Hall áram- és feszültségérzékelő és távadó alapelve és alkalmazási módja

1. Hall készülék

 

 

A Hall eszköz egyfajta magnetoelektromos átalakító, amely félvezető anyagokból készül.Ha az IC vezérlőáram a bemeneti végre van kötve, amikor a B mágneses tér áthalad a készülék mágneses érzékelő felületén, a kimeneti oldalon VH Hall potenciál jelenik meg.Az 1-1. ábra szerint.

 

 

A Hall potenciál VH nagysága arányos az IC vezérlőáram és a B mágneses fluxussűrűség szorzatával, azaz VH = khicbsin Θ

 

 

A Hall-áramérzékelő az Amper-törvény elve szerint készül, vagyis az áramvezető körül az áramerősséggel arányos mágneses tér jön létre, és ennek a mágneses mezőnek a mérésére szolgál a Hall készülék.Ezért lehetséges az áram érintésmentes mérése.

 

 

Közvetve mérje meg az áramvezető áramát a Hall potenciál mérésével.Ezért az áramérzékelő elektromos mágneses elektromos leválasztás átalakításon ment keresztül.

 

 

2. Hall DC észlelési elve

 

 

Ahogy az 1-2.Mivel a mágneses áramkör jó lineáris kapcsolatban áll a Hall eszköz kimenetével, a Hall eszköz által kiadott U0 feszültségjel közvetve tükrözheti a mért I1 áram nagyságát, azaz I1 ∝ B1 ∝ U0

 

 

Az U0 értéket 50 mV-ra vagy 100 mV-ra kalibráljuk, ha a mért áram I1 a névleges érték.Ez a hall közvetlen érzékelését (erősítés nélkül) teszi lehetővé.

 

 

3. Hall mágneses kompenzációs elve

 

 

A primer főáramkör mért I1 árammal rendelkezik, amely Φ 1 mágneses fluxust generál. A Φ 2 szekunder kompenzációs tekercsen átvezetett I2 áram által generált mágneses fluxus a kompenzáció után fenntartja a mágneses egyensúlyt, és a Hall készülék mindig a nulla mágneses érzékelés szerepében van. fényáram.Tehát Hall mágneses kompenzációs áramérzékelőnek hívják.Ez a fejlett elvű mód felülmúlja a közvetlen érzékelési elvű módot.Kiemelkedő előnye a gyors válaszidő és a nagy mérési pontosság, mely különösen alkalmas gyenge és kis áram észlelésére.A Hall mágneses kompenzáció elvét az 1-3. ábra mutatja.

 

 

Az 1-3. ábra: Φ 1= Φ kettő

 

 

I1N1=I2N2

 

 

I2=NI/N2·I1

 

 

Amikor az I2 kompenzációs áram átfolyik az RM mérőellenálláson, az RM mindkét végén feszültséggé alakul.Érzékelőként mérje meg az U0 feszültséget, azaz U0 = i2rm

 

 

A Hall-mágneses kompenzáció elve szerint egy áramérzékelőt készítenek, melynek névleges bemenete tól-ig sorozatig terjed.

 

 

Mivel a mágneses kompenzációs áramérzékelőt több ezer fordulatnyi kompenzációs tekercs segítségével kell felcsavarni a mágneses gyűrűre, a költségek nőnek;Másodszor, az üzemi áramfelvétel is ennek megfelelően nő;Előnye azonban a nagyobb pontosság és a gyors reagálás, mint a közvetlen ellenőrzés.

 

 

4. Mágneses kompenzációs feszültségérzékelő

 

 

Az Ma szintű kis áramerősség mérése érdekében Φ 1 = i1n1 szerint az N1 fordulatszámának növelésével nagy Φ 1 mágneses fluxust is kaphatunk. Az ezzel a módszerrel készült kisáram-érzékelő nem csak Ma szintű áramot, hanem a feszültség is.

 

 

Az áramérzékelőtől eltérően a feszültség mérése során a feszültségérzékelő primer oldalán lévő többfordulatú tekercset sorba kötik egy R1 áramkorlátozó ellenállással, majd párhuzamosan kapcsolják a mért U1 feszültséggel, így az I1 áramerősséggel arányos. a mért U1 feszültséget az 1-4. ábra szerint.

 

 

A szekunder oldal elve megegyezik az áramérzékelővel.Amikor az I2 kompenzációs áram átfolyik az RM mérőellenálláson, az RM mindkét végén feszültséggé alakul át az érzékelő U0 mérési feszültségeként, azaz U0 = i2rm.

 

 

5. Az áramérzékelő kimenete

 

 

A közvetlen érzékelés (nem erősítés) áramérzékelő nagy impedanciájú kimeneti feszültséggel rendelkezik.Alkalmazáskor a terhelési impedanciának 10 kΩ-nál nagyobbnak kell lennie.Általában ± 50 mV vagy ± 100 mV felfüggesztett kimeneti feszültségét ± 4 V-ra vagy ± 5 V-ra erősítik fel egy differenciális bemeneti arányos erősítővel.Az 5-1. ábra két gyakorlati áramkört mutat referenciaként.

 

 

(a) Az ábra megfelel az általános pontossági követelményeknek;(b) A grafikon jó teljesítménnyel rendelkezik, és nagy pontossági követelményeket támasztó alkalmakra alkalmas.

 

 

A közvetlen érzékelésű erősített áramérzékelő nagy impedanciájú kimeneti feszültséggel rendelkezik.Alkalmazáskor a terhelési impedanciának 2K Ω-nál nagyobbnak kell lennie.

 

 

A mágneses kompenzációs áram, a feszültség mágneses kompenzációs áram és a feszültségérzékelők áramkimeneti típusúak.Az 1-3. ábrán látható, hogy az „m” vége az „O” tápegységhez van csatlakoztatva

 

 

A terminál az I2 áram útja.Ezért az érzékelő „m” végéről érkező jel áramjel.Az áramjel egy bizonyos tartományban távolról továbbítható, és a pontosság garantálható.Használat közben az RM mérőellenállást csak a másodlagos műszerbemeneten vagy a vezérlőpanel terminál interfészén kell megtervezni.

 

 

A nagy pontosságú mérés érdekében figyelni kell a következőkre: ① A mérési ellenállás pontosságát általában fémfilm-ellenállásként választják, ≤± 0,5%-os pontossággal.A részleteket lásd az 1-1. táblázatban.② a másodlagos műszer vagy a terminálvezérlő kártya áramköri bemeneti impedanciájának több mint 100-szor nagyobbnak kell lennie, mint a mérési ellenállás.

 

 

6. A mintavételi feszültség és a mérési ellenállás számítása

 

 

Az előző képletből

 

 

U0=I2RM

 

 

RM=U0/I2

 

 

Ahol: U0 – mért feszültség, más néven mintavételi feszültség (V).

 

 

I2 – szekunder tekercs kompenzációs áram (a).

 

 

RM – ellenállás mérése (Ω).

 

 

Az I2 kiszámításakor a mért áramnak (névleges effektív érték) I1 megfelelő I2 kimeneti áram (névleges effektív érték) a mágneses kompenzációs áramérzékelő műszaki paramétertáblázatából tudható meg.Ha az I2-t U0 = 5V-ra kell konvertálni, lásd az 1-1. táblázatot az RM kiválasztásához.

 

 

7. Telítési pont és * nagy mért áram kiszámítása

 

 

Az 1-3. ábrán látható, hogy az I2 kimeneti áram áramköre: v+ → végső teljesítményerősítő kollektor Emittere → N2 → RM → 0. Az áramkör egyenértékű ellenállása az 1-6. ábrán látható.(a v- ~ 0 áramköre ugyanaz, és az áram ellentétes)

 

 

Ha az i2* kimeneti áram nagy, az áramérték már nem növekszik az I1 növekedésével, amit az érzékelő telítési pontjának nevezünk.

 

 

Számítsa ki a következő képlet szerint

 

 

I2max=V+-VCES/RN2+RM

 

 

Ahol: V + – pozitív tápegység (V).

 

 

Vces – A tápcső kollektortelítettségi feszültsége (V) általában 0,5 V.

 

 

RN2 – A szekunder tekercs egyenáramú belső ellenállása (Ω), részletekért lásd az 1-2. táblázatot.

 

 

RM – ellenállás mérése (Ω).

 

 

A számításból látható, hogy a telítési pont a mért RM ellenállás változásával változik.A mért RM ellenállás meghatározásakor van egy határozott telítési pont.Számítsa ki a * nagy mért i1max áramot a következő képlet szerint: i1max = i1/i2 · i2max

 

 

AC vagy impulzus mérésekor, ha az RM meghatározásra került, számítson ki * nagy mért áramerősséget i1max.Ha az i1max érték kisebb, mint a váltakozó áram csúcsértéke, vagy kisebb, mint az impulzus amplitúdója, az a kimeneti hullámforma levágását vagy amplitúdókorlátozását okozza.Ebben az esetben válasszon kisebb RM-t a megoldáshoz.

 

 

8. Számítási példa:

 

 

1. példa

 

 

Vegyük például az lt100-p áramérzékelőt:

 

 

(1) Mérés szükséges

 

 

Névleges áram: DC

 

 

*Nagy áramerősség: DC (túlterhelési idő ≤ 1 perc / óra)

 

 

(2) Nézz fel a táblázatra és tudd meg

 

 

Üzemi feszültség: stabilizált feszültség ± 15V, tekercs belső ellenállása 20 Ω (a részletekért lásd az 1-2. táblázatot)

 

 

Kimeneti áram: (névleges érték)

 

 

(3) Szükséges mintavételi feszültség: 5 V

 

 

Számítsa ki, hogy a mért áram és mintavételi feszültség megfelelő-e

 

 

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)

 

 

A fenti számítási eredményekből ismert, hogy az (1) és (3) követelményei teljesülnek.

 

 

9. A mágneses kompenzációs feszültségérzékelő leírása és példája

 

 

Az Lv50-p feszültségérzékelő primer és szekunder elektromos ellenállása ≥ 4000 vrms (50hz.1min), amely egyen-, váltakozó- és impulzusfeszültségek mérésére szolgál.A feszültségmérésnél a névleges feszültségnek megfelelően a primer oldalon + HT kapocsra sorba kötnek egy áramkorlátozó ellenállást, azaz a mért feszültség az ellenálláson keresztül kapja a primer oldali áramot.

 

 

U1/r1 = I1, R1 = u1/10ma ​​(K Ω), az ellenállás teljesítményének 2-4-szer nagyobbnak kell lennie, mint a számított érték, és az ellenállás pontossága ≤± 0,5%.R1 precíziós huzaltekercses teljesítményellenállás a gyártótól rendelhető.

 

 

10. Az áramérzékelő bekötési módja

 

 

(1) A közvetlen ellenőrző (nem erősítés) áramérzékelő kapcsolási rajza az 1-7. ábrán látható.

 

 

(a) Az ábrán p-típusú (nyomtatott kártya tűs típusú) csatlakozás látható, (b) az ábrán C-típusú (socket plug típusú) csatlakozás látható, vn VN Hall kimeneti feszültséget jelöl.

 

 

(2) A közvetlen ellenőrzésű erősített áramérzékelő kapcsolási rajza az 1-8. ábrán látható.

 

 

(a) Az ábra p-típusú csatlakozás, (b) az ábra C-típusú csatlakozás, amelyben U0 a kimeneti feszültséget, RL pedig a terhelési ellenállást jelenti.

 

 

(3) A mágneses kompenzációs áramérzékelő kapcsolási rajza az 1-9. ábrán látható.

 

 

(a) Az ábrán p-típusú csatlakozás látható, (b) az ábrán C-típusú csatlakozás látható (vegye figyelembe, hogy a négytűs foglalat harmadik érintkezője egy üres tű)

 

 

A fenti három érzékelő nyomtatott kártya érintkezős csatlakozási módja összhangban van a valós objektum elrendezési módszerével, és a dugaszolóaljzat csatlakoztatási módja a valós objektum elrendezési módszerével is, a vezetékezési hibák elkerülése érdekében.

 

 

A fenti kapcsolási rajzon a főáramkör mért I1 áramának a furatában van egy nyíl, amely az áram pozitív irányát mutatja, és az áram pozitív iránya is jelölve van a fizikai burkolaton.Ennek az az oka, hogy az áramérzékelő előírja, hogy a mért I1 áram pozitív iránya ugyanolyan polaritású, mint az I2 kimeneti áram.Ez fontos a háromfázisú váltóáramú vagy többcsatornás egyenáramú észlelésnél.

 

 

11. Áram- és feszültségérzékelő működő tápellátása

 

 

Az áramérzékelő egy aktív modul, mint például csarnokeszközök, műveleti erősítők és végső teljesítménycsövek, amelyek mindegyike működési tápellátást és energiafogyasztást igényel.Az 1-10. ábra egy tipikus működő tápegység gyakorlati sematikus diagramja.

 

 

(1) A kimeneti testterminál központilag csatlakozik a nagy elektrolízishez a zajcsökkentés érdekében.

 

 

(2) UF kapacitásbit, 1N4004 dióda.

 

 

(3) A transzformátor az érzékelő energiafogyasztásától függ.

 

 

(4) Az érzékelő üzemi árama.

 

 

Közvetlen ellenőrzés (erősítés nélkül) teljesítményfelvétel: * 5mA;Közvetlen érzékelés erősítés teljesítményfelvétel: * nagy ± 20mA;Mágneses kompenzációs teljesítményfelvétel: 20 + kimeneti áram* Nagy üzemi áramfelvétel 20 + a kimeneti áram kétszerese.Az áramfelvétel az elfogyasztott üzemi áram alapján számítható ki.

 

 

12. Áram- és feszültségérzékelők használatára vonatkozó óvintézkedések

 

 

(1) Az áramérzékelőnek megfelelően kell kiválasztania a különböző specifikációjú termékeket a mért áram névleges effektív értékének megfelelően.Ha a mért áram hosszú ideig túllépi a határértéket, az károsítja a végpólusú végerősítő csövet (a mágneses kompenzációs típusra utalva).Általában a túlterhelési áram kétszeresének időtartama nem haladhatja meg az 1 percet.

 

 

(2) A feszültségérzékelőt a primer oldalon egy R1 áramkorlátozó ellenállással sorba kell kötni a termékismertető szerint, hogy a primer oldal megkapja a névleges áramot.Általában a kettős túlfeszültség időtartama nem haladhatja meg az 1 percet.

 

 

(3) Az áram- és feszültségérzékelő jó pontossága a primer oldali névleges érték mellett érhető el, tehát ha a mért áram meghaladja az áramérzékelő névleges értékét, akkor a megfelelő nagy érzékelőt kell kiválasztani;Ha a mért feszültség nagyobb, mint a feszültségérzékelő névleges értéke, az áramkorlátozó ellenállást újra be kell állítani.Ha a mért áram kisebb, mint a névleges érték 1/2-e, a jó pontosság elérése érdekében a többszörös fordulatú módszer alkalmazható.

 

 

(4) A 3KV-os szigetelésű és feszültségálló érzékelők hosszú ideig normálisan működhetnek 1 kV-os és az alatti váltakozó áramú rendszerekben, valamint 1,5 kV-os és az alatti egyenáramú rendszerekben.A 6 kV-os érzékelők hosszú ideig normálisan működhetnek 2 KV és az alatti váltakozó áramú rendszerekben, valamint 2,5 KV és az alatti egyenáramú rendszerekben.Ügyeljen arra, hogy ne használja túlnyomás alatt.

 

 

(5) Ha jó dinamikus jellemzőket igénylő eszközökön használják, * könnyen használható egyetlen réz alumínium gyűjtősín, amely egybeesik a rekesznyílással.A kis vagy több fordulat nagyra cserélése befolyásolja a dinamikus jellemzőket.

 

 

(6) Ha nagyáramú egyenáramú rendszerben használják, ha a működő tápegység megszakadt vagy valamilyen okból hibás, a vasmag nagy remanenciát eredményez, ami figyelmet érdemel.A remanencia befolyásolja a pontosságot.A lemágnesezés módja az, hogy az elsődleges oldalon váltóáramot kapcsolnak be működő tápegység hozzáadása nélkül, és fokozatosan csökkentik az értékét.

 

 

(7) Az érzékelő külső mágneses tér elleni képessége a következő: az érzékelőtől 5–10 cm-re lévő áram, amely több mint kétszerese az érzékelő eredeti oldalának jelenlegi értékének, és a generált mágneses tér interferenciája ellenáll.Háromfázisú nagyáramú vezetékek bekötésekor a fázisok közötti távolságnak 5–10 cm-nél nagyobbnak kell lennie.

 

 

(8) Annak érdekében, hogy az érzékelő jó mérési állapotban működjön, az 1-10. ábrán bemutatott egyszerű, tipikus szabályozott tápegységet kell használni.

 

 

(9) Az érzékelő mágneses telítési pontja és áramköri telítési pontja erős túlterhelhetőséget biztosít, de a túlterhelési kapacitás időben korlátozott.A túlterhelési kapacitás tesztelésekor a 2-nél nagyobb túlterhelési áram nem haladhatja meg az 1 percet.

 

 

(10) Az elsődleges áramsín hőmérséklete nem haladhatja meg a 85 ℃-ot, amelyet az ABS műszaki műanyagok jellemzői határoznak meg.A felhasználók speciális követelményekkel rendelkeznek, és magas hőmérsékletű műanyagokat választhatnak héjként.

 

 

13. Az áramérzékelő előnyei a használat során

 

 

(1) Érintésmentes érzékelés.Az import berendezések rekonstrukciójában és a régi berendezések műszaki átalakításában az érintésmentes mérés felsőbbrendűségét mutatja;Az áramérték az eredeti berendezés elektromos vezetékeinek változtatása nélkül mérhető.

 

 

(2) A sönt alkalmazásának hátránya, hogy elektromosan nem leválasztható, és beillesztési veszteség is van.Minél nagyobb az áramerősség, annál nagyobb a veszteség, és annál nagyobb a térfogat.Az emberek azt is megállapították, hogy a söntnek elkerülhetetlen induktivitása van nagyfrekvenciás és nagyáram észlelésekor, és nem tudja igazán továbbítani a mért áram hullámformáját, nem is beszélve a nem szinuszos hullám típusról.Az áramérzékelő teljesen kiküszöböli a sönt fenti hátrányait, a pontosság és a kimeneti feszültség értéke megegyezik a sönt értékével, például 0,5, 1,0 pontossági szint, 50, 75 mV és 100 mV kimeneti feszültségszint.

 

 

(3) Nagyon kényelmes a használata.Vegyünk egy lt100-c áramérzékelőt, csatlakoztassunk sorba egy 100 mA-es analóg mérőt vagy digitális multimétert a tápegység M végére és nulla végére, csatlakoztassuk a működő tápegységet, és helyezzük az érzékelőt a vezetékáramkörre úgy, hogy az áram a fő áramkör értéke 0 ~ 100A pontosan megjeleníthető.

 

 

(4) Bár a hagyományos áram- és feszültségtranszformátor számos üzemi áram- és feszültségszinttel rendelkezik, és nagy pontossággal rendelkezik a megadott szinuszos működési frekvencia alatt, nagyon szűk frekvenciasávhoz tud alkalmazkodni, és nem képes egyenáramot továbbítani.Ráadásul működés közben izgató áram is van, tehát ez egy induktív eszköz, így válaszideje is csak több tíz ezredmásodperc lehet.Mint mindannyian tudjuk, ha az áramváltó másodlagos oldala nyitott áramkörben van, az magas feszültségveszélyt okoz.A mikroszámítógépes érzékelés alkalmazásakor többcsatornás jelgyűjtés szükséges.Az emberek módot keresnek a jelek elkülönítésére és gyűjtésére


Feladás időpontja: 2022-06-06