V oblastech vysoce přesné{0}}distribuce stejnosměrného proudu, jako je úložiště fotovoltaické energie, nabíjecí stanice pro elektromobily a datová centra, jsou měřiče stejnosměrného proudu nepostradatelnými „hlídači energie“. Přesnost a stabilita těchto měřičů zcela závisí na jednom základním indikátoru,-jak přesně zachycují a měří proud protékající obvodem.
Pro mnoho zkušených elektrotechniků je „shunt“ velmi známou metodou vzorkování proudu. S rychlým rozvojem technologií se však jeden po druhém objevují nové pojmy jako Hallovy senzory, fluxgate senzory a dokonce i TMR (tunel magnetoresistive).
Hallovy senzory
Tyto senzory využívají Hallovy polovodičové prvky k měření proudu snímáním magnetického pole generovaného kolem primárního vodiče. Jedná se o velmi oblíbenou- metodu bezkontaktního měření, jejíž největší výhodou je její vlastní elektrická izolace, která eliminuje obavy z vysokého napětí přímo dopadajícího na výstupní měřicí čip, což vede k extrémně vysoké bezpečnosti.
Fluxgate proudový senzor
Jedná se o techniku, která k nepřímému měření slabých magnetických polí využívá charakteristiky nasycení železného jádra s vysokou{0}}permeabilitou ve střídavém magnetickém poli.
Jeho vlastnosti jsou velmi odlišné: extrémně vysoká přesnost a minimální teplotní drift, díky čemuž se často používá při vysoce přesné -detekci stejnosměrného proudu, monitorování elektrické izolace a metrologické kalibraci. Mezi jeho nevýhody však patří vysoká cena a relativně pomalá rychlost odezvy.
TMR senzory atd.
TMR je zkratka pro Tunnel Magnetoresistance. Jednoduše řečeno, je to vysoce-přesný magnetický senzor založený na magnetoelektronice. Jeho jádrem je použití sendvičové struktury v nanoměřítku „feromagnetická vrstva/ne-magnetická izolační vrstva/feromagnetická vrstva“ k dosažení přesné konverze magnetických signálů na elektrické signály prostřednictvím elektronového spinu.
"Příkop" Shuntů: Proč tyto technologie nemohou otřást svou nadvládou?
Proč je shunt, který vypadá jako měděná tyč nebo rezistor, stále nejběžnějším a nejdůvěryhodnějším shuntem na trhu, vezmeme-li v úvahu pokročilou-technizaci a výkonné možnosti senzorů s Hallovým efektem a fluxgate magnetů? Odpověď spočívá v jeho čtyřech hlavních výhodách:
Bezkonkurenční přesnost a linearita měření
Bez ohledu na to, jak se periferní technologie vyvíjejí, fyzikální zákony zůstávají nejupřímnější. Princip fungování zkratu je extrémně čistý-Ohmův zákon. Protože se v podstatě jedná o přesný manganový-měděný rezistor s extrémně nízkým teplotním koeficientem, jeho křivka-proudové změny odporu je téměř dokonalá přímka, vykazuje výjimečnou linearitu a velmi malé nelineární chyby.
Naproti tomu Hallovy prvky jsou ovlivněny magnetickým obvodem, což vede k mírným nelineárním posunům, zatímco magnety s fluxgate vykazují hysterezi odezvy. Jak zdůraznili průmysloví odborníci: pokud je primárním kritériem přesnost měření proudu, pak je řešení bočníkového odporu spárované s přesným milivoltovým vysílačem vždy nejlepší volbou.
Maximální cena-efektivita a vysoká spolehlivost
Zatímco snímače Hallova efektu a fluxgate nabízejí bohaté funkce, vyžadují složitá železná jádra a cívky, stejně jako sekundární napájecí zdroje a složité kompenzační obvody. Zejména na trhu měřičů stejnosměrného proudu mohou některé vysoce přesné -uzavřené- snímače s Hallovým efektem stát pět až desetkrát více než běžné bočníkové odpory.
Naproti tomu bočníky mají extrémně jednoduchou strukturu, jsou čistě pasivní zařízení a fungují spolehlivě bez dodatečného napájení, díky čemuž jsou mimořádně robustní a odolné. Na trhu-civilních měřičů stejnosměrné energie a nabíjecích stanic, které jsou citlivé na náklady, představuje nákladová-efektivita bočníků významnou výhodu, kterou se snaží překonat i složité senzory.
Výkonný přes{0}}rozsah a ultra-široká teplotní adaptabilita
Ve skutečném-průmyslovém prostředí okamžité proudy často daleko překračují jmenovité hodnoty. Shuntové jednotky v tomto ohledu vykazují pozoruhodnou odolnost. Například vysoce-přesná bočníková jednotka na trhu snadno zvládne okamžité rázové proudy, které jsou desítkykrát vyšší, než je jeho jmenovitá hodnota, v celém teplotním rozsahu od -40 stupňů do +105 stupňů, aniž by byla ohrožena přesnost vzorkování.
Naproti tomu senzory založené na magnetických principech jsou vysoce citlivé na saturaci jádra nebo vysokoteplotní demagnetizaci, když je proud příliš vysoký, což vede ke zkreslení měření nebo dokonce k trvalému poškození zařízení.
Extrémně silná odolnost proti elektromagnetickému rušení
Zatímco senzory Hallova efektu a fluxgate magnetometru dosahují elegantního bez{0}}kontaktního měření, v prostředích se silnými magnetickými poli a vysoko-frekvenčním rušením (např. v blízkosti vysoko{2}}invertorů nebo vysokonapěťových přípojnic-) mohou rozptylová magnetická pole snadno proniknout do detekčního signálu a způsobit nepředvídatelné chyby měření.
Naproti tomu bočníkové převodníky jsou čistě obvodová přímo sériová vzorkovací zařízení. Jsou loajální pouze k poklesu napětí na vlastním odporu a nejsou prakticky ovlivněny vnějšími rozptylovými elektromagnetickými poli. Díky tomu jsou obzvláště spolehlivé ve složitých skříních elektromagnetické kompatibility (EMC).