Senzori magnetici in sistemele de masurare a curentului, puterii si energiei electrice

Senzori magnetici in sistemele de masurare a curentului, puterii si energiei electrice.

1. Masurarea curentului electric cu ajutorul placilor Hall.

Dispozitivele Hall permit masurarea intensitatii curentului electric , fara a fi necesara intreruperea circuitului sarcinii, asa cum se ilustreaza in figura 13.44.

Campul magnetic produs de curentul curentul de intensitate se inchide prin circuitul magnetic (1) in intrefierul caruia se afla placa Hall (2).In acest mod liniile de camp sunt perpendiculare pe suprafata dispozitivului.Tensiunea Hall generata are expresia [2]:

(13.22.)

in care , iar reprezinta tensiunea de polarizare.

Prin aceasta metoda se pot masura curenti intr-o gama de valori, de la 1A pana la 1000A.Pentru curenti de intensitati reduse , in locul unui singur conductor ,sunt plasate mai multe spire parcurse de curentul , iar intrefierul se realizeaza la dimensiuni optime.

Domeniul de masurare cu aceasta configuratie este limitat superior de valoarea inductiei de saturatie a circuitului magnetic.

2. Masurarea puterii sI energiei electrice.

De regula masurarea puterii sI energiei electrice se realizeaza cu aparate care presupun intreruperea circuitului de alimentarea a sarcinii pentru a se asigura un contact galvanic intre conductor sI traductorul de curent.

In figura 13.45. este prezentat principiul de masurare a curentului fara intreruperea circuitului. Conductorul parcurs de curentul traverseaza cir-cuitul magnetic de forma inelara realizat din material feromagnetic cu permea-bilitate magnetica ridicata , iar senzorul Hall este plasat in intrefierul ingust al acestuia.Legea circuitului magnetic ia forma:

(13.24.)

in care sI sunt campul magnetic in intrefier si respectiv latimea intrefierului, iar sI sunt campul si respectiv lungimea liniei de camp in fier. Inlocuind in (13.24) , fiind permeabilitatea magnetica a vidului , iar permeabilitatea relativa a materialului se obtine:

(13.25)

Daca se presupune: rezulta:

(13.26)

Sensibilitatea relativa la curentul de polarizare a unui dispozitiv Hall se defineste prin relatia [2]:

    (13.27)

Inlocuind (13.26) in (13.27)tensiunea Hall devine:

(13.28)

Dispozitivul Hall este un multiplicator in patru cadrane.

Masurarea puterii electrice se bazeaza pe aceasta proprietate.

In figura 13.46. este reprezentata schema electrica a unui wattmetru cu senzor magnetic Hall.

Daca curentul de polarizare al dispozitivului Hall este proportional cu tensiunea de linie din ecuatia (13.28) rezulta ca si tensiunea Hall va fi proportionala cu produsul . Presupunand ca iar, curentul se obtine:

(13.29)

in care este constanta traductorului de masura.

Primul termen din membrul drept reprezinta o componenta continua proportionala cu puterea activa, iar al doilea termen o componenta alternativa de frecventa dubla care este filtrata.

Curentul de polarizare al dispozitivului Hall este obtinut direct din tensiunea de linie folosind o rezistenta de valoare ridicata.Deci:

(13.30)

in care este rezistenta de intrare a dispozitivului Hall.(relatia 2.1.)

Pe baza relatiei (13.28) se obtine:

(13.31)

in care s-a presupus .

Blocul din figura 13.46. este un convertor tensiune-frecventa: prevazut cu un filtru trece-jos care retine componenta de frecventa iar un numarator care indeplineste functia de integrator. Astfel poate fi masurata enegia activa:

(13.32)

in care reprezinta constanta nominala a contorului.

Astfel numaratorul indica energia electrica transformata intr-un interval de timp: . Pentru a inlocui contorul electrodinamic clasic bazat pe dispozitivul de inductie, se impune mentinerea cu strictete a liniaritatii, a driftului si offsetului in gama valorilor acceptate.Pretul unor astfel de aparate este in prezent prea ridicat pentru a deveni utilizabile pe scara larga.