Датчики тока от Rongtech

Рассмотрены характеристики датчиков тока китайской компании, изготовленные по технологиям по технологиям Open Loop и Close Loop.

Китайская компания Rongtech начала свою деятельность в 2001 году и позиционирует себя как разработчика и производителя компонентов для силового оборудования. В линейке продукции компании датчики тока и напряжения, высоковольтные трансформаторы тока и напряжения, модули преобразователей переменного (постоянного) тока в постоянный ток.

Современное промышленное оборудование и бытовая техника оснащаются устройствами, позволяющими контролировать процессы в электрических цепях и эффективно управлять ими. Преобразовать токи и напряжения в удобные для дальнейшей обработки управляющей электроникой сигналы с гальванической развязкой от силовых цепей позволяют датчики тока и напряжения.

Эти устройства применяются в электроприводах прокатных станов, подъемных кранов, печатных машин, насосов, стиральных машин и холодильников. С их помощью по всей сложной цепи контролируется процесс преобразования энергии ветра в электричество. Все средства передвижения на электрической тяге, в том числе и с питанием от аккумуляторов, в составе привода используют датчики. Источники бесперебойного питания и инверторные сварочные аппараты включают в себя такие устройства. В дальнейшем речь пойдет о датчиках тока,  которые более востребованы.

Компания Rongtech предлагает большую номенклатуру датчиков тока, изготавливаемых по нескольким технологиям [1].

На рисунке 1 схематически изображено устройство датчик по технологии Open Loop, а характеристики датчиков приведены в таблице 1. В немагнитном зазоре сердечника, изготовленного из материала с большой магнитной проницаемостью, размещен элемент Холла. Измеряемый ток, протекающий по первичной обмотке (проводнику), вызывает изменение магнитного потока в сердечнике. Выходной сигнал элемента Холла, пропорциональный изменению магнитного потока, усиливается и нормализуется электронной схемой.

Устройство датчика по технологии Close Loop с использованием датчика Холла показано на рисунке 2, характеристики датчиков перечислены в таблице 2. Как и в классическом трансформаторе тока на сердечнике размещается вторичная обмотка в несколько тысяч витков. Схема с элементом Холла и усилителем корректирует выходной ток таким образом, чтобы суммарный магнитный поток в сердечнике стремился к нулю. Стабильность рабочей точки на кривой перемагничивания, малая амплитуда магнитного поля в сердечнике позволили заметно уменьшить нелинейность передаточной характеристики, расширить полосу пропускания и уменьшить температурные погрешности.

Наилучшими характеристиками обладают наиболее сложные конструктивно датчики Multi-Point Zero Flux Gate – феррозондовые датчики, дополненные технологиями подавления собственных шумов, устройство которых описано в [2].

Основной параметр датчика тока – это номинальный измеряемый ток I_PN, при котором нормированы все характеристики. Максимально допустимый измеряемый ток I_P может превосходить номинальный в несколько раз. Естественно, датчик при этом выполняет свои функции, но с увеличенными погрешностями.

Выходной сигнал датчиков Open Loop, как правило, напряжение. Только несколько моделей имеют выходной сигнал 4-20 мА, распространенный в промышленной автоматике. В датчиках Close Loop закономерно выходной сигнал – это ток, а выходное напряжение получается при протекании выходного тока через прецизионный нагрузочный резистор заданного номинала.

Датчики, изготовленные по технологии Open Loop, имеют достаточно хорошую точность (погрешность в нормальных условиях не превышает 1-2 %). Нелинейность передаточной характеристики, вызываемая в основном нелинейностью кривой намагничивания и наличием гистерезиса, достигает 1 %. Погрешность датчиков Close Loop с элементом Холла менее 1 %, а нелинейность передаточной характеристики менее 0,1 %. У датчиков Multi-Point Zero Flux Gate погрешность и нелинейность характеристики не превышают 10 ppm и 2 ppm соответственно.

Все датчики позволяют измерять постоянный ток. Верхняя граница полосы пропускания, нормируемая на уровне -3 дБ или -1 дБ: от 5 до 50 кГц для датчиков  Open Loop, от 50 до 200 кГц для датчиков Close Loop с использованием элемента Холла и 500 кГц для датчиков Multi-Point Zero Flux Gate. Датчики Close Loop быстрее реагируют на ступенчатое изменение входного тока.

Электрическая прочность изоляции для напряжения промышленной частоты от 2,5 кВ до 6 кВ.

Датчики рассчитаны на эксплуатацию в широком диапазоне температур окружающей среды от минус 40 °С и до плюс 85(105) °С.

Датчики с номинальным током до 50 А выпускаются в исполнении для печатного монтажа, датчики на более значительные токи имеют окно в корпусе для проводника, в котором измеряется ток. Варианты конструктивного исполнения изображены на рисунках 3, 4.