자기 션트가 있는 보상 전류 센서. 계획, 설명

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자기 션트로 전류 센서를 보상합니다. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전

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고전류를 측정할 때 사용되는 센서의 설명된 설계는 장치의 전력 소비, 무게 및 크기를 줄일 수 있는 자기 션트가 있다는 점에서 현재 사용되는 유사한 장치와 다릅니다.

큰 전류(수십 킬로암페어 정도)를 측정하는 경우 산업용으로 생산되는 제품에 사용되는 보상형 센서(그림 1)의 기존 회로는 허용되지 않습니다[1].

자기 션트가 있는 보상형 전류 센서

이러한 센서의 작동 원리는 보상 권선의 전류를 통해 측정된 전류에 의해 자기 회로에 생성된 자기장의 보상을 기반으로 합니다. 전류 변환기 TA1은 측정된 전류로 버스를 덮고 홀 센서(U1)가 설치된 간격에 권선이 있는 폐쇄형 자기 회로입니다. 전류가 버스를 통과하면 이를 둘러싸고 있는 자기 회로에 자속이 생성되어 측정된 전류에 비례하는 전압이 홀 센서에 나타납니다. 연산 증폭기(DA1)와 트랜지스터 VT1, VT2의 전력 증폭기에 의해 증폭된 이 전압은 TA1 권선에 전류를 발생시켜 자기 회로의 자속을 보상합니다.

예를 들어 100kA의 전류에 의해 생성된 자기장을 보상하려면 보상 권선을 통과하는 전류가 100/n kA와 같아야 합니다. 여기서 n은 이 권선의 회전 수입니다. 이 경우 출력 증폭기의 전력과 센서의 질량이 너무 클 수 있습니다.

제안된 센서(그림 2)에서 보상 전류를 줄이기 위해 자기 회로(2)의 전체 구간에서 자속을 보상하는 것이 아니라 전체 자기 회로의 저항보다 작은 자기 저항을 갖는 제한된 구간에서 자속을 보상한다.

자기 션트가 있는 보상형 전류 센서

자속이 두 갈래로 갈라지는(AB) 홀 센서 3의 설치 영역에서, 버스 1에서 측정된 전류 I에 의해 생성된 자기 유도의 크기, B = μμ0I/2l(l"d에서), 여기서 μ는 자기 코어 재료의 투자율이고, μ0는 투자율 진공 투자율입니다.

이 섹션에서 측정된 전류에 의해 생성된 자속을 보상하기 위해 보상 권선 4의 전류 I1 = Вх2с1/μμ0 = Ixd/l.

보상 권선 I1의 전류는 측정된 전류 I보다 l/d배 작으므로 허용 가능한 질량과 크기의 센서를 구현할 수 있습니다.

제안된 센서에서 l = 100 mm, d = 1 mm이므로 측정된 전류가 100 kA인 경우 보상 흐름은 1/n kA의 전류에 의해 생성됩니다. 여기서 n은 보상 권선의 회전 수입니다. .

이 설계의 자기 션트를 갖춘 보상 센서는 다음과 같은 특성을 갖습니다.

정격 측정 전류, kA.......20
10분 동안 1ms 이하의 지속 시간으로 측정된 최대 펄스 전류, kA.....100
변환 비율 ...... 1/5000
측정된 전류에서 최대 출력 전류 100 kA, mA......200
정격 전류 값에 대한 기본 오차, 이하, %......1
제로 바이어스 전류, 이하 mA......0,2
주파수 범위, kHz.......0...10
현재 버스의 창 치수, mm......40x120
자기 회로의 단면적, mm...55 이상
치수, mm.......200x200x100
무게, kg ...... 3 이하

이러한 설계의 구현은 포화 유도가 높은 자기 코어(예: 최대 440...1 T의 선형 자화 특성을 갖는 GAMMAMET 1C1,2)를 사용할 때 가능합니다[2, 3].

외부 자기장의 영향을 줄이려면 그림 3에 표시된 설계에서 두 개의 자기 코어와 홀 센서를 사용하는 것이 좋습니다. 삼.

자기 션트가 있는 보상형 전류 센서

여기서 전류가 있는 버스 1 주변 자기 회로의 간격 l은 자기 코어 2, 3 사이의 두 개의 동일한 섹션으로 나뉩니다. 이 회로의 보상 권선 6과 7의 전류가 합산됩니다. 홀 센서(4 또는 5) 중 하나의 설치 장소에서 외부 자기장이 측정된 전류에 의해 생성된 자기장과 방향이 일치하면 다른 홀 센서의 설치 장소에서는 방향이 반대가 됩니다. 측정된 전류의 자기장에 의해 발생하는 홀 센서 4, 5의 신호가 동일한 극성을 갖는 경우 외부 간섭 자기장의 신호는 서로 다른 극성을 가지므로 외부 자기장의 결과 신호 XNUMX입니다.

이러한 장치의 증폭기는 매우 저전력이어야 합니다. 전류 소비는 +0,25V의 공급 전압에서 15A를 넘지 않습니다.

필요한 자기 회로를 구입할 수 없는 경우 포화 유도도 상당히 높은 냉간 압연 전기강판 E310, E320을 사용할 수 있으며 약 1%의 측정 오차로 이 재료가 매우 적합합니다.

문학

회사 "LEM"의 투자설명서.
전망 NPP "감마"(예카테린부르크).
Starodubtsev Yu., Keilin V., Belozerov V. 자기 코어 GAMMAMET. - 라디오, 1999, No. 6, p. 48-50.

저자: A.Aldokhin, Chernihiv, 우크라이나

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