Kompensierender Stromsensor mit magnetischem Shunt. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik

 Kommentare zum Artikel

Das beschriebene Design des Sensors, der bei der Messung hoher Ströme verwendet wird, unterscheidet sich von derzeit verwendeten ähnlichen Geräten durch das Vorhandensein eines magnetischen Shunts, der eine Reduzierung des Stromverbrauchs, des Gewichts und der Abmessungen des Geräts ermöglicht.

Für die Messung großer Ströme (in der Größenordnung von mehreren zehn Kiloampere) ist die klassische Schaltung eines Kompensationssensors (Abb. 1), nach der industriell hergestellte Produkte gebaut werden [1], nicht akzeptabel.

Das Funktionsprinzip solcher Sensoren basiert auf der Kompensation des im Magnetkreis durch den gemessenen Strom erzeugten Magnetfelds durch den Strom der Kompensationswicklung. Der Stromwandler TA1 ist ein geschlossener Magnetkreis mit einer Wicklung, die einen Bus mit gemessenem Strom abdeckt, in dessen Spalt ein Hall-Sensor (U1) eingebaut ist. Wenn Strom durch den Bus fließt, entsteht in dem ihn umgebenden Magnetkreis ein magnetischer Fluss, der dazu führt, dass im Hall-Sensor eine Spannung erscheint, die proportional zum gemessenen Strom ist. Diese Spannung, verstärkt durch den Operationsverstärker (DA1) und den Leistungsverstärker an den Transistoren VT1, VT2, verursacht einen Strom in der TA1-Wicklung, der den magnetischen Fluss im Magnetkreis kompensiert.

Um das Magnetfeld zu kompensieren, das beispielsweise durch einen Strom von 100 kA erzeugt wird, muss der Strom durch die Kompensationswicklung 100/n kA betragen, wobei n die Anzahl der Windungen dieser Wicklung ist. In diesem Fall kann es sein, dass die Leistung des Ausgangsverstärkers und die Masse des Sensors zu groß sind.

Um den Kompensationsstrom im vorgeschlagenen Sensor (Abb. 2) zu reduzieren, wird der Magnetfluss nicht im gesamten Abschnitt des Magnetkreises 2 kompensiert, sondern in einem begrenzten Abschnitt mit einem magnetischen Widerstand, der kleiner als der Widerstand des gesamten Magnetkreises ist.

Im Installationsbereich des Hall-Sensors 3, wo sich der magnetische Fluss gabelt (AB), beträgt die Größe der magnetischen Induktion, die durch den gemessenen Strom I im Bus 1 erzeugt wird, B = μμ0I/2l (bei l"d), wobei μ ist die magnetische Permeabilität des Magnetkernmaterials; μ0 ist die magnetische Permeabilität, Vakuumpermeabilität.

Um den magnetischen Fluss zu kompensieren, der durch den gemessenen Strom in diesem Abschnitt erzeugt wird, beträgt der Strom der Kompensationswicklung 4 I1 = Вх2с1/μμ0 = Ixd/l.

Der Strom der Kompensationswicklung I1 ist l/d-mal kleiner als der gemessene Strom I, was die Implementierung eines Sensors mit akzeptabler Masse und Abmessungen ermöglicht.

Im vorgeschlagenen Sensor ist l = 100 mm, d = 1 mm, daher wird bei einem gemessenen Strom von 100 kA der Kompensationsfluss durch einen Strom von 1/n kA erzeugt, wobei n die Anzahl der Windungen der Kompensationswicklung ist .

Ein Kompensationssensor mit magnetischem Shunt dieser Bauart weist die folgenden Eigenschaften auf.

• Gemessener Nennstrom, kA......20
• Maximal gemessener Impulsstrom mit einer Dauer von nicht mehr als 10 ms für 1 Minute, kA.....100
• Übersetzungsverhältnis ...... 1/5000
• Maximaler Ausgangsstrom bei gemessenem Strom 100 kA, mA......200
• Grundfehler für den Nennstromwert, nicht mehr als %......1
• Null-Bias-Strom, nicht mehr als mA ...... 0,2
• Frequenzbereich, kHz......0...10
• Fensterabmessungen für Stromschiene, mm......40x120
• Querschnitt des Magnetkreises, nicht kleiner als mm......55
• Abmessungen, mm......200x200x100
• Gewicht, kg ...... nicht mehr als 3

Die Umsetzung eines solchen Designs ist möglich, wenn ein Magnetkern mit hoher Sättigungsinduktion verwendet wird, beispielsweise GAMMAMET 440C1 mit einer linearen Magnetisierungscharakteristik von bis zu 1...1,2 T [2, 3].

Um den Einfluss externer Magnetfelder zu reduzieren, empfiehlt sich der Einsatz von zwei Magnetkernen und Hall-Sensoren im in Abb. dargestellten Aufbau. 3.

Hier wird der Spalt l im magnetischen Kreis um den Bus 1 mit Strom in zwei gleiche Abschnitte zwischen den magnetischen Kernen 2, 3 aufgeteilt. Die Ströme der Kompensationswicklungen 6 und 7 in diesem Stromkreis werden summiert. Stimmt das äußere Magnetfeld am Einbauort eines der Hall-Sensoren (4 oder 5) in seiner Richtung mit dem durch den gemessenen Strom erzeugten Magnetfeld überein, so ist es am Einbauort des anderen Hall-Sensors in entgegengesetzter Richtung gerichtet. Wenn die Signale der Hallsensoren 4, 5, hervorgerufen durch das Magnetfeld des gemessenen Stroms, die gleiche Polarität haben, dann sind die Signale des externen Störmagnetfelds unterschiedlich polar und damit auch das resultierende Signal des externen Magnetfelds ist Null.

Der Verstärker für ein solches Gerät muss recht stromsparend sein – sein Stromverbrauch beträgt nicht mehr als 0,25 A bei einer Versorgungsspannung von +15 V.

Wenn es nicht möglich ist, den notwendigen Magnetkreis zu kaufen, können Sie kaltgewalzte Elektrostähle der Sorten E310, E320 verwenden, bei denen die Sättigungsinduktion ebenfalls recht hoch ist und mit einem Messfehler von etwa 1 % dieses Material durchaus geeignet ist.

Literatur

1. Prospekt der Firma "LEM".
2. Prospect KKW "Gamma" (Jekaterinburg).
3. Starodubtsev Yu., Keilin V., Belozerov V. Magnetkerne GAMMAMET. – Radio, 1999, Nr. 6, S. 48-50.

Autor: A. Aldokhin, Tschernihiw, Ukraine

Siehe andere Artikel Abschnitt Messtechnik.

Lesen und Schreiben nützlich Kommentare zu diesem Artikel.

<< Zurück

Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Das höchste astronomische Observatorium der Welt wurde eröffnet 04.05.2024

Die Erforschung des Weltraums und seiner Geheimnisse ist eine Aufgabe, die die Aufmerksamkeit von Astronomen aus aller Welt auf sich zieht. In der frischen Luft der hohen Berge, fernab der Lichtverschmutzung der Städte, enthüllen die Sterne und Planeten ihre Geheimnisse mit größerer Klarheit. Mit der Eröffnung des höchsten astronomischen Observatoriums der Welt – dem Atacama-Observatorium der Universität Tokio – wird eine neue Seite in der Geschichte der Astronomie aufgeschlagen. Das Atacama-Observatorium auf einer Höhe von 5640 Metern über dem Meeresspiegel eröffnet Astronomen neue Möglichkeiten bei der Erforschung des Weltraums. Dieser Standort ist zum höchstgelegenen Standort für ein bodengestütztes Teleskop geworden und bietet Forschern ein einzigartiges Werkzeug zur Untersuchung von Infrarotwellen im Universum. Obwohl der Standort in großer Höhe für einen klareren Himmel und weniger Störungen durch die Atmosphäre sorgt, stellt der Bau eines Observatoriums auf einem hohen Berg enorme Schwierigkeiten und Herausforderungen dar. Doch trotz der Schwierigkeiten eröffnet das neue Observatorium den Astronomen vielfältige Forschungsperspektiven. ... >>

Steuern von Objekten mithilfe von Luftströmungen 04.05.2024

Die Entwicklung der Robotik eröffnet uns immer wieder neue Perspektiven im Bereich der Automatisierung und Steuerung verschiedener Objekte. Kürzlich präsentierten finnische Wissenschaftler einen innovativen Ansatz zur Steuerung humanoider Roboter mithilfe von Luftströmungen. Diese Methode verspricht, die Art und Weise, wie Objekte manipuliert werden, zu revolutionieren und neue Horizonte auf dem Gebiet der Robotik zu eröffnen. Die Idee, Objekte mithilfe von Luftströmungen zu steuern, ist nicht neu, doch die Umsetzung solcher Konzepte blieb bis vor Kurzem eine Herausforderung. Finnische Forscher haben eine innovative Methode entwickelt, die es Robotern ermöglicht, Objekte mithilfe spezieller Luftdüsen als „Luftfinger“ zu manipulieren. Der von einem Spezialistenteam entwickelte Algorithmus zur Luftstromregelung basiert auf einer gründlichen Untersuchung der Bewegung von Objekten im Luftstrom. Das Luftstrahl-Steuerungssystem, das mit speziellen Motoren ausgeführt wird, ermöglicht es Ihnen, Objekte zu lenken, ohne auf körperliche Anstrengung zurückgreifen zu müssen ... >>

Reinrassige Hunde werden nicht häufiger krank als reinrassige Hunde 03.05.2024

Die Sorge um die Gesundheit unserer Haustiere ist ein wichtiger Aspekt im Leben eines jeden Hundebesitzers. Allerdings wird allgemein davon ausgegangen, dass reinrassige Hunde im Vergleich zu Mischlingshunden anfälliger für Krankheiten sind. Neue Forschungsergebnisse unter der Leitung von Forschern der Texas School of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences eröffnen eine neue Perspektive auf diese Frage. Eine vom Dog Aging Project (DAP) durchgeführte Studie mit mehr als 27 Begleithunden ergab, dass reinrassige und gemischte Hunde im Allgemeinen gleich häufig an verschiedenen Krankheiten leiden. Obwohl einige Rassen möglicherweise anfälliger für bestimmte Krankheiten sind, ist die Gesamtdiagnoserate in beiden Gruppen praktisch gleich. Der Cheftierarzt des Dog Aging Project, Dr. Keith Creevy, stellt fest, dass es mehrere bekannte Krankheiten gibt, die bei bestimmten Hunderassen häufiger auftreten, was die Annahme stützt, dass reinrassige Hunde anfälliger für Krankheiten sind. ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv TLV73333P Neuer kondensatorloser 300-mA-LDO-Regler 01.05.2015 Der neue integrierte Low-Dropout-Regler TLV73333P der Serie TLV733P von Texas Instruments ist für den Betrieb in Geräten mit einem Stromverbrauch von bis zu 300 mA ausgelegt. Der TLV73333P bietet eine feste Ausgangsspannung von 3,3 V und erfordert im Allgemeinen keine Verkabelung für den Betrieb. Auch ohne Anschluss eines Eingangs- und Ausgangskondensators ist ein stabiler Betrieb gewährleistet, was bei batteriebetriebenen Anwendungen nützlich sein kann, bei denen hohe Anlaufströme vermieden werden müssen. Trotz des niedrigen Preises hat der Stabilisator TLV73333P gute Parameter - der Spannungsabfall bei maximalem Strom beträgt weniger als 122 mV, der interne Verbrauchsstrom beträgt 34 ​​μA, es gibt einen Steuereingang und einen automatischen Entlademodus der Ausgangskapazität durch einen eingebauten -in 120 Ohm Widerstand. Bei ausgeschaltetem Regler reduziert sich die Stromaufnahme auf 100 nA, während der Steuerstrom auf der Enable-Leitung nur noch 10 nA beträgt. Der Stabilisator TLV73333P ist gegen Überhitzung, Kurzschluss und Abfall der Eingangsspannung unter einen bestimmten Wert geschützt. Der TLV73333PDBVT-Chip ist im beliebten SOT-23-5-Gehäuse erhältlich. Wenn Sie die PCB minimieren müssen, können Sie das 2 x 1 mm X1SON-Gehäuse (TLV73333PDQNR) wählen. Die TLV733P-Serie umfasst integrierte Spannungsregler mit niedrigem Spannungsabfall und fester Ausgangsspannung aus dem Bereich: 1,0; 1,1; 1,2; 1,5; 1,8; 2,5; 3,3 V.

Weitere interessante Neuigkeiten:

▪ LED-Textil

▪ BlackBerry-Besitzer können kostenlos chatten

▪ Gewöhnliche Hunde nahmen den Roboter in ihre Gesellschaft auf

▪ Geheimnis der natürlichen Pilzfabrik gelöst

▪ Fotozellen für den Innenbereich

News-Feed von Wissenschaft und Technologie, neue Elektronik

Interessante Materialien der Freien Technischen Bibliothek:

▪ Abschnitt der Website Werkzeuge und Mechanismen für die Landwirtschaft. Artikelauswahl

▪ Artikel Und der Rauch des Vaterlandes ist süß und angenehm für uns. Populärer Ausdruck

▪ Artikel Welche historischen Ereignisse wurden durch das Erscheinen mehrerer Sonnen am Himmel beeinflusst? Ausführliche Antwort

▪ Artikel Aspiano officinalis. Legenden, Kultivierung, Anwendungsmethoden

▪ Artikel Hochwertiger Sperrfilter für Transistoren. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

▪ Artikel UKW-UKW-Radiosender. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Hinterlasse deinen Kommentar zu diesem Artikel:

Alle Sprachen dieser Seite

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Startseite | Bibliothek | Artikel | Sitemap | Site-Überprüfungen

www.diagramm.com.ua
2000-2024