มีหลายวิธีในการวัดกระแส แต่ละวิธีเหมาะสำหรับโอกาสต่างๆ กัน และแต่ละวิธีก็มีลักษณะเฉพาะของตัวเอง บทความนี้จะแนะนำวิธีการวัดกระแสทั่วไปหลายวิธีและเปรียบเทียบคุณลักษณะที่เกี่ยวข้อง

หม้อแปลงกระแสไฟฟ้า

หม้อแปลงกระแสไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์การวัดที่ใช้มากที่สุดในระบบไฟฟ้า มีเทคโนโลยีที่สมบูรณ์ ต้นทุนต่ำ และความแม่นยำสูงมาก เป็นอุปกรณ์ตรวจวัดที่มีผู้นิยมใช้มากที่สุดในปัจจุบัน แต่หม้อแปลงกระแสไฟฟ้ามีข้อ จำกัด มากมาย:

1. ฉนวนเป็นเรื่องยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่สูงกว่า 500kV ปริมาตร คุณภาพ และราคาของหม้อแปลงจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากฉนวน

2. เมื่อช่วงไดนามิกมีขนาดเล็กและกระแสมีขนาดใหญ่ CT จะอิ่มตัว และความอิ่มตัวจะทำให้การป้องกันทุติยภูมิไม่สามารถระบุปรากฏการณ์ความผิดปกติได้อย่างถูกต้อง

3. ต้องวางสัญญาณเอาต์พุตของหม้อแปลงด้วยสายเคเบิลไปยังอุปกรณ์รองและต้องแปลงเป็นปริมาณดิจิตอลสองครั้ง

4. วงจรเปิด CT จะสร้างไฟฟ้าแรงสูง เป็นอันตรายต่อความปลอดภัยส่วนบุคคลและอุปกรณ์

5. ง่ายต่อการสร้างเสียงสะท้อนแบบ ferromagnetic

6. หม้อแปลงกระแสไฟฟ้ามีความแม่นยำสูงที่ความถี่การทำงานที่ระบุ แต่ช่วงความถี่ที่สามารถปรับให้เข้ากับได้นั้นแคบมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งไม่สามารถส่งกระแสตรงได้ นอกจากนี้ยังมีกระแสกระตุ้นเมื่อหม้อแปลงกระแสทำงานดังนั้นจึงเป็นองค์ประกอบที่เหนี่ยวนำ มีข้อเสียเช่นเดียวกับการแบ่ง

เซ็นเซอร์กระแสฮอลล์

เซ็นเซอร์กระแส Hall สามารถวัดได้ทั้งกระแส DC และ AC หม้อแปลงกระแสธรรมดาสามารถวัดกระแส AC ได้เท่านั้น หม้อแปลงกระแสธรรมดาเมื่อใช้ด้านทุติยภูมิไม่สามารถเปิดวงจรได้ เซ็นเซอร์กระแส Hall สามารถเปิดวงจรได้ แรงดันเอาต์พุตของเซ็นเซอร์กระแส Hall แปรผันตามขนาดของกระแสที่ไหลผ่านด้านปฐมภูมิ และขั้วเอาต์พุตยังเปลี่ยนแปลงเมื่อทิศทางของกระแสด้านปฐมภูมิเปลี่ยนไป ดังนั้นจึงสามารถวัดกระแสสลับและกระแสตรงได้ และที่นั่น ไม่มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับรูปคลื่น ช่วงความถี่ที่ใช้งานได้ก็กว้างเช่นกัน โดยทั่วไปใช้ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ตัวแปลงความถี่ หม้อแปลงไฟฟ้ากระแสสลับสามารถวัดได้เฉพาะไฟฟ้ากระแสสลับเท่านั้น และความถี่ต้องเป็นความถี่ที่กำหนด ตัวอย่างเช่น หม้อแปลง 50Hz มีข้อผิดพลาดมากในการวัด 60Hz และสัญญาณเอาต์พุตไม่สามารถเข้าสู่วงจรตรวจจับอิเล็กทรอนิกส์ได้โดยตรง

ข้อดีอื่นๆ ของเซ็นเซอร์ Hall คือ:

1. ความเป็นเชิงเส้นที่ดี: ดีกว่า 0.1%;

2. ประสิทธิภาพไดนามิกที่ดี: เวลาตอบสนองน้อยกว่า 1μs และความเร็วในการติดตาม di/dt สูงกว่า 50A/μs ประสิทธิภาพไดนามิกที่ยอดเยี่ยมของโมดูลเซ็นเซอร์ Hall เป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับการปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบควบคุมสมัยใหม่ เมื่อเปรียบเทียบกับสิ่งนี้ เวลาตอบสนองของหม้อแปลงทั่วไปคือ 10-12ms ซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการของการพัฒนาระบบควบคุมการทำงานได้

3. แบนด์วิธความถี่ในการทำงาน: ความแม่นยำคือ 1% ในช่วงความถี่ 0-100kHz ความแม่นยำ 0.5% ในช่วงความถี่ 0-5kHz

4. ช่วงการวัดขนาดใหญ่: โมดูลเซ็นเซอร์ Hall เป็นผลิตภัณฑ์ระบบ การวัดกระแสสามารถเข้าถึง 50KA และการวัดแรงดันไฟฟ้าสามารถเข้าถึง 6400V

5. ความสามารถในการโอเวอร์โหลดที่แข็งแกร่ง: เมื่อกระแสด้านหลักเกินพิกัดและโมดูลถึงจุดอิ่มตัว มันสามารถป้องกันได้โดยอัตโนมัติ แม้ว่ากระแสเกินจะเป็น 20 เท่าของค่าพิกัด โมดูลจะไม่ได้รับความเสียหาย

6. ช่วงการวัดกว้าง: สามารถวัดกระแสและแรงดันของรูปคลื่นตามอำเภอใจ เช่น DC, AC, พัลส์, รูปคลื่นสามเหลี่ยม ฯลฯ และแม้แต่สัญญาณกระแสและแรงดันสูงสุดชั่วคราวก็สามารถสะท้อนได้อย่างซื่อสัตย์

7. ความเร็วในการตอบสนองที่รวดเร็ว: เวลาตอบสนองที่เร็วที่สุดคือ 1us;

8. ประสิทธิภาพไดนามิกที่ดี: เวลาตอบสนองรวดเร็วซึ่งอาจน้อยกว่า 1us; เวลาตอบสนองของหม้อแปลงธรรมดาคือ 10~20ms

ปัด

shunt คือตัวต้านทานที่ต่อขนานกับวงจรกระแสไฟฟ้าของเครื่องมือวัดเพื่อขยายช่วงการวัด การปัดจะทำขึ้นตามหลักการที่ว่าแรงดันไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นคร่อมตัวต้านทานเมื่อกระแสตรงผ่านตัวต้านทาน ตัวแบ่งเป็นตัวต้านทานที่มีค่าความต้านทานน้อย การวัดทำได้ง่ายและความแม่นยำในการวัด DC สามารถเข้าถึงระดับที่ค่อนข้างสูงได้ ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดของการสับเปลี่ยนคือไม่มีการแยกทางไฟฟ้าระหว่างอินพุตและเอาต์พุต นอกจากนี้ เมื่อใช้ shunt เพื่อตรวจจับความถี่สูงหรือกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ จะมีการเหนี่ยวนำอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้นการเชื่อมต่อของ shunt จะไม่เพียงส่งผลกระทบต่อรูปคลื่นกระแสไฟฟ้าที่วัดได้ แต่ยังไม่สามารถส่งรูปคลื่นที่ไม่ใช่ไซน์ได้อย่างแท้จริง