المبدأ الأساسي وطريقة تطبيق مستشعر التيار والجهد في القاعة وجهاز الإرسال

1. جهاز القاعة

 

 

جهاز Hall هو نوع من المحولات الكهرومغناطيسية المصنوعة من مواد أشباه الموصلات.إذا كان IC الحالي للتحكم متصلاً بنهاية الإدخال ، فعندما يمر المجال المغناطيسي B عبر سطح الاستشعار المغناطيسي للجهاز ، تظهر Hall VH المحتملة في نهاية الإخراج.كما هو مبين في الشكل 1-1.

 

 

يتناسب حجم VH المحتمل في القاعة مع ناتج تيار التحكم IC وكثافة التدفق المغناطيسي B ، أي VH = khicbsin Θ

 

 

يتم تصنيع مستشعر تيار Hall وفقًا لمبدأ قانون Ampere ، أي أن مجالًا مغناطيسيًا يتناسب مع التيار يتم إنشاؤه حول الموصل الحامل الحالي ، ويتم استخدام جهاز القاعة لقياس هذا المجال المغناطيسي.لذلك ، فإن قياس التيار غير المتصل ممكن.

 

 

قم بقياس تيار الموصل الحامل الحالي بشكل غير مباشر عن طريق قياس إمكانات القاعة.لذلك ، خضع المستشعر الحالي لتحويل عزل كهربائي مغناطيسي كهربائي.

 

 

2. مبدأ الكشف عن قاعة DC

 

 

كما هو مبين في الشكل 1-2.نظرًا لأن الدائرة المغناطيسية لها علاقة خطية جيدة بإخراج جهاز القاعة ، فإن خرج إشارة الجهد U0 بواسطة جهاز القاعة يمكن أن يعكس بشكل غير مباشر حجم التيار المقاس I1 ، أي I1 ∝ B1 ∝ U0

 

 

نقوم بمعايرة U0 ليكون مساويًا لـ 50mV أو 100mV عندما يكون التيار المقاس I1 هو القيمة المقدرة.هذا يجعل الكشف المباشر عن القاعة (بدون تضخيم) مستشعر التيار.

 

 

3. قاعة مبدأ التعويض المغناطيسي

 

 

تحتوي الدائرة الرئيسية الأولية على تيار مُقاس I1 ، والذي سيولد تدفقًا مغناطيسيًا Φ 1. يحافظ التدفق المغناطيسي الناتج عن التيار I2 الذي يمر عبر ملف تعويض ثانوي Φ 2 على التوازن المغناطيسي بعد التعويض ، ويكون جهاز القاعة دائمًا في دور الكشف عن الصفر المغناطيسي تدفق.لذلك يطلق عليه مستشعر هول للتعويض المغناطيسي الحالي.يتفوق وضع المبدأ المتقدم هذا على وضع مبدأ الكشف المباشر.مزاياها البارزة هي وقت الاستجابة السريع ودقة القياس العالية ، وهي مناسبة بشكل خاص للكشف عن التيار الضعيف والصغير.يظهر مبدأ التعويض المغناطيسي للقاعة في الشكل 1-3.

 

 

يوضح الشكل 1-3: Φ 1 = Φ اثنان

 

 

I1N1 = I2N2

 

 

I2 = NI / N2 · I1

 

 

عندما يتدفق تيار التعويض I2 عبر مقاومة القياس RM ، يتم تحويله إلى جهد عند طرفي RM.كمستشعر ، قم بقياس الجهد U0 ، أي U0 = i2rm

 

 

وفقًا لمبدأ التعويض المغناطيسي للقاعة ، يتم عمل مستشعر تيار بمدخلات مصنفة من مواصفات السلسلة.

 

 

نظرًا لأنه يجب جرح مستشعر تيار التعويض المغناطيسي بآلاف لفات ملف التعويض على الحلقة المغناطيسية ، تزداد التكلفة ؛ثانياً ، يزيد استهلاك تيار العمل أيضًا في المقابل ؛ومع ذلك ، فإنه يتميز بالدقة العالية والاستجابة السريعة من الفحص المباشر.

 

 

4. جهاز استشعار الجهد التعويض المغناطيسي

 

 

من أجل قياس التيار الصغير لمستوى Ma ، وفقًا لـ Φ 1 = i1n1 ، فإن زيادة عدد دورات N1 يمكن أيضًا الحصول على تدفق مغناطيسي عالٍ Φ 1。 مستشعر التيار الصغير المصنوع بهذه الطريقة لا يمكنه قياس تيار مستوى Ma فقط ، ولكن أيضا الجهد.

 

 

يختلف عن مستشعر التيار ، عند قياس الجهد ، يتم توصيل الملف متعدد الدورات على الجانب الأساسي من مستشعر الجهد في سلسلة بمقاوم محدد للتيار R1 ، ثم يتم توصيله بالتوازي مع الجهد المقاس U1 للحصول على التيار I1 المتناسب مع الجهد المقاس U1 ، كما هو موضح في الشكل 1-4.

 

 

مبدأ الجانب الثانوي هو نفس مبدأ المستشعر الحالي.عندما يتدفق تيار التعويض I2 عبر مقاومة القياس RM ، يتم تحويله إلى جهد عند طرفي RM كجهد قياس U0 للمستشعر ، أي U0 = i2rm

 

 

5. إخراج جهاز الاستشعار الحالي

 

 

يحتوي مستشعر التيار للكشف المباشر (غير التضخمي) على جهد خرج عالي المقاومة.في التطبيق ، يجب أن تكون مقاومة الحمل أكبر من 10 كيلو أوم.عادة ، يتم تضخيم جهد الخرج المعلق ± 50mV أو ± 100mV إلى ± 4V أو ± 5V مع مضخم تناسبي للمدخلات التفاضلية.يوضح الشكل 5-1 دائرتين عمليتين للرجوع إليها.

 

 

(أ) يمكن أن يلبي الرقم متطلبات الدقة العامة ؛(ب) الرسم البياني ذو أداء جيد ومناسب للمناسبات التي تتطلب دقة عالية.

 

 

يحتوي مستشعر التيار المضخم للكشف المباشر على جهد إخراج عالي المقاومة.في التطبيق ، يجب أن تكون مقاومة الحمل أكبر من 2K Ω.

 

 

تيار التعويض المغناطيسي ، مستشعرات التيار التعويضي المغناطيسي للجهد ومستشعرات الجهد هي نوع الإخراج الحالي.يمكن أن نرى من الشكل 1-3 أن الطرف "m" متصل بمصدر الطاقة "O"

 

 

المحطة هي مسار I2 الحالي.لذلك ، فإن خرج الإشارة من الطرف "م" من المستشعر هو إشارة حالية.يمكن إرسال الإشارة الحالية عن بعد في نطاق معين ويمكن ضمان الدقة.أثناء الاستخدام ، يجب تصميم مقاومة القياس RM فقط على إدخال الأداة الثانوية أو واجهة لوحة التحكم الطرفية.

 

 

من أجل ضمان قياس عالي الدقة ، يجب الانتباه إلى: يتم تحديد دقة مقاومة القياس عمومًا كمقاومة غشاء معدني ، بدقة ≤ ± 0.5٪.انظر الجدول 1-1 للحصول على التفاصيل.② يجب أن تكون معاوقة دخل الدائرة للأداة الثانوية أو لوحة التحكم الطرفية أكبر من مقاومة القياس بأكثر من 100 مرة.

 

 

6. حساب جهد أخذ العينات وقياس المقاومة

 

 

من الصيغة السابقة

 

 

U0 = I2RM

 

 

RM = U0 / I2

 

 

حيث: U0 - الجهد المقاس ، والمعروف أيضًا باسم جهد أخذ العينات (V).

 

 

I2 - تيار تعويض الملف الثانوي (أ).

 

 

RM - قياس المقاومة (Ω).

 

 

عند حساب I2 ، يمكن العثور على تيار الخرج (القيمة الفعالة المقدرة) I2 المقابل للتيار المقاس (القيمة الفعالة المقدرة) I1 من جدول المعلمة التقنية لمستشعر تيار التعويض المغناطيسي.إذا تم تحويل I2 إلى U0 = 5V ، فراجع الجدول 1-1 لاختيار RM.

 

 

7. حساب نقطة التشبع و * التيار المقاس الكبير

 

 

يمكن أن نرى من الشكل 1-3 أن دائرة تيار الخرج I2 هي: v + → المجمع باعث لمضخم الطاقة النهائي → N2 → RM → 0. تظهر المقاومة المكافئة للدائرة في الشكل 1-6.(دارة v- ~ 0 هي نفسها ، والتيار معكوس)

 

 

عندما يكون تيار الإخراج i2 * كبيرًا ، لن تزداد القيمة الحالية مع زيادة I1 ، والتي تسمى نقطة تشبع المستشعر.

 

 

احسب وفقًا للصيغة التالية

 

 

I2max = V + -VCES / RN2 + RM

 

 

حيث: V + - مصدر طاقة موجب (V).

 

 

Vces - جهد تشبع المجمع لأنبوب الطاقة ، (V) بشكل عام هو 0.5V.

 

 

RN2 - المقاومة الداخلية للتيار المستمر للملف الثانوي (Ω) ، انظر الجدول 1-2 للحصول على التفاصيل.

 

 

RM - قياس المقاومة (Ω).

 

 

يمكن أن نرى من الحساب أن نقطة التشبع تتغير مع تغير المقاومة المقاسة RM.عندما يتم تحديد المقاومة المقاسة RM ، هناك نقطة تشبع محددة.احسب * تيار قياس كبير i1max وفقًا للصيغة التالية: i1max = i1 / i2 · i2max

 

 

عند قياس التيار المتردد أو النبضة ، عند تحديد RM ، احسب * التيار المقاس الكبير i1max.إذا كانت قيمة i1max أقل من قيمة الذروة لتيار التيار المتردد أو أقل من سعة النبضة ، فسوف يتسبب ذلك في قص شكل الموجة الناتج أو الحد من السعة.في هذه الحالة ، اختر RM أصغر لحلها.

 

 

8. مثال على الحساب:

 

 

مثال 1

 

 

خذ المستشعر الحالي lt100-p كمثال:

 

 

(1) القياس المطلوب

 

 

التصنيف الحالي: DC

 

 

* تيار عالي: تيار مستمر (وقت التحميل الزائد ≤ 1 دقيقة / ساعة)

 

 

(2) ابحث عن الجدول واعرف

 

 

جهد العمل: الجهد المستقر ± 15 فولت ، المقاومة الداخلية للملف 20 Ω (انظر الجدول 1-2 للحصول على التفاصيل)

 

 

تيار الإخراج: (القيمة المقدرة)

 

 

(3) الجهد المطلوب لأخذ العينات: 5V

 

 

احسب ما إذا كان التيار المقاس وفولطية أخذ العينات مناسبين

 

 

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)

 

 

من المعروف من نتائج الحساب أعلاه أنه تم استيفاء متطلبات (1) و (3).

 

 

9. وصف ومثال لجهاز استشعار الجهد التعويض المغناطيسي

 

 

يحتوي مستشعر الجهد Lv50-p على المقاومة الكهربائية الأولية والثانوية ≥ 4000vrms (50hz.1min) ، والتي تُستخدم لقياس الجهد المستمر والتيار المتردد والنبض.عند قياس الجهد ، وفقًا لتصنيف الجهد ، يتم توصيل المقاوم المحدد الحالي في سلسلة في الجانب الأساسي + طرف HT ، أي أن الجهد المقاس يحصل على التيار الجانبي الأساسي من خلال المقاوم

 

 

U1 / r1 = I1 ، R1 = u1 / 10ma (K Ω) ، يجب أن تكون قوة المقاومة أكبر بمقدار 2 ~ 4 مرات من القيمة المحسوبة ، ويجب أن تكون دقة المقاومة ≤ ± 0.5٪.يمكن طلب المقاوم لطاقة الجرح السلكي الدقيق R1 من قبل الشركة المصنعة.

 

 

10. طريقة الأسلاك لجهاز الاستشعار الحالي

 

 

(1) يظهر الرسم التخطيطي للأسلاك الخاصة بمستشعر التيار للفحص المباشر (بدون تضخيم) في الشكل 1-7.

 

 

(أ) يوضح الشكل اتصال من النوع p (نوع دبوس اللوحة المطبوعة) ، (ب) يوضح الشكل اتصال من النوع C (نوع قابس المقبس) ، يمثل vn VN جهد خرج القاعة.

 

 

(2) يظهر الرسم التخطيطي للأسلاك لمستشعر التيار المضخم للفحص المباشر في الشكل 1-8.

 

 

(أ) الرقم هو اتصال من النوع p ، (ب) الرقم هو اتصال من النوع C ، حيث يمثل U0 جهد الخرج ويمثل RL مقاومة الحمل.

 

 

(3) يظهر مخطط الأسلاك لمستشعر تيار التعويض المغناطيسي في الشكل 1-9.

 

 

(أ) يوضح الشكل اتصال من النوع p ، (ب) يوضح الشكل اتصال من النوع C (لاحظ أن الدبوس الثالث للمقبس ذو الأربعة أسنان هو دبوس فارغ)

 

 

تتوافق طريقة توصيل دبوس اللوحة المطبوعة للمستشعرات الثلاثة المذكورة أعلاه مع طريقة ترتيب الكائن الحقيقي ، كما أن طريقة توصيل قابس المقبس تتوافق أيضًا مع طريقة ترتيب الكائن الحقيقي ، وذلك لتجنب أخطاء الأسلاك.

 

 

في مخطط الأسلاك أعلاه ، يحتوي التيار المقاس I1 للدائرة الرئيسية على سهم في الفتحة لإظهار الاتجاه الإيجابي للتيار ، كما يتم تمييز الاتجاه الإيجابي للتيار على الغلاف المادي.هذا لأن المستشعر الحالي ينص على أن الاتجاه الإيجابي للتيار المقاس I1 له نفس قطبية تيار الخرج I2.هذا مهم في الكشف عن التيار المتردد ثلاثي الطور أو اكتشاف التيار المستمر متعدد القنوات.

 

 

11. تعمل امدادات الطاقة من استشعار التيار والجهد

 

 

المستشعر الحالي عبارة عن وحدة نشطة ، مثل أجهزة القاعة ومضخمات التشغيل وأنابيب الطاقة النهائية ، والتي تحتاج جميعها إلى مصدر طاقة عاملة واستهلاك للطاقة.الشكل 1-10 هو رسم تخطيطي عملي لمصدر طاقة عمل نموذجي.

 

 

(1) يتم توصيل الطرف الأرضي الناتج مركزيًا بالتحليل الكهربائي الكبير لتقليل الضوضاء.

 

 

(2) بت السعة UF ، الصمام الثنائي 1N4004.

 

 

(3) المحول يعتمد على استهلاك الطاقة لجهاز الاستشعار.

 

 

(4) تيار عمل المستشعر.

 

 

التفتيش المباشر (بدون تضخيم) استهلاك الطاقة: * 5mA ؛الكشف المباشر عن استهلاك الطاقة للتضخيم: * كبير ± 20mA ؛استهلاك طاقة التعويض المغناطيسي: 20 + تيار الإخراج * استهلاك كبير لتيار العمل 20 + ضعف التيار الناتج.يمكن حساب استهلاك الطاقة وفقًا لتيار العمل المستهلك.

 

 

12. احتياطات استخدام مجسات التيار والجهد

 

 

(1) يجب أن يختار المستشعر الحالي بشكل صحيح منتجات ذات مواصفات مختلفة وفقًا للقيمة الفعالة المقدرة للتيار المقاس.إذا تجاوز التيار المقاس الحد لفترة طويلة ، فسوف يتلف أنبوب مضخم الطاقة للقطب النهائي (بالإشارة إلى نوع التعويض المغناطيسي).بشكل عام ، يجب ألا تتجاوز مدة ضعف التيار الزائد دقيقة واحدة.

 

 

(2) يجب توصيل مستشعر الجهد بمقاوم محدد للتيار R1 في سلسلة على الجانب الأساسي وفقًا لتعليمات المنتج ، بحيث يمكن للجانب الأساسي الحصول على التيار المقنن.بشكل عام ، يجب ألا تتجاوز مدة الجهد الزائد المزدوج دقيقة واحدة.

 

 

(3) يتم الحصول على الدقة الجيدة لمستشعر التيار والجهد بشرط التصنيف الجانبي الأساسي ، لذلك عندما يكون التيار المقاس أعلى من القيمة المقدرة لجهاز الاستشعار الحالي ، يجب اختيار المستشعر الكبير المقابل ؛عندما يكون الجهد المقاس أعلى من القيمة المقدرة لمستشعر الجهد ، يجب إعادة ضبط مقاومة الحد الحالية.عندما يكون التيار المقاس أقل من 1/2 القيمة المقدرة ، من أجل الحصول على دقة جيدة ، يمكن استخدام طريقة المنعطفات المتعددة.

 

 

(4) يمكن لأجهزة الاستشعار مع عزل 3KV وتحمل الجهد أن تعمل بشكل طبيعي في أنظمة التيار المتردد 1kV وما دون وأنظمة التيار المستمر 1.5kV أو أقل لفترة طويلة.يمكن أن تعمل مستشعرات 6kV بشكل طبيعي في أنظمة التيار المتردد 2KV وأقل وأنظمة DC 2.5KV وأقل لفترة طويلة.احرص على عدم استخدامها تحت الضغط الزائد.

 

 

(5) عند استخدامه على الأجهزة التي تتطلب خصائص ديناميكية جيدة ، * من السهل استخدام قضيب توزيع واحد من الألومنيوم النحاسي ويتزامن مع الفتحة.سيؤثر استبدال المنعطفات الصغيرة أو أكثر بأخرى كبيرة على الخصائص الديناميكية.

 

 

(6) عند استخدامه في نظام التيار المستمر عالي التيار ، إذا كان مصدر طاقة التشغيل عبارة عن دائرة مفتوحة أو معيب لسبب ما ، فإن اللب الحديدي سينتج بقايا كبيرة ، والتي تستحق الاهتمام.الثبات يؤثر على الدقة.تتمثل طريقة إزالة المغناطيسية في تشغيل التيار المتردد في الجانب الأساسي دون إضافة مصدر طاقة عامل وتقليل قيمته تدريجيًا.

 

 

(7) قدرة المجال المغناطيسي الخارجي للمستشعر هي: تيار 5 ~ 10 سم بعيدًا عن المستشعر ، وهو أكثر من ضعف القيمة الحالية للجانب الأصلي للمستشعر ، ويمكن مقاومة تداخل المجال المغناطيسي المتولد.عند توصيل تيار عالي ثلاثي الطور ، يجب أن تكون المسافة بين المراحل أكبر من 5 ~ 10 سم.

 

 

(8) من أجل جعل المستشعر يعمل في حالة قياس جيدة ، يجب استخدام مصدر طاقة منظم نموذجي بسيط تم تقديمه في الشكل 1-10.

 

 

(9) تجعل نقطة التشبع المغناطيسي ونقطة تشبع الدائرة لجهاز الاستشعار قدرة تحميل زائدة قوية ، لكن سعة التحميل الزائد محدودة بالوقت.عند اختبار سعة التحميل الزائد ، يجب ألا يتجاوز تيار الحمل الزائد أكثر من مرتين دقيقة واحدة.

 

 

(10) يجب ألا تتجاوز درجة حرارة ناقل التيار الأساسي 85 درجة مئوية ، والتي تحددها خصائص اللدائن الهندسية ABS.المستخدمين لديهم متطلبات خاصة ويمكنهم اختيار مواد بلاستيكية ذات درجة حرارة عالية كغطاء.

 

 

13. مزايا جهاز الاستشعار الحالي قيد الاستخدام

 

 

(1) كشف عدم الاتصال.في إعادة بناء المعدات المستوردة والتحول التقني للمعدات القديمة ، يظهر تفوق قياس عدم الاتصال ؛يمكن قياس القيمة الحالية دون أي تغيير في الأسلاك الكهربائية للجهاز الأصلي.

 

 

(2) عيب استخدام التحويلة هو أنه لا يمكن عزلها كهربائيًا ، وهناك أيضًا فقد في الإدخال.كلما زاد التيار ، زادت الخسارة ، وزاد الحجم.وجد الناس أيضًا أن التحويلة لها محاثة حتمية عند اكتشاف التردد العالي والتيار العالي ، ولا يمكنها حقًا نقل شكل الموجة الحالية المقاسة ، ناهيك عن نوع الموجة غير الجيبية.يقضي مستشعر التيار تمامًا على عيوب التحويلة المذكورة أعلاه ، ويمكن أن تكون الدقة وقيمة جهد الخرج مماثلة لتلك الخاصة بالتحويلة ، مثل مستوى الدقة 0.5 و 1.0 ومستوى جهد الخرج 50 و 75 مللي فولت و 100 مللي فولت.

 

 

(3) إنه مناسب جدًا للاستخدام.خذ مستشعر تيار lt100-c ، وقم بتوصيل مقياس تناظري 100mA أو مقياس رقمي متعدد في سلسلة عند الطرف M والنهاية الصفرية لمصدر الطاقة ، وقم بتوصيل مصدر الطاقة العامل ، ثم ضع المستشعر على دائرة الأسلاك ، بحيث يكون التيار يمكن عرض قيمة الدائرة الرئيسية 0 ~ 100A بدقة.

 

 

(4) على الرغم من أن محول التيار والجهد التقليدي يحتوي على العديد من مستويات التيار والجهد العاملة ولديه دقة عالية تحت تردد العمل الجيبي المحدد ، إلا أنه يمكن أن يتكيف مع نطاق تردد ضيق للغاية ولا يمكنه نقل التيار المستمر.بالإضافة إلى ذلك ، يوجد تيار مثير أثناء التشغيل ، لذلك هذا جهاز استقرائي ، لذا فإن وقت استجابته لا يمكن أن يكون سوى عشرات المللي ثانية.كما نعلم جميعًا ، بمجرد أن يكون الجانب الثانوي للمحول الحالي هو دائرة مفتوحة ، فإنه سينتج عنه مخاطر عالية الجهد.عند استخدام كشف الحواسيب الصغيرة ، يلزم الحصول على إشارة متعددة القنوات.يبحث الناس عن طريقة لعزل وجمع الإشارات


الوقت ما بعد: يوليو 06-2022