Ứng dụng đo dòng điện AC

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

02-06-2020 thietbikythuatTrong 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 […]

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, đầu dò dựa trên từ trường và các loại khác…

Cảm biến dòng điện là gì?

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.

Cảm biến dòng điện là gì

Cảm biến dòng điện là gì

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

Là cảm biến dòng một chiều, 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.

Hiệu ứng Hall

Hiệu ứng Hall

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:

Cuộn dây Rogowski

Cuộn dây Rogowski là cảm biến dòng linh hoạt mang lại nhiều lợi ích cho sử dụng thực tế. Chúng dễ dàng cài đặt hơn so với máy biến dòng truyền thống.

Cuộn dây Rogowski

Cuộn dây Rogowski

Các cuộn dây mỏng có thể được luồn dễ dàng xung quanh dây dẫn và đóng lại. Điều này làm cho chúng lý tưởng để sử dụng trong các tình huống cài đặt có thể khó khăn và bạn đang làm việc trực tiếp với các dây điện.

Cảm biến dòng điện lõi chia

Cảm biến dòng điện lõi chia

Cảm biến dòng điện lõi chia

Các cảm biến dòng lõi chia có thể được mở và ngắt xung quanh một dây dẫn giúp chúng dễ dàng cài đặt hơn trong các cấu hình có sẵn. Mặc dù chúng được coi là kém chính xác hơn các cảm biến dòng lõi rắn, nhưng chúng đủ chính xác để được sử dụng cho gần như tất cả các ứng dụng thực tế.

Cảm biến dòng lõi rắn

Cảm biến dòng điện lõi rắn

Cảm biến dòng điện lõi rắn

Các cảm biến dòng lõi rắn là các vòng hoàn chỉnh không có cách mở. Do đó, cáp phải được ngắt kết nối và đặt qua các cảm biến dòng lõi rắn khi lắp đặt chúng. Điều này làm cho chúng phù hợp nhất cho các lắp đặt mới. Các cảm biến dòng lõi rắn cung cấp độ chính xác cao.

Cảm biến dòng vòng lặp hở

Cảm biến dòng vòng lặp hở

Cảm biến dòng vòng lặp hở

Các cảm biến dòng điện vòng hở bao gồm một cảm biến Hall được gắn trong khe hở không khí của lõi từ tính. Một dây dẫn tạo ra một từ trường có thể so sánh với dòng điện. Từ trường được tập trung bởi lõi và được đo bằng cảm biến Hall. Tín hiệu từ bộ tạo Hall ở mức thấp; do đó nó được khuếch đại và chính tín hiệu được khuếch đại này sẽ trở thành đầu ra cảm biến. Các cảm biến vòng hở thường có mạch bù nhiệt độ và đầu ra điện áp mức cao hiệu chỉnh. Nhược điểm của cảm biến CT dòng vòng lặp hở là có thể dễ bị bão hòa và trôi theo nhiệt độ.

Cảm biến dòng vòng kín

Cảm biến dòng vòng kín

Cảm biến dòng vòng kín

Cảm biến CT dòng vòng kín có đặc điểm là phản ứng nhanh, tuyến tính cao và trôi ở nhiệt độ thấp. Đầu ra dòng của cảm biến vòng kín miễn nhiễm với nhiễu điện khá tốt. Cảm biến này đôi khi được gọi là cảm biến “Zero-Flux”; vì hiệu ứng Hall của nó cung cấp một dòng điện đối nghịch vào cuộn thứ cấp; quấn vào lõi từ tính để loại bỏ từ thông được tạo ra trong lõi từ tính bằng dòng điện chính.

Ứng dụng của cảm biến dòng điện

Các cảm biến CT dòng có thể được sử dụng trong một loạt các ứng dụng; từ quản lý cơ sở đến đo sáng phụ và hơn thế nữa. Chúng có thể giúp phát hiện lỗi trong máy móc và ngăn ngừa hư hỏng thiết bị.

Mặc dù cả hai loại cảm biến dòng đều có chi phí khá kinh tế tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng. Cảm biến vòng hở có lợi thế chi phí tốt nhất trong phạm vi dòng điện cao (trên 100 A). Chúng cũng có kích thước và trọng lượng nhỏ nhất. Duy trì mức tiêu thụ điện năng liên tục, bất kể dòng điện cảm nhận. Lợi thế về giá của cảm biến dòng vòng mở; chỉ có thể được nhận ra đối với các ứng dụng có thể hạn chế sự thay đổi nhiệt độ.

Ứng dụng đo dòng điện AC

Ứng dụng đo dòng điện AC

Các cảm biến dòng vòng kín, phù hợp hơn cho các ứng dụng thương mại và công nghiệp. Nơi chúng thường được tìm thấy. Những cảm biến này có độ chính xác cao nhất ở nhiệt độ môi trường xung quanh cao. Chúng rất lý tưởng cho môi trường ồn ào. Và đầu ra của chúng dễ dàng được chuyển đổi thành điện áp.

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! Cảm ơn.

Sản phẩm liên quan

Đối tác

  • Chuyển đổi tín hiệu - cảm biến áp suất
  • Chuyển đổi tín hiệu - cảm biến áp suất
  • Chuyển đổi tín hiệu - cảm biến áp suất
  • Chuyển đổi tín hiệu - cảm biến áp suất
  • Chuyển đổi tín hiệu - cảm biến áp suất
  • Chuyển đổi tín hiệu - cảm biến áp suất
  • Chuyển đổi tín hiệu - cảm biến áp suất
  • Chuyển đổi tín hiệu - cảm biến áp suất
  • Chuyển đổi tín hiệu - cảm biến áp suất
error: Content is protected !!
DMCA.com Protection Status