Датчики тока и напряжения

метки: Датчик, Напряжение, Интегральный, Токовый, Эффект, Рисунок, Расчет, Курсовой

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Новосибирский государственный технический университет»

Кафедра электротехнических комплексов

Реферат

Дисциплина: «Электромеханические системы»

Тема: Датчики тока и напряжения

Подготовил: , Студент группы ЭМ-14 , Николенко М.Н. , Преподаватель: Калугин М.В. , Новосибирск

2015 г.

Достоверное измерение токов и напряжений в энергетическом и управляющем оборудовании является важным аспектом обеспечения высокой надёжности и безопасности промышленных систем и электронных приборов. Специализированные датчики также применяются для определения разбаланса токов, мониторинга и диагностики цепей, запуска схем защиты, обнаружения отказов электрооборудования и аварийных состояний различных типов нагрузки.

Существует множество методов измерения тока, однако в промышленности наиболее широко применяются три: резистивный, на основе эффекта Холла и трансформатора тока.

Датчики тока, реализованные на базе указанных методов, имеют свои достоинства и недостатки, определяющие области их применения.

Резистивные датчики — самые дешёвые, линейные и точные. Однако им присущи потери, вносимые в цепь измерения, отсутствие гальванической развязки, ограничение полосы пропускания, обусловленное паразитной индуктивностью большинства мощных резисторов, а также саморазогрев и термоЭДС при больших токах, снижающие точность измерения. Низкоиндуктивные измерительные резисторы могут быть использованы для измерения токов в диапазоне частот до нескольких мегагерц. Для усиления или обработки напряжения, выделяющегося на токочувствительном резисторе, необходим дифференциальный усилитель или компаратор (рисунок 1), обладающий достаточным КОСС, особенно вблизи питающих напряжений.

В качестве прецизионного сопротивления часто используют шунт, пример исполнения которого представлен на рисунке 2.

Рисунок 1 — Включение измерительного резистора в цепь измеряемого тока , Рисунок 2 — Шунт , Шунты имеют класс точности, номинальное сопротивление, номинальные ток и напряжение. , Это недорогие точные элементы, позволяющие работать как с постоянным, так и с переменным током. , Датчики на основе трансформатора тока

Измерительный трансформамтор томка — трансформатор, предназначенный для преобразования тока до значения, удобного для измерения.

Датчики перемещения

... Рисунок 3). Важным достоинством большинства оптических датчиков является возможность производить бесконтактные измерения, кроме того такие датчики обычно довольно точны и имеют высокое быстродействие. Рисунок 3 - Оптический датчик ... электрическим выходным сигналом, пропорциональным углу наклона датчика. В качестве основных можно считать ... объём, что усилит вихревые токи и индукцию вторичного магнитного ...

Схема подключения трансформатора тока представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 — Схема подключения трансформатора тока

Первичная обмотка трансформатора тока (1) включается последовательно в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную (3) включаются измерительные приборы. Цифрой (2) обозначен сердечник трансформатора.

Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке:

где — коэффициент трансформации.

Достоинством таких датчиков является то, что они обеспечивают гальваническую развязку с высоким пробивным напряжением. А также отсутствие необходимости в внешнем источнике питания.

Однако такие датчики не работают с постоянным током, и даже переменный ток должен быть номинальной частоты, выбираемой при конструировании датчика. Также постоянная составляющая тока вызывает насыщение сердечника, что вызывает снижение точности.

Датчики тока, основанные на эффекте Холла

Эффект Холла заключается в следующем: если пластинку, вдоль которой протекает ток, поместить в перпендикулярное к ней магнитное поле, как показано на рисунке 4, то между параллельными току гранями возникнет разность потенциалов из-за отклонения движущихся электронов под действием силы Лоренца. Напряжение на выходе, зависит от магнитного потока, пронизывающего пластинку.

Рисунок 4 — Эффект Холла

датчик ток напряжение

На этом принципе разработаны два типа датчиков.

Датчик Холла разомкнутого типа (прямого измерения).

, Схематическое изображение принципа работы датчика Холла разомкнутого типа представлено на рисунке 5. , Рисунок 5 — Датчик Холла разомкнутого типа

Датчик Холла помещен в разомкнутый тороид, в котором наводится индукция от измеряемого тока. Напряжение на выходе пропорционально измеряемому току.

В таком датчике может наступить насыщение тороида. Датчик обеспечивает хорошую полосу пропускания, но уже чем у резистивных датчиков. Имеет паразитное напряжение смещение нуля.

Датчик Хола замкнутого типа (компенсационного типа)

Схематическое изображение принципа работы датчика Холла замкнутого типа представлено на рисунке 6. , Рисунок 6 — Датчик тока замкнутого типа

В таких датчиках добавлена обратная связь по току. Т.е. на тороид наматывают вторичную обмотку, по которой протекает ток, пропорциональный измеряемому, компенсируя наводимую индукцию. Т.о. тороид никогда не насыщается, а ток вторичной цепи полностью повторяет измеряемый ток, который при необходимости легко преобразуется в напряжение измерительным сопротивлением. Такой датчик имеет значительно большую широту пропускания и более высокую точность.

Датчики Холла могут работать как с переменным, так и с постоянным током, и обеспечивают гальваническую развязку. Недостатком является необходимость источника питания.

В таблице 1 представлены основные характеристики перечисленных методов измерения.

Таблица 1 — Сравнительные характеристики методов измерения тока

Для измерения напряжения использую измерительный трансформатор напряжения, конструкция которого ничем не отличается от понижающего трансформатора. Плюсы и минусы такие же что у трансформатора тока, описанного ранее.

Датчики влажности

... : измерительный прибор, предназначенный для измерения одной или нескольких величин влажности газов. 3 Гигрограф: регистрирующий измерительный прибор, предназначенный для непрерывной записи значений величин влажности газов. 4 Датчик влажности; датчик: первичный измерительный преобразователь величин влажности в другие ...

Они высоко распространен в электроснабжении, потому что в этой области сеть имеет постоянную частоту и присутствует необходимость измерять высокие напряжения.

Также напряжение можно измерить датчиками напряжения, основанные на эффекте Холла.

Схематическое изображение измерения напряжения датчиком Холла замкнутого типа представлено на рисунке 7. , Рисунок 7 — Измерение напряжения датчиком Холла замкнутого типа

Это тот же датчик тока Холла, первичная катушка которого подключена к токоснижающему резистору параллельно цепи с измеряемым напряжением. Токоснижающий резистор может быть как встроенным так и внешним. Первичная катушка имеет большое количество витков, чтобы мерить эти малые токи входной цепи.

Подобные документы

• Геометрия эксперимента по наблюдению эффекта Холла. Идеальный датчик Холла, свойства и технология изготовления. Внутренняя схема линейного датчика Холла и график его характеристики преобразования. Конструкции датчиков тока. Расходомер, принцип действия.

  курсовая работа [998,0 K], добавлен 18.05.2012

• Расчет сопротивления внешнего шунта для измерения магнитоэлектрическим амперметром силового тока. Определение тока в антенне передатчика при помощи трансформатора тока высокой частоты. Вольтметры для измерения напряжения с относительной погрешностью.

  контрольная работа [160,4 K], добавлен 12.05.2013

• Краткая характеристика устройства ввода тока и напряжения. Методика построения преобразователя тока в напряжение. Фильтр низких частот. Устройство унифицированного сигнала. Расчет устройства ввода тока, выполненного на промежуточном трансформаторе тока.

  курсовая работа [144,0 K], добавлен 22.08.2011

• Параметры трансформатора тока (ТТ).

  Определение токовой погрешности. Схемы включения трансформатора тока, однофазного и трехфазного трансформатора напряжения. Первичная и вторичная обмотки ТТ. Определение номинального первичного и вторичного тока.

  практическая работа [710,9 K], добавлен 12.01.2010

• Объяснение эффекта Холла с помощью электронной теории. Эффект Холла в ферромагнетиках и полупроводниках. Датчик ЭДС Холла. Угол Холла. Постоянная Холла. Измерение эффекта Холла. Эффект Холла при примесной и собственной проводимости.

  курсовая работа [404,9 K], добавлен 06.02.2007

• Исследование неразветвленной и разветвленной электрических цепей постоянного тока. Расчет нелинейных цепей постоянного тока. Исследование работы линии электропередачи постоянного тока. Цепь переменного тока с последовательным соединением сопротивлений.

  13 стр., 6152 слов

  Измерительные трансформаторы тока и напряжения (2)

  ... трансформатора тока под нагрузкой. Высокое напряжение опасно для персонала и, кроме того, может привести к повреждению изоляции трансформатора тока. ... трансформаторы тока с классом точности с буквой S имеют нижний предел измерения первичного тока с допускаемой погрешностью 1 % от номинальной величины первичного тока. Трансформаторы тока ... работы трансформатора тока. Протекающий по первичной обмотке ток ...

  методичка [874,1 K], добавлен 22.12.2009

• Прямые и косвенные измерения напряжения и силы тока. Применение закона Ома. Зависимость результатов прямого и косвенного измерений от значения угла поворота регулятора. Определение абсолютной погрешности косвенного измерения величины постоянного тока.

  лабораторная работа [191,6 K], добавлен 25.01.2015