Tasavirtamittarit ovat korvaamattomia "tehovartiolaitteita"-tarkkuustasavirran jakelualoilla, kuten aurinkosähköenergian varastoinnissa, sähköajoneuvojen latauspaaluissa ja datakeskuksissa. Näiden mittarien tarkkuus ja vakaus riippuvat täysin yhdestä ydinindikaattorista,-kuinka tarkasti ne keräävät ja mittaavat piirin läpi kulkevan virran.
Monille veteraaneille sähköinsinööreille "shuntti" on hyvin tuttu virran näytteenottomenetelmä. Kuitenkin tekniikan nopean kehityksen myötä uusia termejä, kuten Hall-efektianturit, fluxgate-anturit ja jopa TMR (tunnelmagnetoresistive), ilmaantuu yksi toisensa jälkeen.
Hall-efektianturit
Nämä anturit käyttävät Hall-puolijohdeelementtejä virran mittaamiseen tunnistamalla primäärijohtimen ympärille syntyvän magneettikentän. Tämä on erittäin suosittu kosketukseton -mittausmenetelmä, jonka suurin etu on sen luontainen sähköeristys, joka eliminoi huolen siitä, että korkea jännite vaikuttaa suoraan alavirran mittaussiruun, mikä johtaa erittäin korkeaan turvallisuuteen.
Fluxgate-virta-anturi
Tämä on tekniikka, joka mittaa epäsuorasti heikkoja magneettikenttiä korkean -läpäisevyydellä olevan rautasydämen kyllästysominaisuuksia vaihtuvassa magneettikentässä.
Sen ominaisuudet ovat hyvin erilaiset: erittäin korkea tarkkuus ja minimaalinen lämpötilapoikkeama, joten sitä käytetään usein erittäin{0}}tarkkoihin tasavirtahavainnointiin, sähköeristyksen valvontaan ja metrologiseen kalibrointiin. Sen haittoja ovat kuitenkin korkea hinta ja suhteellisen hidas vastenopeus.
TMR-anturit jne.
TMR on lyhenne sanoista Tunnel Magnetoresistance. Yksinkertaisesti sanottuna se on{1}}tarkka magneettinen anturi, joka perustuu magnetoelektroniikkaan. Sen ydin on "ferromagneettisen kerroksen/ei--magneettisen eristävän kerroksen/ferromagneettisen kerroksen" nanomittakaavan kerrosrakenteen käyttö magneettisten signaalien tarkan muuntamisen saavuttamiseksi sähköisiksi signaaleiksi elektronien spinin kautta.
Shunttien "vallihauta": Miksi nämä tekniikat eivät voi horjuttaa sen määräävää asemaa?
Hall-efektianturien ja fluxgate-magneettien korkean teknologian ja{0}}tehokkuuden vuoksi miksi kuparitankoa tai -vastusta näyttävä shuntti on edelleen markkinoiden yleisin ja luotetuin shuntti? Vastaus piilee sen neljässä keskeisessä edussa:
Ennennäkemätön mittaustarkkuus ja lineaarisuus
Huolimatta siitä, miten oheisteknologiat kehittyvät, fysiikan lait ovat rehellisimpiä. Shuntin toimintaperiaate on erittäin puhdas-Ohmin laki. Koska se on pohjimmiltaan tarkkuusmangaani-kuparivastus, jolla on erittäin alhainen lämpötilakerroin, sen resistanssin-virranmuutoskäyrä on lähes täydellinen suora, ja siinä on poikkeuksellista lineaarisuutta ja hyvin pieniä epälineaarisia virheitä.
Sitä vastoin magneettipiiri vaikuttaa Hall-elementteihin, mikä johtaa pieniin epälineaarisiin poikkeamiin, kun taas fluxgate-magneeteilla on vastehystereesi. Kuten alan asiantuntijat ovat huomauttaneet: jos virranmittauksen tarkkuus on ensisijainen kriteeri, niin shunttivastusratkaisu yhdistettynä tarkkuusmillivolttilähettimeen on aina paras valinta.
Äärimmäinen kustannus{0}}tehokkuus ja korkea luotettavuus
Vaikka Hall-efekti- ja fluxgate-anturit tarjoavat runsaasti toimintoja, ne vaativat monimutkaisia rautasydämiä ja -keloja sekä toisiovirtalähteitä ja monimutkaisia kompensointipiirejä. Erityisesti DC-energiamittarimarkkinoilla jotkin korkean-tarkkuuden suljetun-silmukan Hall-efektianturit voivat maksaa viidestä kymmeneen kertaa enemmän kuin tavalliset shunttivastukset.
Sen sijaan shuntit ovat rakenteeltaan äärimmäisen yksinkertaisia, puhtaasti passiivisia laitteita ja toimivat luotettavasti ilman lisätehoa, mikä tekee niistä poikkeuksellisen lujia ja kestäviä. Kustannus
Tehokas yli-alueen kapasiteetti ja erittäin-laaja lämpötilan säätö
Todellisissa teollisuusympäristöissä hetkelliset virrat ylittävät usein reilusti nimellisarvot. Shunttiyksiköt osoittavat huomattavaa joustavuutta tässä suhteessa. Esimerkiksi markkinoilla oleva -tarkkuusshunttiyksikkö pystyy helposti käsittelemään hetkellisiä ylijännitevirtoja, jotka ovat kymmeniä kertoja suurempia kuin sen nimellisarvo täydellä lämpötila-alueella -40 asteesta +105 asteeseen tinkimättä näytteenoton tarkkuudesta.
Sitä vastoin magneettisiin periaatteisiin perustuvat anturit ovat erittäin herkkiä sydämen kyllästymiselle tai korkean lämpötilan -demagnetoitumiselle, kun virta on liian korkea, mikä johtaa mittausvääristymiin tai jopa pysyvään laitevaurioon.
Erittäin vahva sähkömagneettisten häiriöiden vastustuskyky
Hall-ilmiö- ja fluxgate-magnetometri-anturit saavuttavat tyylikkään kosketuksettoman mittauksen, mutta ympäristöissä, joissa on voimakkaita magneettikenttiä ja korkeataajuisia häiriöitä (kuten lähellä suuria-tehoinvertteriä tai korkean{3}}virtavirtakiskoja), hajamagneettikentät voivat helposti tunkeutua tunnistusmittaussignaaliin ja aiheuttaa arvaamattomia mittausvirheitä.
Sitä vastoin shunttimuuntimet ovat puhtaita piirin suoran sarjan näytteenottolaitteita. Ne ovat uskollisia vain oman resistanssinsa ylittävälle jännitehäviölle, eivätkä ulkoiset hajamagneettikentät vaikuta niihin. Tämä tekee niistä erityisen luotettavia monimutkaisissa sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC) kaapeissa.