전류 센서의 기초

전류 센서는 개방형 또는 폐쇄 형 루프입니다. 개방 루프 전류 센서는 AC 및 DC 전류를 측정하고 측정되는 회로와 센서의 출력 사이에 전기적 절연을 제공합니다 (1 차 전류는 1 차 회로와 전기적으로 접촉하지 않고 전기 절연을 제공함). 폐 루프 사촌보다 저렴하고 개 루프 전류 센서는 일반적으로 낮은 작동 전력 요구 사항과 작은 풋 프린트 기능을 고려하여 배터리 구동 회로에서 선호됩니다.

폐 루프 센서는 AC 및 DC 전류를 측정하고 전기 절연을 제공합니다. 빠른 응답, 높은 선형성 및 저온 드리프트를 제공합니다. 폐 루프 센서의 전류 출력은 전기 노이즈에 상대적으로 영향을받지 않습니다. 폐 루프 센서는 홀 효과 센서가 반대 전류를 2 차 코일로 피드백하여 자기 코어에 감겨 1 차 전류에 의해 자기 코어에서 생성 된 플럭스를 제로화하기 때문에 때때로 '제로-플럭스'센서라고도합니다. 폐쇄 루프 센서는 종종 높은 정확도가 필요할 때 선택되는 센서입니다.

이제 개방형 루프 센서부터 시작하여 두 유형을 모두 자세히 살펴 보겠습니다.

개방 루프 전류 센서는 자기 코어의 공극에 장착 된 홀 센서로 구성됩니다 (그림 1). 도체는 전류와 비슷한 자기장을 생성합니다. 자기장은 코어에 의해 집중되고 홀 센서에 의해 측정된다. 홀 제너레이터의 신호는 낮으므로 증폭되어 센서의 출력이되는이 증폭 된 신호입니다. 개 루프 센서에는 일반적으로 온도 보상 및 보정 된 고전압 출력을 제공하는 회로가 있습니다. 폐쇄 루프 대응 제품에 비해 확실한 가격 이점이 있지만 단점은 포화 및 온도 드리프트가 발생하기 쉽다는 것입니다. 그러나, 드리프트는 온도에 따른 감도의 드리프트를 감소시키기 위해 제어 전류에 양의 계수를 주입함으로써 어느 정도 최소화 될 수있다.

그림 1 : 홀 효과 개방 루프 전류 센서의 기본 원리 및 구조 그림. (하니웰의 봉사).

그림 1을 보면 개방 루프 시스템의 구동 전류가 정전류 소스를 사용하여 제어되고 차동 홀 전압이 증폭되면 일차 전류에 비례하는 출력 전압은 전자 회로에 의해서만 얻을 수 있습니다.

한 가지 예는 LEM 의 HMS 시리즈 개방형 루프 홀 효과 표면 실장 전류 트랜스 듀서입니다 (그림 2). 이 센서는 1 차 회로와 2 차 회로 사이에 갈바닉 절연 기능이 있습니다. 4300V 절연 테스트 전압; 저전력 소비; 12 mm, 매우 낮은 프로파일; 단일 전원 공급 장치 + 5V; 고정 오프셋 및 게인.

그림 2 : HMS 시리즈 개방형 루프 홀 효과 트랜스 듀서. (LEM 제공).

주로 AC 가변 속도 드라이브, DC 모터 드라이브 용 정적 컨버터, 배터리 공급 응용 제품, 무정전 및 스위치 모드 전원 공급 장치 및 용접 응용 제품 용 전원 공급 장치에 사용됩니다.

또 다른 예는 Honeywell의 CSLW 계열 소형 유선 개방 루프 전류 센서입니다 (그림 3). 이 시리즈는 SS490 시리즈 소형 비율 계 선형 홀 효과 센서를 통합하고 감지 요소는 PCB 장착 가능 플라스틱 패키지로 캡슐화됩니다. 전류 센서 어셈블리는 센서, 플럭스 컬렉터, 하우징 및 와이어 코일로 구성됩니다.

그림 3 : Honeywell CSLW 시리즈 소형 유선 개방형 루프 전류 센서. (하니웰의 봉사).

이 경우 유선 개방 루프 설계는 감도를 높이기 위해 여러 번 회전합니다. 주목할만한 다른 기능으로는 AC 또는 DC 전류 감지, 선형 비율 측정 출력, 인터페이스 유연성을위한 전류 싱크 또는 소싱 출력, 낮은 삽입 손실, 빠른 응답 시간, 소형 크기 및 정확하고 저렴한 감지가 있습니다. 로봇, 가변 속도 드라이브, 산업 공정 제어, 기기의 모터 제어, HVAC, 과전류 보호 및 전자 회로의 전류 모니터링에 사용됩니다.

빠른 응답 및 고 정확도

폐쇄 루프 센서와 비교하여 폐쇄 루프 센서는 AC 및 DC 전류를 측정하고 전기 절연, 빠른 응답, 높은 선형성 및 저온 드리프트를 제공합니다. 전류 출력은 전기 노이즈에 매우 강합니다. 높은 정확도로 알려진이 모듈은 자기 코어의 공극에 장착 된 홀 생성기, 코어 주변의 코일 및 전류 증폭기로 구성됩니다. 센서의 구멍을 통해 배치 된 전류 운반 도체는 전류에 비례하는 자기장을 생성합니다. 이 필드는 코어에 의해 집중되고 홀 제너레이터에 의해 감지됩니다. 홀 제너레이터는 코일을 구동하는 전류 증폭기의 입력에 연결됩니다. 코일을 통한 전류는 개구를 통한 전류에 의해 대향하는 장을 생성한다.

이 센서의 출력은 구경 전류와 코일의 회전 수에 비례합니다. 전류 변환기 개구를 통한 순 1 차 전류가 I이면, 보상 권선에서의 회전 수는 N이고, 보상 권선에서의 전류는 i이고, 제로 플럭스 조건에서 I = Ni이다.

폐 루프 센서의 출력 전류는 저항을 센서의 출력과 접지에 연결하여 전압 수치로 변환됩니다. 저항 값을 선택하면 출력이 스케일링 될 수 있습니다.

LEM의 LTS 25-NP는 탁월한 정확도, 우수한 선형성 및 매우 낮은 온도 드리프트를 갖춘 전류 변환기의 예입니다 (그림 4). 이 장치는 홀 효과를 사용하는 폐쇄 루프 (보상) 다중 범위 전류 변환기입니다. 주요 기능은 다음과 같습니다.

· 단극 전압 공급

· UL 94-V0에 따른 절연 플라스틱 케이스 인식

· PCB 마운팅을위한 컴팩트 한 디자인

· 통합 측정 저항

· 확장 된 측정 범위.

그림 4 : LEM LTS 25-NP 폐회로 전류 센서. (LEM 제공).

이 장치의 응용 분야는 주로 산업 영역에 있으며 AC 가변 속도 드라이브 및 서보 모터 드라이브, DC 모터 드라이브 용 정적 변환기, 배터리 공급 응용 제품, 무정전 전원 공급 장치, 스위치 모드 전원 공급 장치 및 용접 응용 제품 용 전원 공급 장치를 포함합니다.

요약

두 가지 유형의 센서는 애플리케이션 요구 사항에 따라 경제적 일 수 있지만 개방 루프 센서는 높은 전류 범위 (100A 이상)에서 최고의 비용 이점을 제공합니다. 그들은 또한 가장 작은 크기와 무게입니다. 감지 된 전류에 관계없이 일정한 전력 소비를 유지합니다. 개방형 센서의 가격 이점은 온도 변화가 제한 될 수있는 응용 분야에서만 실현 될 수 있습니다.

반면, 폐 루프 전류 센서는 일반적으로 사용되는 상용 및 산업 응용 제품에 더 적합합니다. 이 센서는 주변 및 고온에서 가장 높은 정확도를 갖습니다. 시끄러운 환경에 이상적이며 출력이 전압으로 쉽게 변환됩니다.

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