Cảm biến dòng điện | Nguyên lý cảm biến dòng điện là gì

Cảm biến dòng điện là gì, sự khác nhau giữa cảm biến đo dòng điện xoay chiều AC với cảm biến dòng điện DC. Nguyên lý cảm biến dòng điện magnetic và hall khác nhau như thế nào sẽ được chia sẻ trong bài viết này. Chúng ta cùng tìm hiểu nhé.

Cảm biến dòng điện là gì?

Cảm biến dòng điện là một thiết bị phát hiện dòng điện trong dây và tạo ra tín hiệu tỷ lệ với dòng điện đó. Tín hiệu được tạo ra có thể là điện áp hoặc dòng điện hoặc thậm chí là đầu ra kỹ thuật số. Tín hiệu được tạo ra sau đó có thể được sử dụng để hiển thị dòng điện đo được trong ampe kế hoặc có thể được lưu trữ để phân tích thêm trong hệ thống thu thập dữ liệu hoặc có thể được sử dụng cho mục đích điều khiển.

Cảm biến dòng điện là gì?
Cảm biến dòng điện là gì?

Hai phương pháp dùng cảm biến dòng điện hiện nay

Cảm biến dòng điện trực tiếp:

Cảm biến dòng điện trực tiếp phụ thuộc vào định luật Ohm. Bằng cách đặt một điện trở shunt sắp xếp với tải hệ thống, một điện áp được tạo ra trên điện trở shunt tỷ lệ thuận với dòng tải hệ thống. Điện áp trên shunt có thể được đo bằng các bộ khuếch đại vi sai, ví dụ như các bộ khuếch đại dòng shunt. Nó thường được thực hiện cho dòng tải <100A.

Cảm biến dòng điện gián tiếp:

Cảm biến dòng điện gián tiếp phụ thuộc vào định luật Ampe và Faraday. Bằng cách đặt một vòng dây quanh một dây dẫn mang dòng điện, một điện áp được cảm ứng trên vòng dây tỷ lệ với dòng điện. Phương pháp cảm biến loại này được sử dụng cho dòng tải 100A – 1000A.

Các phương pháp đo dòng điện

Một số phương pháp đo dòng điện mà chúng ta có thể kể đến như:

  • Cảm biến hiệu ứng hall đo dòng điện
  • Máy biến áp hoặc ampe kìm, (chỉ phù hợp với dòng điện xoay chiều)
  • Loại biến áp Fluxgate, (phù hợp với dòng điện AC hoặc DC).
  • Điện trở Shunt, có điện áp tỷ lệ thuận với dòng điện qua nó.
  • Cảm biến dòng quang, sử dụng giao thoa kế để đo sự thay đổi pha trong ánh sáng do từ trường tạo ra.
  • Cuộn dây Rogowski, thiết bị để đo dòng điện xoay chiều (AC) hoặc xung dòng tốc độ cao….
Cuộn dây Rogowski
Cuộn dây Rogowski

Cảm biến Hall đo dòng điện là một loại cảm biến dòng dựa trên hiện tượng Hiệu ứng Hall được phát hiện bởi Edwin Hall vào năm 1879.

Cảm biến Hall đo dòng điện có thể đo tất cả các loại tín hiệu dòng (tức là AC, DC hoặc dòng xung).

Những cảm biến này hiện đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp vì các ứng dụng rộng lớn và loại tín hiệu đầu ra mà chúng cung cấp, có thể được thao tác và có thể được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau.

Nguyên lý cảm biến dòng điện

Để hiểu rõ hơn một cảm biến dòng điện làm việc ra sao, nguyên lý như thế nào? Chúng ta sẽ đi xét 2 loại cơ bản nhất, đó là:

Cảm biến đo dòng điện

Cảm biến dòng CT là một phần mở rộng của công nghệ cuộn dây Rogowski trong đó lõi không khí được thay thế bằng vật liệu tập trung từ thông bên trong cuộn dây. Với từ thông chứa trong cuộn dây thay vì đi qua nó, sẽ thu được mối quan hệ trực tiếp giữa dòng điện cuộn dây và dòng điện trong dây dẫn tạo ra trường.

Hiệu ứng điện từ
Hiệu ứng điện từ

Cảm biến dòng điện cung cấp những lợi ích quan trọng so với cảm biến điện trở đơn giản. Nó có khả năng cách ly điện, tránh hao tổn và không cần nguồn điện bên ngoài. Công suất thấp hơn của cảm biến dòng CT cho phép mức tín hiệu cao hơn nhiều, cải thiện đáng kể môi trường nhiễu tín hiệu của hệ thống điều khiển.

Máy biến dòng (CT) thường được sử dụng trong các hệ thống công suất cao để đo dòng điện. Hạn chế lớn là kích thước và chi phí lớn và cũng không có khả năng phát hiện dòng điện một chiều.

Cảm biến Hall đo dòng điện

Nguyên lý hiệu ứng Hall nói rằng khi một dây dẫn mang dòng điện được đặt trong từ trường, một điện áp sẽ được tạo ra vuông góc với hướng của trường và dòng chảy.

Hiệu ứng Hall
Hiệu ứng Hall

Khi một dòng điện không đổi được truyền qua một tấm vật liệu bán dẫn mỏng, sẽ không có sự khác biệt tại các tiếp điểm đầu ra nếu từ trường bằng không. Tuy nhiên, khi có từ trường vuông góc, dòng điện bị biến dạng. Sự phân bố mật độ điện tử không đồng đều tạo ra sự khác biệt rõ rệt trên các đầu ra. Điện áp này được gọi là điện áp Hall. Nếu dòng điện đầu vào được giữ không đổi, điện áp Hall sẽ tỷ lệ thuận với cường độ của từ trường.

Điện áp Hall là tín hiệu mức thấp từ 20 đến 30 microvolt trong một từ trường của một gauss. Một tín hiệu có cường độ này đòi hỏi nhiễu thấp, trở kháng cao, khuếch đại vừa phải.

Các dạng hiệu ứng Hall
Các dạng hiệu ứng Hall

Cảm biến Hall được dựa trên các công nghệ như: mạch điện tử, mạch vòng lặp hở, mạch vòng lặp kín… Chúng có thể được sử dụng để đo dòng điện DC, AC và xung, với sự cách ly điện giữa các mạch sơ cấp và thứ cấp

Cảm biến đo dòng điện xoay chiều

Khi muốn đo dòng điện xoay chiều, thông thường với một số loại cảm biến đo dòng thông dụng thì yêu cầu phải cắt dây và nối trực tiếp cảm biến vào 2 đầu mạch, điều này khá là nguy hiểm. Khi cần đo dòng với các nguồn rất lớn thì không khả thi chút nào.

Qua kinh nghiệm làm việc, cũng như việc áp dụng thử một vài thiết bị cao cấp thì đội ngũ kỹ thuật của mình hay sử dụng các loại cảm biến đo dòng điện xoay chiều như: T201, T201DCH100, T201DCH300,… chúng sử dụng phương pháp đo cảm ứng mà không cần phải can thiệp trực tiếp vào đường dây. Được biết đây là các thiết bị của hãng Seneca. Có xuất xứ từ Châu Âu.

Với cảm biến đo dòng điện xoay chiều này, các bạn đã có lời giải cho các bài toán như: đo dòng của các động cơ xoay chiều AC, đo dòng cho thiết bị công suất lớn, hay bất kỳ thiết bị sử dụng nguồn xoay chiều AC

Sự khác nhau giữa cảm biến đo dòng điện xoay chiều AC với cảm biến dòng điện DC

Cảm biến đo dòng điện tại sao lại phân ra làm 2 loại đo dòng điện xoay chiều AC với đo dòng điện DC? Chúng ta cùng tìm hiểu xem những điểm khác nhau giữa 2 loại này nhé!

Cảm biến dòng điện AC

Cảm biến đo dòng điện AC tất nhiên là để đo dòng AC là chính rồi. Dòng điện xoay chiều. Vậy đặc điểm của chúng là gì?

Cảm biến dòng điện AC
Cảm biến dòng điện AC

Cảm biến dòng điện xoay chiều là thiết bị phát hiện dòng điện xoay chiều trong dây dẫn. Sau đó, chúng tạo ra tín hiệu output tỷ lệ với dòng được phát hiện. Tín hiệu này được tạo ra có thể là dòng điện hoặc điện áp hoặc tín hiệu số. Sau đó, nó có thể được sử dụng theo nhiều cách khác nhau, ví dụ bằng cách hiển thị bao nhiêu dòng điện được đo trong một ampe kế. Một số thiết bị có thể được sử dụng để lưu trữ tín hiệu, cho phép chúng được phân tích điều khiển trong hệ thống thu thập dữ liệu.

Cảm biến dòng điện AC T201 seri: T201, T201DCH100, T201DCH300

  • Nguồn cấp: Dạng loop power (2 dây tín hiệu và nguồn chung)
  • Tiêu thụ nguồn thấp < 25mA
  • Cách ly chống nhiễu tại 3000Vac
  • Dòng cắt 300V
  • Quá dòng 600V
  • Sai số 0.3%
  • Nhiều dải đo: -300…300A, 0…150A, 0…300A…
  • Thời gian đáp ứng 500ms
  • Tín hiệu output 4…20mA/ 0…5V
Ứng dụng đo dòng AC
Ứng dụng đo dòng AC

Cảm biến dòng điện DC

Cảm biến dòng điện một chiều có thể sử dụng nguyên lý hiệu ứng Hall. Điều này có nghĩa là điện áp đầu ra của chúng thay đổi như một phản ứng với từ trường mà cảm biến tiếp xúc. Những cảm biến này được sử dụng để định vị, chuyển đổi vùng lân cận, ứng dụng cảm biến hiện tại và phát hiện tốc độ.

Cảm biến dòng điện DC
Cảm biến dòng điện DC

Một cảm biến dòng điện DC thường được sử dụng cùng với mạch điều khiển giúp bật tắt máy. Vì vậy, nó thường được gọi là bộ chuyển đổi. Chúng thường dùng trong các ứng dụng công nghiệp, trong các thiết bị dân dùng,.. để đo dòng DC vì tính chính xác và độ tin cậy.

Cảm biến dòng điện DC T201 seri: T201 DC, T201DCH, T201DCH100, T201DCH300

  • Nguồn cấp: Dạng loop power (2 dây tín hiệu và nguồn chung)
  • Tiêu thụ nguồn thấp < 25mA
  • Cách ly chống nhiễu tại 3000Vdc
  • Dòng cắt 300V
  • Quá dòng 600V
  • Sai số 0.3%
  • Nhiều dải đo: -300…300A, 0…150A, 0…300A…
  • Thời gian đáp ứng 500ms
  • Tín hiệu output 4…20mA/ 0…5V
Ứng dụng đo dòng DC
Ứng dụng đo dòng DC

Bài viết đã gửi đến các bạn thông tin về cảm biến dòng điện là gì? Cảm biến dòng điện AC, cảm biến dòng điện DC và nguyên lý cảm biến dòng điện như thế nào.

Hy vọng sẽ nhận được những góp ý cũng như chia sẻ của các bạn dành cho bài viết này! Cảm ơn!

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button