Программа Сервисный Центр
0

Недорогой токовый монитор для высоковольтных цепей постоянного тока


При необходимости измерения больших постоянных токов для обнаружения перегрузок и защиты цепей, разработчики часто используют либо резисторы в качестве токовых шунтов, либо тороидальные сердечники с датчиками магнитного поля на основе эффекта Холла. Обоим методом присущи недостатки. К примеру, при измерении тока в 20 А с помощью резистора 10 мОм на резисторе будет рассеиваться мощность 4 Вт, которая будет потеряна в виде тепла. С другой стоны, датчик на эффекте Холла обеспечивает точное измерение тока и имеет высокий КПД, однако для простых систем контроля тока он слишком дорог.

Предлагается недорогая экономичная схема, которая может с успехом использоваться для контроля постоянного тока в случаях, не требующих очень высокой точности измерений. Своеобразным дополнительным бонусом этого решения является возможность использования дросселя входного фильтра DC/DC преобразователя в качестве датчика тока измерительной цепи. Работа схемы основана на том, что магнитная проницаемость ферритового сердечника уменьшается по мере приближения сердечника к насыщению (Рисунок 1). Форма и значения кривой, описывающей эту зависимость, определяются характеристиками материала сердечника и наличием в нем воздушного зазора.

Недорогой токовый монитор для высоковольтных цепей постоянного тока
Рисунок 1.Кривая намагниченности (B-H) показывает, что увеличение
тока в обмотке индуктивности приводит к увеличению
напряженности магнитного поля H. Когда увеличение плотности
магнитного потока B прекращается, это означает, что
магнитный материал сердечника достиг насыщения.

Магнитная проницаемость сердечника зависит от уровня магнитного потока в ферритовом материале, из которого он изготовлен, и который, в свою очередь, зависит от величины тока, протекающего через обмотку сердечника. Для измерения проницаемости сердечника в этой схеме используется простой LC-генератор. Измеряемый ток проходит через первичную обмотку трансформатора, содержащую один или несколько витков. Многовитковая вторичная обмотка служит индуктивностью L, определяющей резонансную частоту генератора.

Недорогой токовый монитор для высоковольтных цепей постоянного тока
Рисунок 2.Изменение постоянного тока, протекающего через виток первичной обмотки,
изменяет индуктивность вторичной обмотки трансформатора T1, благодаря
чему, в свою очередь, изменяется выходная частота генератора.

Теоретически, для предлагаемой схемы подойдет любой LC-генератор, но на практике обмотка, используемая для измерения тока, имеет весьма низкий импеданс, демпфирующий колебательный контур. В некоторых схемах генераторов это вызывает проблемы с запуском и стабильностью. Из всех испытанных схем генераторов наилучшим оказался вариант, приведенный на Рисунке 2. К сожалению, имеется целый ряд факторов, влияющих на магнитную проницаемость сердечника, которая, в свою очередь, влияет на стабильность частоты генератора и ограничивает сферу применимости предложенного решения приложениями невысокой точности.

Недорогой токовый монитор для высоковольтных цепей постоянного тока
Рисунок 3.Зависимость частоты генератора от тока для трех
тороидальных сердечников разных производителей,
показывающая влияние характеристик сердечников на
линейность по частоте и относительную
чувствительность.

Рисунок 3 иллюстрирует зависимость частоты генератора от тока первичной обмотки для ферритовых сердечников трех производителей при идентичных размерах сердечников и одинаковом количестве витков вторичной обмотки. Для лучшей линейности необходимо использовать сердечники из материалов с низким гистерезисом. В схеме могут использоваться сердечники практически любых размеров и из любых ферритовых материалов, но при этом потребуется не только оптимизация числа витков обмотки индуктивности контура генератора, но и оптимизация первичной обмотки. В случае, когда заданный ток вызывает насыщение сердечника еще до достижения уровня перегрузки, необходимо увеличить зазор в сердечнике, если, конечно, он в нем имеется. Для повышения качественных характеристик и линейности измерений можно использовать более совершенную схему с обратной связью [1].

Примечание редакции:

По имеющимся сведениям, эта идея впервые была опубликована в журнале Electronics World + Wireless World, July 1993, Автор: Г. Мирский (G. Mirsky), Москва, Российская Федерация.

Ссылки

  • Nell, Susanne, «Improved current monitor delivers proportional-voltage output,» EDN, Jan 19, 2006, pg 84.
  • Хотите получать уведомления о выходе новых материалов на сайте?
    Подпишитесь на рассылку!

     
     
    Информация
    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
     
    Обратная связь

    Наши партнеры

     

    Опросы

    Есть ли справедливость в жизни?
    Конечно есть, уверен!
    Вроде как должна быть, но...
    Затрудняюсь ответить...
    Какая справедливость? О чем Вы?
    Эх.., нет правды на свете!

     

    Облако тегов

    Требуется для просмотраFlash Player 9 или выше.

    Показать все теги
     

    Календарь публикаций

    «    Декабрь 2016    »
    ПнВтСрЧтПтСбВс
     
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    18
    19
    20
    21
    22
    23
    24
    25
    26
    27
    28
    29
    30
    31
     
     

    Архив новостей

    Декабрь 2016 (5)
    Ноябрь 2016 (42)
    Октябрь 2016 (34)
    Сентябрь 2016 (38)
    Август 2016 (34)
    Июль 2016 (36)
     
    Наверх Сервисные мануалы Даташиты Ремонт LCD, ЖК телевизоров LG Samsung Скрипт программы "Сервисный центр"