Wybór odpowiedniego czujnika prądu nie musi być zgadywaniem
● Aplikacje
Czujniki prądu wykrywają przepływ prądu przemiennego lub stałego w przewodzie lub ścieżce obwodu. Można ich używać do wykrywania stanu prądu włączenia/wyłączenia/impulsu lub do pomiaru wielkości prądu w przewodzie lub ścieżce. Ta dyskusja ogranicza się do czujników prądu przemiennego.
Idealne czujniki prądu nie zużywałyby żadnej mocy do wykrycia prądu w przewodzie lub ścieżce, ale rzeczywiste czujniki prądu wymagają części energii obwodu, aby dostarczyć informacji. Czujniki prądu są często używane do pomiaru i kontroli prądu obciążenia w zasilaczach, obwodach bezpieczeństwa i różnych obwodach sterujących. W zastosowaniach, w których wymagana jest kontrola prądu, np. w zasilaczach, podstawowym wymogiem jest dokładne wykrywanie wielkości prądu.
W zastosowaniach prądu pulsacyjnego lub tam, gdzie wymagane jest jedynie wykrycie stanu włączenia, np. w przypadku niektórych obwodów bezpieczeństwa, dokładna wielkość prądu może nie być wymagana. W innych obwodach bezpieczeństwa zmierzony prąd może zostać wykorzystany do wywołania wyłączenia, gdy prąd przekroczy wstępnie ustawiony limit.
● Technologia
Do pomiaru prądu można wykorzystać rezystor, mierząc spadek napięcia na rezystorze. Zgodnie z prawem Ohma, mierzony prąd I=V/R. Użycie rezystora o małej wartości połączonego szeregowo z mierzonym prądem pozwala ograniczyć do minimum spadek napięcia i straty wynikające z rozproszenia. Brzmi to prosto, ale ponieważ spadek napięcia na tak małej rezystancji jest niski, do jego wykrycia może być konieczne wzmocnienie napięcia, co powoduje dodatkową złożoność obwodu. Czujniki prądu bocznikowego próbkują niewielką proporcjonalną część mierzonego prądu. Prąd przepływa przez równoległy rezystor i mierzony jest spadek napięcia. Podobnie jak w przypadku rezystora szeregowego, spadek napięcia jest proporcjonalny do mierzonego prądu. Transformatory wykrywające prąd są zwykle używane do wykrywania prądu przemiennego. Te urządzenia wykrywające prąd mogą wykorzystywać pojedynczy przewód z obwodu do działania jako uzwojenie pierwotne transformatora lub mogą mieć zapewnione uzwojenie pierwotne.
Te transformatory wykrywające prąd przemienny wytwarzają prąd w uzwojeniu wtórnym, który jest proporcjonalny do wykrywanego prądu w uzwojeniu pierwotnym. Prąd wtórny mierzony jest jako spadek napięcia na rezystorze obciążeniowym (RT). Dzięki zastosowaniu przekładnika prądowego o niskim współczynniku zwojów (pri/sec<<1), the current drawn through the terminating resistor is minimized. This also reduces the voltage produced across the terminating resistor, which may then require amplification if that output voltage is too low. Choice of transformer turns ratio and terminating resistor must balance the desire for low current draw against the need for sufficient output voltage.
Wybór czujników prądu przemiennego / transformatorów Wybór odpowiedniego czujnika prądu wymaga zakresu częstotliwości i prądu znamionowego czujnika dla warunków aplikacji. Typ czujnika, sposób montażu (montaż powierzchniowy lub otwór przelotowy), współczynnik zwojów i wymiary całkowite to dodatkowe czynniki brane pod uwagę. Typ czujnika może być „tylko czujnikiem”, w którym przewodnik zintegrowany z aplikacją służy jako przewód pierwotny, lub może to być przekładnik prądowy, w którym zawarty jest przewód pierwotny.
Najgorszy prąd i częstotliwość określają największą gęstość strumienia, jaka będzie widoczna dla czujnika lub transformatora. Przekroczenie 2000 Gausów w przypadku większości czujników prądu przemiennego oznacza, że sygnał wyjściowy staje się nieliniowy w funkcji mierzonego prądu, a napięcie wyjściowe nie jest już ściśle proporcjonalne do prądu wejściowego. Wyższe zwoje wtórne pomagają utrzymać gęstość strumienia poniżej tego limitu. W przypadku czujników prądowych z przewodem przelotowym współczynnik zwojów można radykalnie zmniejszyć poprzez zapętlenie dodatkowych zwojów (jedno przejście przez otwór to jeden zwój), jeśli pozwala na to rozmiar drutu i rozmiar otworu. Umożliwia to zastosowanie przekładnika prądowego o wyższym napięciu wejściowym w celu zapewnienia wyższego napięcia wyjściowego na rezystorze obciążeniowym.
Narzędzie oblicza wymaganą rezystancję końcową (RT) na podstawie maksymalnego prądu wejściowego (Ipri), liczby zwojów strony wtórnej (Nsec) i napięcia wyjściowego (Vout) ze wzoru: RT=Nsec × Vout/Ipri (Obliczenia w oparciu o 1-zwrot podstawowy.)
Narzędzie oblicza również maksymalną gęstość strumienia uzwojenia wtórnego na podstawie napięcia wyjściowego (Vout), cyklu pracy, zwojów strony wtórnej i częstotliwości, aby upewnić się, że nie przekracza ona 2000 gausów.
● Wniosek
Wybór odpowiedniego transformatora wykrywającego prąd wymaga znajomości oczekiwanego maksymalnego wykrywanego prądu, częstotliwości i współczynnika wypełnienia mierzonego prądu, a także pożądanego napięcia wyjściowego odpowiadającego oczekiwanemu maksymalnemu wykrywanemu prądowi.