Снос зданий:
ecosnos.ru
Главная  Микромагнитоэлектроника: направление технологии 

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 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 [ 73 ] 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122

Приняв безопасным расстояние 1=10 мм, результаты расчета сведем в таблицу 5.20.

Таблица 5.20. Результаты расчета индукции рассеянного магнитного поля

Ток Ii Д

1000

Индукция, в, м

0,02

Если сила тока в проводнике мала для получения необходимого сигнала на выходе ПМП, последний помещается в воздушный зазор 5 концентратора магнитного поля, охватьшающего проводник с током. (Рис. 5.89.а, б). Обычно концентратор вьшолняется из ферромагнитных материалов с узкой петлей гистерезиса (электротехнические стали, пермаллой, феррит и пр.).

Преобразователь

Проводник с током

т У- ~ \ ст



Рж. 5.89. Измерение тока при использовании: а - концентратора магнитного поля; б - концентратора и

токовой обмотки

Магнитная индукция в воздушном зазоре при пренебрежении потоками рассеяния определяется из вьфажения:

2= Ol

(5.18)

где - магнитная проницаемость материала концентратора магнитного поля; 5 - длина воздушного зазора;

- средняя длина магнитной силовой линии концентратора.

Если с: 1 ОСк/ , можно пренебречс составляющей отпределяться вьфажением: /

, тогда индукция в воздупшом зазоре будет

(5.19)

При измерении относительно малых токов (до 10 А) можно использовать конструкцию, приведенную на рис. 5.89.6. В этом случае измеряемый ток пропускают через токовую обмотку Ю. Индукция в воздупшом зазоре 5 определяется по формуле:

(5.20)

где п - число витков в токовой обмотке Ю.

При этом площадь сечения проводника в токовой обмотке Ю при максимальном измеряемом токе

рассчитьтается по формуле: 1 так

(5.21)

где j - плотность тока, равная 5 А/мм;

Imax

I - максимальное значение измеряемого тока, А.



(5.22)

Используя формулы (5.18...5.22) при воздушном зазоре 5=1 мм полученные значения В сведём в таблицу 5.21.

Таблица 5.21. Результаты расчета индукции в зазоре 5 = 1 мм

Количествовитков в токовой катушке

Ток в обмотке, А / индукция в зазоре, мТл

1000

1 виток

1,26

6,29

12,6

62,9

1257

3 витка

18,9

37,7

1886

3771

5 витков

31,4

62,9

3143

6285

Диаметр провода в обмотке, мм

11,3

В связи с тем, что потоки рассеяния и магнитная проницаемость Pj. материала концентратора являются функциями магнитной индукции, связь между измеряемым током и индукцией В в воздушном зазоре в той или иной мере отклоняется от линейной, чем и регламентируется погрешность бесконтактного измерения тока или напряжения.

Индукция В в воздушном зазоре тороидального сердечника также зависит и от свойств применяемых ферромагнитных материалов. Нарис. 5.90 в качестве примера приведены характеристики двух магнитопроводов, изготовленных из ленточного пермаллоя и феррита. [17]

В,мТл В,мТл



Рж. 5.90. Графики индукции в зазоре для колец: а-из пермаллоя; б-из феррита

Но виду выходного сигнала датчики тока можно условно разделить на две группы:

линейные датчики - (Linear Current Sensors);

цифровые датчики- (Digital Current Sensors).

Сигнал на выходе линейного датчика пропорционален измеряемому току. Алгоритм работы линейного датчика понятен из рис. 5.91 .а. У современных моделей датчиков, имеюпщх встроенные схемы АНН, выходной сигнал может представляться и в цифровой форме.

гшг

Аналоговая схема усиления и обработки сигнала

О

Цифровая схема усиления обработки сигнала

(тп. срдб.

изммин. изммдкс.

Рис. 5.91. Упрощенная структурная схема и выходная характеристика: а - линейного; б - цифрового

датчика тока

На выходе цифрового датчика формируется стандартный сигнал в виде логического О или логической 1 (см. рис. 5.91.6). Причем у большинства датчиков сигнал в виде логической 1 вьщается при достижении измеряемым током предельного (заданного) значения. У некоторых моделей датчиков сигнал может представляться в инверсной форме.

Выходной сигнал, вьщаваемый в виде О или 1, может использоваться как для индикации, так и для управления последующими элементами систем автоматического управления.

Цифровые датчики часто назьшают датчиками предельного тока.

Диаметр провода d в обмотке определяется из вьфажепия:



5.7.2. Схемотехника магнитных датчиков тока и напряжения

Схемотехника бесконтактных магнитных датчиков тока и напряжения определяется назначением и условиями эксплуатации прибора, а также технологическими возможностями производителя, стоимостью изготовления и др. факторами.

Исследование особенностей схемотехники бесконтактных датчиков тока и напряжения представляет собой специальную задачу, а потому подробно не рассматривается в настоящей работе.

Наибольшее распространение получили две разновидности структурных схем датчиков: схема прямого преобразования и компенсационная схема.

Схемы прямого преобразования

Упрощенный вариант схемы датчика тока с нрямьпл преобразованием представлен на рис. 5.92. Эта схема достаточно проста и не требует особых пояснений. Измеряемый ток, проходя через токовую обмотку, возбуждает в зазоре магнитопровода поле определённой величины. Иод воздействием индукции магнитного поля в НМН возникает сигнал, который усиливается и поступает на выход датчика.

-,-O+Un


Прсобразоватслт-

магшггного поля

Схема

усиления

Выход

сигнала

преобразователя

магнитного

Общий

Рис. 5.92. Упрощенный вариант схема датчика тока с прямым преобразованием

На рис. 5.93 приведена упрощенная схема датчика напряжения. Эта схема отличается от схемы датчика тока тем, что при измерении напряжения токовая обмотка подключается к шинам 1 и 2 через резистор R1. (В зарубежной литературе резистор R1 часто назьшают первичньпй ).

Рис. 5.93. Упрощенный вариант схемы датчика напряжения с прямым преобразованием


Преобразователь|- магнитного ШШ

Схема усиления сигнала преобразователя магнитного поля

Выход

Общий

Шина 2

В датчиках, реализованным по схеме прямого преобразования, как правило, используется выход по напряжению .

Компенсационная схема измерения тока

Компенсационную схему используют при необходимости повьппения точности измерения и улучшения линейности характеристики преобразования. Такая схема часто назьшается схемой с противовключением . Упрощенный вариант компенсационной схемы приведен на рис.5.94.

Рис. 5.94. Компенсационная схема измерения тока: cOj - токовая обмотка; со - компенсационная обмотка

Ч о



: Ш

п

Усилитель



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 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 [ 73 ] 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122