5.6.2 Методика розрахунку параметрів сенсора струму

Наступний приклад наведено для того, щоб зрозуміти обмеження робочих характеристик сенсорів струму компенсаційного типу і алгоритм вибору навантажувального резистора.

Приклад 1. Компенсаційний сенсор струму LA 55-P:

1. Яке максимальне значення вихідної напруги можна отримати при таких параметрах:

• номінальний вхідний струм I_p=70A;

• температура навколишнього середовища не перевищує 70^оС;

• напруга живлення U_ж= 15 В?

Співвідношення витків складає 1:1000, що і визначає вихідний струм .

В технічному паспорті на сенсор наведено значення максимального опору навантаження 90 Ом. Т оді максимальна напруга на виході сенсора

2. Який опір навантаження необхідно вибрати при таких параметрах для отримання вихідної напруги 3.3 В для номінального первинного струму:

• номінальний вхідний струм I_p=50 A;

• температура навколишнього середовища до 85^оС;

• напруга живлення  12 В;

• вихідний струм 50 мА.

Для даних параметрів в технічному паспорті рекомендується використати навантажувальний опір в межах: R_min=60 Oм і R_max=95 Ом

.

Саме це значення резистора необхідно використати.

3. Для тих самих параметрів, що в прикладі 2, необхідно отримати вихідну напругу 6 В?

Оскільки опір навантаження перевищує допустиме максимальне значення, то для струму 50 А вказану напругу отримати неможливо. Допустиме значення опору 95 Ом забезпечує максимальну вихідну напругу 4.75 В.

5.6.3 Сенсори напруги компенсаційного типу

Сенсори напруги, побудовані на ефекті Холла, основані на тих же принципах, що і сенсори струму. Практично вони реалізовані на основі сенсорів струму, а основна відмінність полягає в тому, що первинне коло виготовлене з великою кількістю витків. Це дозволяє реалізувати необхідну кількість ампер-витків для створення первинної індукції при мінімальному значенні первинного струму, що забезпечує мінімальне споживання енергії від вимірювального кола. Тому для вимірювання напруги достатньо забезпечити первинний струм, еквівалентний перетворюваній сенсором напрузі, що досягається за допомогою резистора, послідовно з’єднаного з первинною обмоткою.

Отже, сенсори напруги, реалізовані на ефекті Холла, являють собою сенсори струму з первинною багатовитковою обмоткою і додатковий резистор.

5.6.4 Сенсори напруги з зовнішнім резистором

Оскільки в такому сенсорі напруги використано той же принцип дії, що і в сенсорі струму, то визначення значень напруги і навантажувального резистора здійснюють аналогічно. Додатково необхідно розрахувати значення зовнішнього резистора R₁ (рис.5.18).

Рисунок 5.18

Приклад 2. Компенсаційний сенсор напруги LV 100:

Яким має бути значення зовнішнього резистора R₁ для перетворення номінальної напруги 230 В з піковим значенням 500 В і якою буде похибка перетворення?

1. Розрахунок значення зовнішнього резистора R₁:

- Номінальний струм I_pn= 20 мА;

- Діапазон перетворення I_p = 20 мА;

- Опір первинної обмотки R_p = 1900 Ом.

Значення зовнішнього резистора

.

Номінальне значення потужності, яка розсіюється в резисторі R₁,

.

Для запобігання надмірного температурного дрейфу значення R₁ і для надійної роботи схеми необхідно вибирати номінальну потужність резистора в 3-4 рази вищу за розраховану, тобто 8 Вт.

2. Чи можливе перетворення даним сенсором максимальної напруги 500 В?

Перетворення напруги 500 В можливе за умови, коли середнє квадратичне значення струму знаходиться на рівні 10 мА (що визначається умовами розсіювання потужності). Якщо дане правило не виконується, то R₁ необхідно перерахувати для меншого значення первинного струму, наприклад, для 3 мА.