Nguyên lý làm việc và đặc điểm của Cảm biến dòng điện dòng điện thông lượng bằng không

Trong bài viết này, chúng ta sẽ chủ yếu thảo luận về cảm biến dòng điện dải rộng, Độ chính xác cao để đo công suất và quan sát dạng sóng sử dụng công nghệ thông lượng bằng không. Để tìm hiểu thêm về cảm biến dòng điện đa năng dùng để kiểm soát chất lượng điện lưới, được đo ở tần số thương mại (50 Hz và 60 Hz), hãy tham khảo bài viết này.

Hơn 50 năm đã trôi qua kể từ khi HIOKI ra mắt máy kiểm tra kẹp đầu tiên vào năm 1971. Để đạt được Độ chính xác cao và hiệu suất băng thông rộng, HIOKI đã sử dụng phương pháp từ thông bằng không và đã phát triển công nghệ chuyển đổi điện từ và các thiết bị điển hình như phần tử thông lượng và Hall.

  • Tìm hiểu nguyên lý làm việc của các cảm biến dòng điện điện phương pháp từ thông bằng không được thiết kế để đo hiệu suất cao.
  • Hiểu đặc điểm của từng phương pháp cảm biến dòng điện để chọn cảm biến dòng điện tương ứng phù hợp nhất với ứng dụng của bạn.

Cảm biến dòng cân bằng dòng điện hoạt động như thế nào?

Phương pháp thông lượng Zero là gì?

  • Lưu ý: Giải thích bên dưới dựa trên phát hiện khi sử dụng phần tử Hall.
  • 1. Từ thông (Φ) được tạo ra bên trong lõi từ do dòng điện chạy trong dây dẫn được đo.
  • 2. Một dòng điện thứ cấp chạy đến phía thứ cấp của cuộn dây phản hồi, để triệt tiêu từ thông được tạo ra bên trong lõi từ. (Từ thông của cuộn dây phản hồi được đánh dấu là Φ')
  • 3. Tuy nhiên, ở vùng tần số thấp do dòng điện một chiều gây ra, từ thông không thể bị triệt tiêu và do đó vẫn tồn tại trong mạch từ. (Từ thông còn lại trong lõi từ đi ra Φ-Φ')
  • 4. Phần tử Hall phát hiện từ thông còn lại này (Φ-Φ'). Sau đó, dòng điện phản hồi thứ cấp được thêm vào thông qua mạch khuếch đại để triệt tiêu từ thông còn lại (Φ-Φ').
  • 5. dòng điện điện thứ cấp sau đó chạy qua cuộn dây và đi vào điện trở song song (r). dòng điện này là tổng của dòng điện từ hiệu ứng CT (dòng điện cuộn dây tạo ra) và bộ khuếch đại (dòng điện phản hồi từ phát hiện phần tử Hall). Điều này tạo ra một điện áp trên các thiết bị đầu cuối của nó. Điện áp đầu ra tỷ lệ thuận với dòng điện đo được.
  • Đầu ra đầu đo: Phát hiện phần tử Hall
  • Đầu ra đầu đo: Phát hiện Fluxgate

Phương pháp zero-flux cung cấp phép đo ổn định và dải rộng, từ DC đến tần số cao.

1. Nguyên lý hoạt động của phương pháp Zero flux: Phát hiện cuộn dây (AC)

phát hiện cuộn dây không từ thông

Cảm biến dòng điện loại không thông lượng (loại phát hiện cuộn dây) đạt được hiệu suất cao (Độ chính xác cao và băng thông rộng) bằng cách thêm mạch phản hồi âm vào phương pháp cuộn dây cơ bản.

  • Trong phương pháp từ thông bằng không, để loại bỏ từ thông (Φ) được tạo ra bên trong lõi từ bằng dòng điện xoay chiều chạy trong dây dẫn được đo, một dòng điện thứ cấp chạy đến cuộn dây phản hồi, tạo ra từ thông thứ cấp ( Φ').
  • Tuy nhiên, ở vùng tần số thấp, từ thông (Φ-Φ') không thể bị triệt tiêu và do đó vẫn tồn tại trong mạch từ.
  • Cuộn dây phát hiện sẽ phát hiện từ thông còn lại này (Φ-Φ'). Sau đó, một dòng điện phản hồi được thêm vào thông qua một mạch khuếch đại để triệt tiêu từ thông (Φ-Φ') ở các vùng tần số thấp.
  • Tổng dòng điện thứ cấp này chạy đến điện trở song song, tạo ra điện áp trên các cực.
  • Điện áp đầu ra tỷ lệ thuận với dòng điện chạy trong dây dẫn được đo.

2. Nguyên lý hoạt động của phương pháp Zero flux: Hall Element Detection (DC/AC)

phát hiện phần tử hội trường zero-flux

Cảm biến dòng điện của phương pháp từ thông bằng không (loại phát hiện phần tử Hall) đạt được hiệu suất cao (băng thông rộng và độ ồn thấp) bằng cách thêm mạch phản hồi âm vào phương pháp phần tử Hall cơ bản.

  • Trong phương pháp từ thông bằng không, để loại bỏ từ thông (Φ) được tạo ra bên trong lõi từ bằng dòng điện xoay chiều chạy trong dây dẫn được đo, một dòng điện thứ cấp chạy đến cuộn dây phản hồi, tạo ra từ thông thứ cấp ( Φ').
  • Tuy nhiên, ở vùng tần số thấp, từ thông (Φ-Φ') không thể bị triệt tiêu và do đó vẫn tồn tại trong mạch từ.
  • Phần tử Hall phát hiện từ thông còn lại này (Φ-Φ'). Sau đó, một dòng điện phản hồi được thêm vào thông qua một mạch khuếch đại để triệt tiêu từ thông (Φ-Φ') ở các vùng tần số thấp.
  • Tổng dòng điện thứ cấp này chạy đến điện trở song song, tạo ra điện áp trên các cực.
  • Điện áp đầu ra tỷ lệ thuận với dòng điện chạy trong dây dẫn được đo.

3. Nguyên lý hoạt động của phương pháp Zero flux: Fluxgate Detection (DC/AC)

phát hiện cổng thông lượng bằng không

Cảm biến dòng điện của phương pháp từ thông bằng không (loại phát hiện cổng thông lượng) đạt được hiệu suất cao (Độ chính xác cao, băng thông rộng và phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng) bằng cách kết hợp cổng thông lượng và mạch phản hồi âm.

  • Trong phương pháp từ thông bằng không, để loại bỏ từ thông (Φ) được tạo ra bên trong lõi từ bằng dòng điện xoay chiều chạy trong dây dẫn được đo, một dòng điện thứ cấp chạy đến cuộn dây phản hồi, tạo ra từ thông thứ cấp ( Φ').
  • Tuy nhiên, ở vùng tần số thấp, từ thông (Φ-Φ') không thể bị triệt tiêu và do đó vẫn tồn tại trong mạch từ.
  • Fluxgate phát hiện từ thông còn lại này (Φ-Φ'). Sau đó, một dòng điện phản hồi được thêm vào thông qua một mạch khuếch đại để triệt tiêu từ thông (Φ-Φ') ở các vùng tần số thấp.
  • Tổng dòng điện thứ cấp này chạy đến điện trở song song, tạo ra điện áp trên các cực.
  • Điện áp đầu ra tỷ lệ thuận với dòng điện chạy trong dây dẫn được đo.

Tính năng & ứng dụng của cảm biến dòng điện cân bằng từ

Bảng so sánh phương pháp thông lượng bằng không

quanh co phát hiện
(AC)
Phát hiện phần tử hội trường
(DC/AC)
phát hiện thông lượng
(DC/AC)
Đặc trưng
  • Đặc tính BH của lõi từ không bị ảnh hưởng và có tuyến tính tuyệt vời do phản hồi âm hoạt động bằng cách triệt tiêu từ thông trong lõi từ.
  • Băng thông rộng được hỗ trợ bởi các hoạt động sau: sử dụng bộ khuếch đại và phát hiện cuộn dây cho dải tần số thấp từ 1 Hz và với cuộn dây phản hồi trong dải tần số cao.
  • Dành riêng cho AC (không hỗ trợ DC)
  • Đặc tính BH của lõi từ không bị ảnh hưởng và có tuyến tính tuyệt vời do phản hồi âm hoạt động bằng cách triệt tiêu từ thông trong lõi từ.
  • Băng thông rộng được hỗ trợ bởi các hoạt động sau: sử dụng phần tử Hall và bộ khuếch đại cho dải tần số thấp từ DC và với cuộn dây phản hồi trong dải tần số cao.
  • Tiếng ồn cực thấp nhờ công nghệ phần tử Hall độc quyền.
  • Không thích hợp cho các phép đo trong thời gian dài, do các đặc tính của phần tử Hall có thể bị trôi do các yếu tố như nhiệt độ và lão hóa.
  • Đặc tính BH của lõi từ không bị ảnh hưởng và có tuyến tính tuyệt vời do phản hồi âm hoạt động bằng cách triệt tiêu từ thông trong lõi từ.
  • Băng thông rộng được hỗ trợ bởi các hoạt động sau: sử dụng Fluxgate và bộ khuếch đại cho dải tần số thấp từ DC và với cuộn dây phản hồi trong dải tần số cao.
  • Do cổng thông lượng thể hiện độ lệch cực nhỏ trong phạm vi nhiệt độ rộng, nên nó có thể đạt được các phép đo ổn định và chính xác đặc biệt, làm cho loại cảm biến dòng điện điện này trở nên lý tưởng để ghép nối với thiết bị đo công suất Độ chính xác cao để đạt được độ chính xác tuyệt đối.
  • Do chính tần số và sóng hài của dòng điện kích thích trở thành nguồn gây nhiễu nên các cảm biến dòng điện sử dụng cổng trợ dung gây ra nhiều nhiễu hơn một chút so với cảm biến sử dụng phần tử Hall.
Ứng dụng
  • Đối với thiết bị đo công suất AC (Độ chính xác cao, từ 1 Hz)
  • Đo công suất của đầu ra AC ba pha trong các ứng dụng công nghiệp khác nhau.
  • Để quan sát dạng sóng dải rộng DC/AC (độ nhiễu thấp)
  • Quan sát dạng sóng của dòng điện chờ, dòng điện khởi động, dòng điện tải, dòng điện điều khiển, v.v. trong các ứng dụng công nghiệp khác nhau.
  • Đối với thiết bị đo công suất DC/AC (Độ chính xác cao, độ ổn định cao, dải nhiệt độ rộng)
  • Tiêu thụ nhiên liệu và đo lường chi phí nhiên liệu cho xe hybrid và EV.
  • Đo công suất với độ chính xác cao cho các ứng dụng công nghiệp khác nhau.
Giải pháp do HIOKI đề xuấtKÌM CẢM BIẾN DÒNG ĐIỆN 9272-05

Những sản phẩm tương tự

HIOKI thiết kế và sản xuất các cảm biến dòng điện và dụng cụ đo lường của riêng mình để đảm bảo kết quả đo công suất và quan sát dạng sóng tốt nhất.

Tìm hiểu thêm

Ứng dụng đo