Snímače proudu pro vysokonapěťovou elektroniku

Rychlé a přesné měření proudu je nezbytným předpokladem regulace vysokonapěťových elektronických systémů, jako jsou např. měniče kmitočtu, napájecí zdroje s přepínáním režimu, UPS a svařovací systémy. Snímače proudu od společnosti Harting byly vyvinuty speciálně pro tyto úlohy. Poskytují přesné výsledky měření a navíc jsou vysoce odolné proti rušení.

Vysokonapěťová elektronika je klíčová např. v drážní dopravě nebo při využití obnovitelných zdrojů energie. Společnost HARTING ™ je přední společnost na trhu s elektromechanickými komponentami a systémy určenými pro uvedené obory a neustále rozšiřuje nabídku svých produktů, zejména konektorů. Nyní společnost Harting obohatila svůj sortiment také o nové snímače proudu (obr. 1).

Obr. 1. Sortiment bezkontaktních snímačů proudu HARTING

Snímače proudu jsou elektromechanické součástky, které velmi měří vstupní a výstupní proudy v reálném čase. Naměřené signály jsou následně využity k přesnému řízení vysokonapěťových polovodičových modulů a k monitorování celých systémů (obr. 2).

Obr. 2. Příklad využití snímačů proudu u měniče frekvence

Za úzké spolupráce s klíčovými zákazníky vyvinula společnost Harting optimalizované snímače splňující požadavky moderní vysokonapěťové elektroniky.
Snímače proudu nové řady využívají Hallův jev. Měření je tedy bezkontaktní a vychází ze dvou hlavních principů: pro náročná měření jsou k dispozici kompenzační snímače proudu (s uzavřeným obvodem); nejsou-li požadavky na přesnost tak přísné, lze využít snímače s přímým měřením (s otevřeným obvodem). U snímačů s otevřeným obvodem (obr. 3) se magnetické pole vytvářené proudem soustřeďuje v toroidu z magneticky měkkého materiálu. Hallův senzor, který generuje napětí úměrné magnetickému poli a proudu, je umístěn v dutině toroidu. Hallovo napětí je úměrné protékajícímu proudu Ip. Jednou z výhod těchto snímačů je jednoduchost. Přesnost však negativně ovlivňuje závislost výstupu Hallova senzoru na teplotě a ofset a posunutí nuly zesilovače.

Obr. 3. Snímač proudu s otevřeným obvodem


Snímače s uzavřeným obvodem jsou svou konstrukcí podobné přímým snímačům, Hallovo napětí však nefunguje přímo jako měřený signál, ale místo toho je využito k regulaci sekundárního proudu Is (obr. 4). Sekundární proud protéká cívkou s N závity a generuje kompenzační magnetické pole v toroidu. Jestliže je součin hodnoty sekundárního proudu a počtu závitů N roven primárnímu proudu, obě magnetická pole v toroidu se vzájemně ruší. Hallův senzor neustále reguluje magnetický tok na nulu. Sekundární proud je zároveň výstupním signálem čidla (Is = Ip/N). Tyto snímače sice spotřebovávají více proudu, ale zato pracují s velkou přesností v celém teplotním rozsahu (−40 až +85 °C s přesností do 1 %).

Obr. 4. Snímač proudu s kompenzací


Nové snímače společnosti Harting se vyznačují nejen robustní konstrukcí optimalizovanou pro použití v náročném prostředí, jako jsou např. drážní doprava nebo výroba energie z obnovitelných zdrojů, ale také velkou odolností proti rušení způsobenému vnějšími magnetickými poli. Pro vývojáře jsou vhodné i pro svou snadnou integraci do zařízení.
Standardizované jsou totiž rozměry všech snímačů i jejich požadavky na prostor pro instalaci. Montáž usnadňují připravené vodiče a přizpůsobitelné konektory. To současně zmenšuje počet nakupovaných položek i náhradních dílů.


Tobias Schäfer, Product Manager OEM