibuat.
Karena sensor arus kompensasi magnetik harus dililitkan dengan ribuan putaran koil kompensasi pada cincin magnetik, biayanya meningkat;Kedua, konsumsi arus kerja juga meningkat;Namun, ia memiliki keunggulan akurasi yang lebih tinggi dan respons yang cepat daripada pemeriksaan langsung.
4. Sensor tegangan kompensasi magnetik
Untuk mengukur arus kecil level Ma, menurut 1 = i1n1, peningkatan jumlah putaran N1 juga dapat memperoleh fluks magnet tinggi 1。 Sensor arus kecil yang dibuat dengan metode ini tidak hanya dapat mengukur arus level Ma, tetapi juga tegangan.
Berbeda dengan sensor arus, pada saat mengukur tegangan, belitan multi lilitan pada sisi primer sensor tegangan dihubungkan secara seri dengan resistor pembatas arus R1, kemudian dihubungkan secara paralel dengan tegangan terukur U1 untuk mendapatkan arus I1 yang sebanding dengan tegangan terukur U1, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1-4.
Prinsip sisi sekunder sama dengan prinsip sensor arus.Ketika arus kompensasi I2 mengalir melalui resistansi pengukur RM, itu diubah menjadi tegangan pada kedua ujung RM sebagai tegangan pengukur U0 dari sensor, yaitu, U0 = i2rm
5. Output dari sensor arus
Sensor arus deteksi langsung (non amplifikasi) memiliki tegangan keluaran impedansi tinggi.Dalam aplikasi, impedansi beban harus lebih besar dari 10k .Biasanya, tegangan keluaran tersuspensi ± 50mV atau ± 100mV diperkuat menjadi ± 4V atau ± 5V dengan penguat proporsional masukan diferensial.Gambar 5-1 menunjukkan dua sirkuit praktis untuk referensi.
(a) Angka tersebut dapat memenuhi persyaratan akurasi umum;(b) Grafik memiliki kinerja yang baik dan cocok untuk acara-acara dengan persyaratan akurasi tinggi.
Sensor arus yang diperkuat deteksi langsung memiliki tegangan keluaran impedansi tinggi.Dalam aplikasi, impedansi beban harus lebih besar dari 2K .
Arus kompensasi magnetik, arus kompensasi magnetik tegangan dan sensor tegangan adalah tipe keluaran arus.Dapat dilihat dari gambar 1-3 bahwa ujung “m” terhubung ke catu daya “O”
Terminal adalah jalur arus I2.Oleh karena itu, sinyal keluaran dari ujung “m” sensor adalah sinyal arus.Sinyal saat ini dapat ditransmisikan dari jarak jauh dalam kisaran tertentu dan akurasinya dapat dijamin.Dalam penggunaan, resistansi pengukuran RM hanya perlu dirancang pada input instrumen sekunder atau antarmuka panel kontrol terminal.
Untuk memastikan pengukuran presisi tinggi, perhatian harus diberikan pada: akurasi resistansi pengukuran umumnya dipilih sebagai resistansi film logam, dengan akurasi ± 0,5%.Lihat Tabel 1-1 untuk detailnya.impedansi input rangkaian instrumen sekunder atau papan kontrol terminal harus lebih dari 100 kali lebih besar dari resistansi pengukuran.
6. Perhitungan tegangan sampling dan resistansi pengukuran
Dari rumus sebelumnya
U0＝I2RM
RM＝U0/I2
Dimana: U0 – tegangan terukur, juga dikenal sebagai tegangan sampling (V).
I2 – arus kompensasi kumparan sekunder (a).
RM – mengukur resistansi (Ω).
Saat menghitung I2, arus keluaran (nilai efektif terukur) I2 yang sesuai dengan arus terukur (nilai efektif terukur) I1 dapat ditemukan dari tabel parameter teknis sensor arus kompensasi magnetik.Jika I2 akan diubah menjadi U0 = 5V, lihat Tabel 1-1 untuk pemilihan RM.
7. Perhitungan titik jenuh dan * besar arus terukur
Dapat dilihat dari gambar 1-3 bahwa rangkaian arus keluaran I2 adalah: v+ → Collector Emitter dari penguat daya akhir → N2 → RM → 0. Resistansi ekivalen rangkaian ditunjukkan pada Gambar 1-6.(rangkaian v- ~ 0 sama, dan arusnya berlawanan)
Ketika arus keluaran i2* besar, nilai arus tidak akan bertambah lagi dengan bertambahnya I1, yang disebut titik jenuh sensor.
Hitung sesuai dengan rumus berikut:
I2max＝V+-VCES/RN2+RM
Dimana: V + – catu daya positif (V).
Vces – Kolektor Saturasi Tegangan tabung listrik, (V) umumnya 0,5V.
RN2 – Resistansi internal DC dari kumparan sekunder (Ω), lihat tabel 1-2 untuk detailnya.
RM – mengukur resistansi (Ω).
Dari perhitungan terlihat bahwa titik jenuh berubah dengan perubahan resistansi terukur RM.Ketika resistansi terukur RM ditentukan, ada titik jenuh yang pasti.Hitung * besar arus terukur i1max menurut rumus berikut: i1max = i1/i2 · i2max
Saat mengukur AC atau pulsa, ketika RM ditentukan, hitung * besar arus terukur i1max.Jika nilai i1max lebih rendah dari nilai puncak arus AC atau lebih rendah dari amplitudo pulsa, akan menyebabkan kliping bentuk gelombang keluaran atau pembatasan amplitudo.Dalam kasus ini, pilih RM yang lebih kecil untuk dipecahkan.
8. Contoh perhitungan:
Contoh 1
Ambil sensor arus lt100-p sebagai contoh:
(1) Pengukuran diperlukan
Nilai arus: DC
* Arus tinggi: DC (waktu kelebihan beban 1 menit / jam)
(2) Lihat tabelnya dan ketahuilah
Tegangan kerja: tegangan stabil ± 15V, resistansi internal kumparan 20 (lihat tabel 1-2 untuk detailnya)
Arus keluaran: (nilai pengenal)
(3) Tegangan pengambilan sampel yang diperlukan: 5V
Hitung apakah arus terukur dan tegangan pengambilan sampel sesuai
RM＝U0/I2＝5/0.1＝50（Ω）
I2max＝V+－VCES/RN2＋RM＝15－0.5/20＋50＝0.207（A）
I1max＝I1/I2·I2max＝100/0.1 × 0,207＝207（A）
Dari hasil perhitungan di atas diketahui bahwa persyaratan (1) dan (3) terpenuhi.
9. Deskripsi dan contoh sensor tegangan kompensasi magnetik
Sensor tegangan Lv50-p memiliki hambatan listrik primer dan sekunder 4000vrms (50hz.1min), yang digunakan untuk mengukur tegangan DC, AC dan pulsa.Saat mengukur tegangan, sesuai dengan peringkat tegangan, resistor pembatas arus dihubungkan secara seri di sisi primer + terminal HT, yaitu tegangan yang diukur mendapat arus sisi primer melalui resistor.
U1/r1 = I1, R1 = u1/10ma (K ), kekuatan resistansi harus 2 ~ 4 kali lebih besar dari nilai yang dihitung, dan akurasi resistansi harus ± 0,5%.Resistor daya lilitan kawat presisi R1 dapat dipesan oleh pabrikan.
10. Metode pengkabelan sensor arus
(1) Diagram pengkabelan sensor arus inspeksi langsung (tanpa amplifikasi) ditunjukkan pada Gambar 1-7.
(a) Gambar menunjukkan koneksi tipe-p (tipe pin papan tercetak), (b) gambar menunjukkan koneksi tipe-C (tipe steker soket), vn VN mewakili tegangan output Hall.
(2) Diagram pengkabelan sensor arus diperkuat inspeksi langsung ditunjukkan pada Gambar 1-8.
(a) Gambar tersebut adalah sambungan tipe-p, (b) gambar tersebut adalah sambungan tipe-C, di mana U0 mewakili tegangan keluaran dan RL mewakili tahanan beban.
(3) Diagram pengkabelan sensor arus kompensasi magnetik ditunjukkan pada Gambar 1-9.
(a) Gambar menunjukkan koneksi tipe-p, (b) gambar menunjukkan koneksi tipe-C (perhatikan bahwa pin ketiga dari soket empat pin adalah pin kosong)
Metode koneksi pin papan tercetak dari tiga sensor di atas konsisten dengan metode pengaturan objek nyata, dan metode koneksi steker soket juga konsisten dengan metode pengaturan objek nyata, untuk menghindari kesalahan pengkabelan.
Pada diagram pengkabelan di atas, arus terukur I1 dari sirkuit utama memiliki panah di lubang untuk menunjukkan arah positif arus, dan arah positif arus juga ditandai pada cangkang fisik.Ini karena sensor arus menetapkan bahwa arah positif dari arus terukur I1 memiliki polaritas yang sama dengan arus keluaran I2.Ini penting dalam deteksi AC tiga fase atau DC multi-saluran.
11. Catu daya kerja sensor arus dan tegangan
Sensor arus adalah modul aktif, seperti perangkat hall, amplifier operasional dan tabung daya akhir, yang semuanya membutuhkan catu daya dan konsumsi daya yang berfungsi.Gambar 1-10 adalah diagram skematis praktis dari catu daya kerja yang khas.
(1) Terminal ground keluaran terhubung secara terpusat ke elektrolisis besar untuk pengurangan kebisingan.
(2) UF kapasitansi bit, dioda 1N4004.
(3) Trafo tergantung pada konsumsi daya sensor.
(4) Arus kerja sensor.
Inspeksi langsung (tanpa amplifikasi) konsumsi daya: * 5mA;Konsumsi daya amplifikasi deteksi langsung: * besar ± 20mA;Konsumsi daya kompensasi magnetik: 20 + arus keluaran* Konsumsi besar arus kerja 20 + dua kali arus keluaran.Konsumsi daya dapat dihitung sesuai dengan arus kerja yang dikonsumsi.
12. Tindakan pencegahan untuk penggunaan sensor arus dan tegangan
(1) Sensor arus harus memilih produk dengan spesifikasi yang berbeda dengan benar sesuai dengan nilai efektif terukur dari arus yang diukur.Jika arus yang diukur melebihi batas untuk waktu yang lama, maka akan merusak ujung tiang power amplifier tabung (mengacu pada jenis kompensasi magnetik).Umumnya, durasi dua kali arus beban lebih tidak boleh melebihi 1 menit.
(2) Sensor tegangan harus dihubungkan dengan resistor pembatas arus R1 secara seri pada sisi primer sesuai dengan petunjuk produk, sehingga sisi primer dapat memperoleh arus pengenal.Secara umum, durasi tegangan lebih ganda tidak boleh melebihi 1 menit.
(3) Akurasi yang baik dari sensor arus dan tegangan diperoleh di bawah kondisi peringkat sisi primer, jadi ketika arus yang diukur lebih tinggi dari nilai pengenal sensor arus, sensor besar yang sesuai harus dipilih;Ketika voltase terukur lebih tinggi dari nilai pengenal sensor voltase, resistansi pembatas arus harus disetel ulang.Ketika arus terukur kurang dari 1/2 dari nilai pengenal, untuk mendapatkan akurasi yang baik, metode beberapa putaran dapat digunakan.
(4) Sensor dengan insulasi 3KV dan tegangan tahan dapat bekerja secara normal dalam sistem AC 1kV ke bawah dan sistem DC 1,5kV ke bawah untuk waktu yang lama.Sensor 6kV dapat bekerja secara normal dalam sistem AC 2KV ke bawah dan sistem DC 2.5KV ke bawah untuk waktu yang lama.Berhati-hatilah untuk tidak menggunakannya di bawah tekanan berlebih.
(5) Saat digunakan pada perangkat yang membutuhkan karakteristik dinamis yang baik, * mudah untuk menggunakan busbar aluminium tembaga tunggal dan bertepatan dengan aperture.Mengganti belokan kecil atau lebih dengan belokan besar akan mempengaruhi karakteristik dinamis.
(6) Ketika digunakan dalam sistem DC arus tinggi, jika catu daya yang berfungsi adalah rangkaian terbuka atau rusak karena alasan tertentu, inti besi akan menghasilkan remanen besar, yang patut diperhatikan.Remanensi mempengaruhi akurasi.Metode demagnetisasi adalah menyalakan AC di sisi primer tanpa menambahkan catu daya yang berfungsi dan secara bertahap mengurangi nilainya.
(7) Kemampuan anti medan magnet eksternal dari sensor adalah: arus 5 ~ 10cm dari sensor, yang lebih dari dua kali nilai arus dari sisi asli sensor, dan gangguan medan magnet yang dihasilkan dapat dilawan.Saat memasang arus tinggi tiga fase, jarak antar fase harus lebih besar dari 5 ~ 10cm.
(8) Untuk membuat sensor bekerja dalam keadaan pengukuran yang baik, catu daya teregulasi tipikal sederhana yang diperkenalkan pada Gambar 1-10 harus digunakan.
(9) Titik jenuh magnetik dan titik jenuh sirkuit sensor membuatnya memiliki kapasitas kelebihan beban yang kuat, tetapi kapasitas kelebihan muatan dibatasi oleh waktu.Saat menguji kapasitas beban lebih, arus beban lebih lebih dari 2 kali tidak boleh melebihi 1 menit.
(10) Suhu bus arus primer tidak boleh melebihi 85 , yang ditentukan oleh karakteristik plastik rekayasa ABS.Pengguna memiliki persyaratan khusus dan dapat memilih plastik suhu tinggi sebagai cangkangnya.
13. Keuntungan dari sensor arus yang digunakan
(1) Deteksi non-kontak.Dalam rekonstruksi peralatan impor dan transformasi teknis peralatan lama, ini menunjukkan keunggulan pengukuran non-kontak;Nilai arus dapat diukur tanpa perubahan pada kabel listrik dari peralatan asli.
(2) Kerugian menggunakan shunt adalah tidak dapat diisolasi secara elektrik, dan juga terdapat insertion loss.Semakin besar arus, semakin besar kerugiannya, dan semakin besar volumenya.Orang-orang juga menemukan bahwa shunt memiliki induktansi yang tak terhindarkan ketika mendeteksi frekuensi tinggi dan arus tinggi, dan itu tidak dapat benar-benar mentransmisikan bentuk gelombang arus yang diukur, apalagi jenis gelombang non sinus.Sensor arus sepenuhnya menghilangkan kelemahan shunt di atas, dan akurasi serta nilai tegangan keluaran dapat sama dengan nilai shunt, seperti tingkat akurasi 0,5, 1,0, tingkat tegangan keluaran 50, 75mV, dan 100mV.
(3) Sangat nyaman digunakan.Ambil sensor arus lt100-c, sambungkan meteran analog 100mA atau multimeter digital secara seri di ujung M dan ujung nol catu daya, sambungkan catu daya yang berfungsi, dan letakkan sensor pada rangkaian kawat, sehingga arus nilai sirkuit utama 0 ~ 100A dapat ditampilkan secara akurat.
(4) Meskipun transformator arus dan tegangan tradisional memiliki banyak tingkat arus dan tegangan kerja dan memiliki akurasi tinggi di bawah frekuensi kerja sinusoidal yang ditentukan, ia dapat beradaptasi dengan pita frekuensi yang sangat sempit dan tidak dapat mentransmisikan DC.Selain itu, ada arus yang menarik selama operasi, jadi ini adalah perangkat induktif, sehingga waktu responsnya hanya puluhan milidetik.Seperti yang kita ketahui bersama, begitu sisi sekunder trafo arus terbuka, maka akan menimbulkan bahaya tegangan tinggi.Dalam penggunaan deteksi mikrokomputer, akuisisi sinyal multi-saluran diperlukan.Orang-orang mencari cara untuk mengisolasi dan mengumpulkan sinyal
Waktu posting: Juli-06-2022