Във високо{0}}прецизните полета за разпределение на постоянен ток, като фотоволтаично съхранение на енергия, купчини за зареждане на електрически превозни средства и центрове за данни, измервателите на постоянен ток са незаменими „мощни стражи“. Точността и стабилността на тези измервателни уреди зависят изцяло от един основен индикатор-колко точно улавят и измерват тока, протичащ през веригата.
За много ветерани електроинженери "шунтът" е много познат метод за вземане на проби от ток. Въпреки това, с бързото развитие на технологиите, нови термини като сензори с ефект на Хол, fluxgate сензори и дори TMR (тунелен магниторезистивен) се появяват един след друг.
Сензори с ефект на Хол
Тези сензори използват полупроводникови елементи на Хол за измерване на ток чрез усещане на магнитното поле, генерирано около първичен проводник. Това е много популярен без{1}}контактен метод за измерване, като най-голямото му предимство е присъщата му електрическа изолация, елиминираща притесненията относно високото напрежение, което влияе пряко на измервателния чип надолу по веригата, което води до изключително висока безопасност.
Сензор за ток на fluxgate
Това е техника, която използва характеристиките на насищане на желязна сърцевина с висока-пропускливост в променливо магнитно поле за индиректно измерване на слаби магнитни полета.
Характеристиките му са много различни: изключително висока точност и минимален температурен дрейф, което го прави често използван при високо-прецизно откриване на постоянен ток, наблюдение на електрическата изолация и метрологично калибриране. Въпреки това, неговите недостатъци включват висока цена и относително ниска скорост на реакция.
TMR сензори и др.
TMR означава тунелно магнитосъпротивление. Просто казано, това е високо{1}}прецизен магнитен сензор, базиран на магнитоелектроника. Неговото ядро е използването на наномащабна сандвич структура от „феромагнитен слой/не-магнитен изолационен слой/феромагнитен слой“ за постигане на прецизно преобразуване на магнитни сигнали в електрически сигнали чрез въртене на електрони.
„Ровът“ на шунтовете: Защо тези технологии не могат да разклатят господството му?
Предвид високите-технологични и мощни възможности на сензорите с ефект на Хол и fluxgate магнитите, защо шунтът, който прилича на медна шина или резистор, все още е най-разпространеният и надежден шунт на пазара? Отговорът се крие в неговите четири основни предимства:
Несравнима точност и линейност на измерване
Независимо как се развиват периферните технологии, законите на физиката остават най-честни. Принципът на работа на шунта е изключително чист-закон на Ом. Тъй като по същество това е прецизен манганов-меден резистор с изключително нисък температурен коефициент, неговата съпротивителна-крива на промяна на тока е почти идеална права линия, показваща изключителна линейност и много малки нелинейни грешки.
За разлика от това, елементите на Хол се влияят от магнитната верига, което води до леки нелинейни отмествания, докато fluxgate магнитите показват хистерезис на реакцията. Както отбелязват експерти от индустрията: ако точността на измерване на тока е основният критерий, тогава решението с шунтов резистор, съчетано с прецизен миливолтов предавател, винаги е най-добрият избор.
Най-висока{0}}ценова ефективност и висока надеждност
Докато сензорите с ефект на Хол и fluxgate предлагат изобилие от функционалност, те изискват сложни железни сърцевини и намотки, както и вторични захранвания и сложни компенсационни вериги. Особено на пазара на електромери за постоянен ток някои високо{1}}прецизни сензори с ефект на Хол със затворен{2}}контур могат да струват пет до десет пъти повече от обикновените шунтови резистори.
За разлика от тях, шунтовете са изключително прости по структура, чисто пасивни устройства и работят надеждно без допълнително захранване, което ги прави изключително здрави и издръжливи. На пазара на чувствителни-цивилни измервателни уреди за постоянен ток и станции за зареждане разходната{2}}ефективност на шунтовете представлява значително предимство, което дори сложните сензори трудно могат да преодолеят.
Мощна възможност за-обхват и ултра{1}}широка температурна адаптивност
В реални-промишлени среди моментните токове често надвишават далеч номиналните стойности. Шунтовите единици демонстрират забележителна устойчивост в това отношение. Например високо{3}}прецизно шунтово устройство на пазара може лесно да се справи с моментни ударни токове, десетки пъти по-високи от номиналната му стойност в пълен температурен диапазон от -40 градуса до +105 градуса, без да се прави компромис с точността на вземане на проби.
За разлика от това сензорите, базирани на магнитни принципи, са силно податливи на насищане на сърцевината или размагнитване при висока-температура, когато токът е твърде висок, което води до изкривяване на измерването или дори до трайна повреда на оборудването.
Изключително силна устойчивост на електромагнитни смущения
Докато сензорите с ефект на Хол и fluxgate magnetometer постигат елегантно без{0}}контактно измерване, в среди със силни магнитни полета и високо-честотни смущения (като например близо до инвертори с висока-мощност или шини с висок-ток), разсеяните магнитни полета могат лесно да проникнат в сигнала за откриване, причинявайки непредсказуеми грешки в измерването.
За разлика от тях, шунтовите преобразуватели са устройства за директно вземане на проби от чиста верига. Те са лоялни само към спада на напрежението в собственото си съпротивление и практически не се влияят от външни разсеяни електромагнитни полета. Това ги прави особено надеждни в шкафове със сложна електромагнитна съвместимост (EMC).