Cảm biến dòng điện là gì? Các loại cảm biến dòng điện trên thị trường

Trong kỹ thuật điện, cảm biến dòng điện là một trong những kỹ thuật được sử dụng để đo dòng điện. Việc đo các phạm vi dòng điện từ picoampe đến hàng chục ngàn ampe. Việc lựa chọn một phương pháp cảm biến dòng CT phụ thuộc vào các yêu cầu như cường độ, độ chính xác, băng thông, độ bền, chi phí, cách ly hoặc kích thước. Giá trị dòng điện có thể được hiển thị trực tiếp bởi đồng hồ ampe hoặc được chuyển đổi sang dạng kỹ thuật số để sử dụng bởi hệ thống giám sát hoặc điều khiển.

Các kỹ thuật cảm biến dòng điện bao gồm điện trở shunt, máy biến dòng và cuộn Rogowski, biến dòng Hall ra analog 4-20mA đầu dò dựa trên từ trường và các loại khác…

Cảm biến dòng điện là gì?

Cảm biến dòng điện AC DC của Seneca Italy
Cảm biến dòng điện AC DC của Seneca Italy

Các cảm biến dòng điện, thường được gọi là máy biến dòng hoặc CT dòng, là các thiết bị đo dòng điện chạy qua dây bằng cách sử dụng từ trường để phát hiện dòng điện và tạo ra tỷ lệ ở đầu ra. Chúng được sử dụng với cả dòng điện AC và DC. Các cảm biến dòng cho phép chúng ta có thể đo dòng điện một cách thụ động, mà không làm gián đoạn mạch theo bất kỳ cách nào. Chúng được đặt xung quanh dây dẫn mà chúng ta muốn đo dòng điện.

Máy biến dòng hiện nay rất cần thiết trong nhiều ứng dụng. Chẳng hạn, chúng thường được sử dụng trong đo lường nguồn để xác định mức sử dụng năng lượng của những người thuê nhà. Cảm biến dòng CT cũng có thể giúp điều chỉnh thuận tiện bằng cách cung cấp thông tin về nguồn điện đang được sử dụng và khi nào để giảm chi phí và tăng hiệu quả.

Nguyên lý cảm biến dòng điện

Khi dòng điện chạy qua một dây dẫn, nó tạo ra một từ trường tỷ lệ xung quanh dây dẫn. Máy biến dòng sử dụng từ trường này để đo dòng điện.

Nếu CT dòng được thiết kế để đo dòng điện xoay chiều, công nghệ cảm ứng thường được sử dụng. Dòng điện xoay chiều thay đổi, khiến từ trường thay đổi liên tục. Trong một cảm biến dòng xoay chiều, dây được quấn quanh lõi. Từ trường được tạo ra bởi dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra một dòng điện hoặc điện áp tỷ lệ trong dây nằm trong cảm biến dòng. Sau đó, cảm biến sẽ tạo ra một điện áp hoặc dòng điện nhất định mà một đồng hồ được kết nối với cảm biến có thể đọc và chuyển thành dòng điện chạy qua dây dẫn.

Nguyên lý cảm biến dòng điện
Nguyên lý cảm biến dòng điện

Ví dụ, bạn có một máy biến dòng tạo ra 333mV (333mV là đầu ra chung cho CT dòng) khi dòng điện qua dây dẫn ở mức 400A. Nghĩa là khi đo dòng điện qua dây dẫn trong khoảng 400A thì đầu ra sẽ được tính toán theo tỉ lệ tương ứng ở giá trị ngõ ra.

Các cảm biến mà dòng điện tăng lên hoặc giảm xuống thường được gọi là máy biến dòng. Các cảm biến thường bao gồm hai cuộn dây. Cuộn dây mà dòng điện đi qua được gọi là cuộn sơ cấp và cuộn dây có điện áp cảm ứng được gọi là cuộn thứ cấp. Tỷ số lần lượt của máy biến dòng là số vòng trong cuộn thứ cấp chia cho số vòng trong cuộn sơ cấp. Tỷ lệ này xác định xem một máy biến dòng tăng hay giảm.

Cảm biến Hall đo dòng điện

Cảm biến hall đo dòng điện có khả năng đo cả dòng điện AC và DC. Cảm biến Hall bao gồm lõi, thiết bị hiệu ứng Hall và mạch điều hòa tín hiệu. Cảm biến CT dòng này hoạt động dựa trên hiệu ứng Hall.

Cảm biến dòng điện Rogowski | Seneca - Italy
Cảm biến Hall Rogowski | Seneca – Italy

Hiệu ứng Hall là một hiện tượng được phát hiện bởi Edwin Hall vào năm 1879. Khi dòng điện di chuyển qua một dây dẫn, nó tạo ra từ trường. Nếu dây dẫn này được định vị trong một từ trường khác, từ trường do electron tạo ra di chuyển qua dây dẫn sẽ tương tác với từ trường bên ngoài làm cho các electron di chuyển sang một bên của dây dẫn. Điều này tạo ra một điện áp trên dây dẫn tỷ lệ thuận với lượng dòng điện chạy qua nó và có thể đo được.

Các loại cảm biến dòng điện

Các thiết bị này đều được sử dụng để đo dòng điện và hoạt động dựa trên cùng các nguyên tắc, nhưng có những khác biệt kỹ thuật khác biệt giữa chúng.

Về mặt kỹ thuật, máy biến dòng giảm dòng điện để có thể theo dõi hiệu quả và an toàn, trong khi đó cảm biến dòng điện là thuật ngữ chung cho thiết bị cảm nhận và đo dòng điện. Đầu dò chuyển đổi một đầu vào thành một đầu ra khác nhau. Chẳng hạn, chúng có thể chuyển đổi tín hiệu AC thành DC. Tuy nhiên, tất cả các thiết bị này hoạt động tương tự để đo dòng điện và tạo ra một đầu ra có thể đọc được bằng đồng hồ đo điện.

Sau đây là một số loại cảm biến dòng điện thường dùng trong môi trường công nghiệp:

Cảm biến dòng điện Rogowski

Cảm biến Hall Rogowski được xem là loại chính xác và dễ sử dụng nhất bởi các lý do :

  • Đo được dòng lên tới 20.000A
  • Độ chính xác cao
  • Có thể tháo – kẹp dễ dàng mà không cần dùng tháo dây nguồn động lực
  • Tương thích với tất cả các bộ chuyển đổi công suất và đồng hồ đo công suất Rogowski
  • Tháo lắp đơn giản
  • Cách điện giúp thao tác an toàn khi lắp đặt có nguồn điện
Cảm biến dòng điện Rogowski Seneca Italy
Cảm biến Rogowski của Seneca Italy có thể tháo – kẹp dễ dàng

Bộ cảm biến dòng Rogowski được sử dụng để có thể đo di động kiểm tra dòng điện, công suất của các nhà xưởng hoặc được dùng cho các tủ điện trung tâm của nhà máy. Do có độ chính xác cao, dễ thao tác nên giá thành chính là rào cản khi sử dụng. Đúng với câu nói ” tiền nào của đó ” các bạn ah.

Cảm biến dòng điện xoay chiều T201

Cảm biến dòng điện xoay chiều T201
Cảm biến dòng điện xoay chiều T201

Cảm biến dòng điện xoay chiều T201 được sử dụng cho các tải từ 40A trở xuống và chỉ dùng được cho dòng điện AC, còn dòng DC thì phải chọn loại khác phù hợp hơn. Biến dòng AC Model T201 có thể điều chỉnh được nhiều dãy đòng điện khác nhau để tăng độ chính xác khi sử dụng. Các dãy dòng điện T201 bao gồm :

  • 0-5A
  • 0-10A
  • 0-15A
  • 0-20A
  • 0-25A
  • 0-30A
  • 0-35A
  • 0-40A

Tín hiệu ngõ ra dạng 4-20mA tương ứng các dãy đo điện áp cài đặt trên T201. Tôi ví dụ rằng bạn đang sử dụng 0-15A thì bạn dễ dàng cài đặt 0-15A tương ứng với 4-20mA ngõ ra. Cách cài đặt hết sức đơn giản bằng 4 Switch trên mặt trước của T201. Các thông số cài đặt được mô tả chi tiết trong tài liệu của cảm biến dòng điện AC T201.

Cảm biến dòng điện DC

Cảm biến dòng điện DC | T201DCH100-LP Seneca Italy
Biến dòng analog DC | T201DCH100-LP Seneca Italy

Cảm biến dòng điện DC của Seneca – Italy có hai lựa chọn ra tín hiệu 4-20mA và Modbus RTU. Tùy theo tín hiệu ngõ ra mà chúng ta tùy chọn loại phù hợp :

  • T201DCH50-LP ( max 50A ), T201DCH100-LP ( max 100A ), T201DCH300-LP ( max 300A ) cho ra tín hiệu 4-20mA
  • Còn T201DCH50-MU ( max 50A ), T201DCH100-MU ( max 100A ), T201DCH300-MU ( max 300A ), T201DCH600-MU ( max 600A ) cho ra tín hiệu Modbus RTU và 0-10V

Có một điểm đặc biệt rằng, cảm biến dòng DC của Seneca vừa có thể dùng được cho dòng AC và DC. Như vậy, với các dòng tải nhỏ hơn 600A chúng ta đều dùng được các họ cảm biến dòng điện T201 Series của Seneca.

Ứng dụng của cảm biến dòng điện

Một trong những ứng dụng được sử dụng phổ biến nhất đó chính là dùng biến dòng analog T201DCH300-LP với dòng tải 0-300A để điều khiển trực tiếp biến tần. Biến tần sẽ tự điều chỉnh tốc độ theo tín hiệu của T201DCH300-LP truyền về. Khi tải tăng thì biến tần sẽ tự tăng tần số để motor chạy nhanh hơn và ngược lại.

Ứng dụng cảm biến dòng T201DCH300-LP điều khiển biến tần
Ứng dụng biến dòng T201DCH300-LP điều khiển biến tần

Ngoài ra, một trong những ứng dụng cơ bản nhất chính là hiển thị dòng điện của hệ thống tủ điện bằng màn hình hiển thị hoặc truyền về PLC để giám sát và điều khiển thông qua tín hiệu analog 4-20mA, 0-10V hoặc modbus RTU.

Như vậy, chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về cảm biến dòng điện là gì; các loại cảm biến dòng điện. Cũng như ứng dụng của chúng.

Các bạn có bất kỳ câu hỏi nào, hãy để lại nội dung ở phần bình luận bên dưới nhé!

Hy vọng nhận được những đóng góp và chia sẻ của các bạn! 

Chúc mọi người thành công !

Kỹ sư Cơ – Điện Tử
Nguyễn Minh Hòa
Mobi : 097879.5566
Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn



Bài viết liên quan

Cài đặt kết nối modbus TCP-IP với modbus poll Kết Nối Modbus TCP-IP Thông Qua Gateway R-KEY-LT

Trong bài viết này mình sẽ hướng dẫn cách kết nối và cách đọc modbus TCP-IP một cách chi tiết cho các anh em nào đang tìm hiểu về chuẩn truyền thông modbus RTU hoặc modbus TCP-IP. Lúc đầu mình tìm hiểu về cách giao tiếp của các chuẩn truyền thông khá là vất cả…

cảm biến điện dung Cảm biến điện dung là gì ? | Cấu tạo – Nguyên lý – Ứng dụng

Cảm biến điện dung là gì ? Trong lĩnh vực kỹ thuật, cảm biến được ứng dụng là một trong những thiết bị không thể nào thiếu trong việc đo lường. Bởi vì chúng mang lại độ chính xác cao, hệ thống tự động hóa, chuẩn xác. Mỗi loại cảm biến có đặc điểm và…

Profinet là gì ? Giao thức truyền thông công nghiệp Truyền thông Profinet là gì ? Ứng dụng trong công nghiệp

Profinet là gì ? Sự phát triển công nghệ thời đại số của các doanh nghiệp, bao gồm việc kết nối mạng ở tất cả các lĩnh vực nói chung, giữa IT (Information Technology) và OT (Operational Technology) nói riêng, đang mở ra những xu hướng và tiềm năng lớn. PROFINET là tiêu chuẩn truyền…