Měření VF proudu metodou úbytku napětí na přípojnici

Z Enpedie
Přejít na: navigace, hledání
Obr. 1: Měření proudu pomocí solenoidu

Tato metoda měření induktorového proudu je založena na Ohmově zákoně, kde proud procházející přípojnicí se specifickou impedancí vyvolá úbytek napětí jí úměrný (1). Nejjednodušší cesta jak měřit proud tímto způsobem je vypočítat nebo změřit frekvenčně-impedanční charakteristiku přípojnic, stanovit celkovou impedanci a měřit úbytek napětí mezi dvěma body přípojnice, jak ukazuje obrázek 1.

(1)

Obr. 4: Elektrické schéma měření proudu pomocí úbytku napětí

Problematickou otázkou této metody je stanovení celkové impedance mezi měřícími body na přípojnici. Impedance je závislá na teplotě, frekvenci, proudu, geometrických rozměrech a dalších parametrech. Pro prvotní odhad celkové impedance je možné idealizovat vedení a při výpočtu rozložení proudové hustoty nebrat v úvahu jev blízkosti jako okrajovou úlohu. Proud protékající vodičem brát jako rovnoměrně rozprostřen v malé části na povrchu vodiče, tedy v hloubce vniku δ. Potom je možné vypočítat efektivní odpor přípojnice Rb pomocí rovnic (2) a (3), kde f je frekvence, σ elektrická vodivost, l vzdálenost mezi měřícími body a h výška přípojnic. Výpočet reaktance Xb je komplikovanější, jelikož je potřeba stanovit vlastní indukci přípojnice L, vzájemnou indukci M i kapacitní složku mezi přípojnicemi. Výpočet vlastní i vzájemné indukční složky je popsán rovnicí (4), kde a,b,c,d i l jsou rozměry přípojnice, ρ je měrný elektrický odpor mědi a φ a ψ jsou parametry závislé na konstrukci přípojnic. První člen na pravé straně představuje činný odpor a druhý imaginární člen představuje reaktanci mezery mezi přípojnicemi a reaktanci přípojnice.



Konstrukce senzorů je závislá na geometrickém provedení přípojnic, jelikož existuje více možností jak přenášet výkon a rozložit napětí. Jedna z možností je umístit zemnící bod uprostřed induktoru, další možností je umístit zemnící bod až nakonec druhé přípojnice. I to má dopad na konstrukci a vlastnosti senzorů. Pokud budeme konstruovat senzor dle první možnosti, bude nezbytné použít galvanické oddělení mezi kontakty senzoru na přípojnici a elektronikou pro zpracování signálu. Použití galvanického oddělení je takřka nezbytností u obou možností, díky přítomnosti velmi vysokého výkonu, který by mohl zničit celý měřící řetězec. Jeho použití bude mít zcela jistě vliv na měřený signál z hlediska většího zkreslení a zašumění, už tak slabého signálu.

I přesto by tato metoda měření induktorového proudu měla vykazovat malé zkreslení měřeného průběhu a nebude docházet k dodatečnému fázovému posuvu, jelikož zde není přítomna další cívka pro akumulaci energie, což je vhodné například při výpočtu účiníku.