У високо-полях високоточного розподілу електроенергії постійного струму, таких як фотоелектричні накопичувачі енергії, зарядні станції для електромобілів і центри обробки даних, лічильники постійного струму є незамінними «стражами електроенергії». Точність і стабільність цих лічильників повністю залежать від одного основного показника-наскільки точно вони фіксують і вимірюють струм, що протікає по ланцюгу.
Для багатьох ветеранів-інженерів-електриків «шунт» є дуже знайомим методом вимірювання струму. Однак із швидким розвитком технологій один за одним з’являються такі нові терміни, як датчики Холла, феррозондові датчики і навіть TMR (тунельний магніторезистивний).
Датчики Холла
У цих датчиках використовуються напівпровідникові елементи Холла для вимірювання струму шляхом визначення магнітного поля, що створюється навколо основного провідника. Це дуже популярний без{1}}контактний метод вимірювання, найбільшою перевагою якого є властива електрична ізоляція, що усуває занепокоєння щодо високої напруги, яка безпосередньо впливає на вимірювальний чіп, що знаходиться нижче, що забезпечує надзвичайно високий рівень безпеки.
Датчик струму феррозонду
Це метод, який використовує характеристики насичення залізного сердечника з високою-проникністю в змінному магнітному полі для непрямого вимірювання слабких магнітних полів.
Його характеристики дуже відмінні: надзвичайно висока точність і мінімальний дрейф температури, що робить його часто використовуваним для високо-точного виявлення постійного струму, моніторингу електричної ізоляції та метрологічного калібрування. Однак до його недоліків можна віднести високу вартість і відносно низьку швидкість відгуку.
датчики TMR та ін.
TMR означає тунельний магнітоопір. Простіше кажучи, це високо{1}}точний магнітний датчик на основі магнітоелектроніки. Його основою є використання нанорозмірної сендвіч-структури «феромагнітного шару/не-магнітного ізоляційного шару/феромагнітного шару» для досягнення точного перетворення магнітних сигналів в електричні через обертання електронів.
«Рів» шунтів: чому ці технології не можуть похитнути його домінування?
Враховуючи високі-технології та потужні можливості датчиків на ефекті Холла та феррозондових магнітів, чому шунт, який виглядає як мідна шина чи резистор, досі залишається найпоширенішим і найнадійнішим шунтом на ринку? Відповідь полягає в чотирьох основних перевагах:
Неперевершена точність і лінійність вимірювань
Незалежно від того, як розвиваються периферійні технології, закони фізики залишаються найчеснішими. Принцип роботи шунта — надзвичайно чистий-закон Ома. Оскільки це, по суті, прецизійний марганцево-мідний резистор із надзвичайно низьким температурним коефіцієнтом, його-крива зміни струму опору є майже ідеальною прямою лінією, що демонструє виняткову лінійність і дуже малі нелінійні похибки.
Навпаки, елементи Холла зазнають впливу магнітного кола, що призводить до невеликих нелінійних зміщень, тоді як феррозондові магніти демонструють гістерезис відгуку. Як зазначили експерти галузі: якщо основним критерієм є точність вимірювання струму, то найкращим вибором завжди є шунтуючий резистор у поєднанні з точним мілівольтним передавачем.
Найвища економічна-ефективність і висока надійність
Незважаючи на те, що датчики на ефекті Холла та феррозондові датчики пропонують велику кількість функціональних можливостей, вони потребують складних залізних сердечників і котушок, а також вторинних джерел живлення та складних схем компенсації. Особливо на ринку лічильників постійного струму деякі високоточні-датчики Холла з замкнутим{2}}контуром можуть коштувати в п’ять-десять разів дорожче за звичайні шунтуючі резистори.
Навпаки, шунти є надзвичайно простими за структурою, суто пасивними пристроями, які надійно працюють без додаткового живлення, що робить їх надзвичайно міцними та довговічними. На ринку-цивільних лічильників постійного струму та зарядних станцій, чутливих до вартості, економічна-ефективність шунтів є значною перевагою, яку важко подолати навіть складним датчикам.
Потужний-діапазон і ультра-температурна адаптація
У реальних-промислових умовах миттєві струми часто значно перевищують номінальні значення. У цьому відношенні шунтові блоки демонструють надзвичайну стійкість. Наприклад, високо{3}}високоточний шунтовий блок на ринку може легко впоратися з миттєвими стрибками струму, які в десятки разів перевищують номінальне значення в повному діапазоні температур від -40 градусів до +105 градусів без шкоди для точності вибірки.
Навпаки, сенсори, засновані на магнітних принципах, дуже чутливі до насичення сердечника або високо-температурного розмагнічування, коли струм занадто високий, що призводить до спотворення вимірювань або навіть до остаточного пошкодження обладнання.
Надзвичайно сильна стійкість до електромагнітних перешкод
У той час як сенсори на ефекті Холла та феррозондові магнітометри забезпечують елегантне без{0}}контактне вимірювання, у середовищах із сильними магнітними полями та високо-частотними перешкодами (наприклад, поблизу високо-інверторів-потужності чи -силових шин струму) розсіяні магнітні поля можуть легко проникати в сигнал виявлення, спричиняючи непередбачувані помилки вимірювання.
Навпаки, шунтові перетворювачі є пристроями прямої послідовної вибірки чистої схеми. Вони лояльні лише до падіння напруги на власному опорі, і на них практично не впливають зовнішні розсіяні електромагнітні поля. Це робить їх особливо надійними в шафах складної електромагнітної сумісності (EMC).