En camps de distribució d'energia de corrent continu d'alta-precisió, com ara l'emmagatzematge d'energia fotovoltaica, piles de càrrega de vehicles elèctrics i centres de dades, els mesuradors de potència de corrent continu són "sentinels d'energia" indispensables. La precisió i l'estabilitat d'aquests mesuradors depenen completament d'un indicador bàsic-de quina precisió capturen i mesuren el corrent que flueix pel circuit.
Per a molts enginyers elèctrics veterans, el "shunt" és un mètode de mostreig de corrent molt conegut. No obstant això, amb el ràpid desenvolupament de la tecnologia, apareixen nous termes com sensors d'efecte Hall, sensors de fluxgate i fins i tot TMR (magnetoresistiu de túnel) un rere l'altre.
Sensors d'efecte Hall
Aquests sensors utilitzen elements semiconductors Hall per mesurar el corrent detectant el camp magnètic generat al voltant d'un conductor primari. Aquest és un mètode de mesura sense-contacte molt popular, el seu principal avantatge és el seu aïllament elèctric inherent, eliminant les preocupacions sobre l'alta tensió que afecti directament el xip de mesura aigües avall, donant lloc a una seguretat extremadament alta.
Sensor de corrent Fluxgate
Aquesta és una tècnica que utilitza les característiques de saturació d'un nucli de ferro d'alta-permeabilitat en un camp magnètic altern per mesurar indirectament camps magnètics febles.
Les seves característiques són molt diferents: una precisió extremadament alta i una deriva de temperatura mínima, la qual cosa fa que s'utilitzi amb freqüència en la detecció de CC d'alta-precisió, el control de l'aïllament elèctric i el calibratge metrològic. Tanmateix, els seus desavantatges inclouen un alt cost i una velocitat de resposta relativament lenta.
sensors TMR, etc.
TMR són les sigles de Magnetoresistance del túnel. En poques paraules, és un sensor magnètic d'alta-precisió basat en magnetoelectrònica. El seu nucli és l'ús d'una estructura sandvitx a nanoescala de "capa ferromagnètica/capa aïllant no-magnètica/capa ferromagnètica" per aconseguir una conversió precisa de senyals magnètics en senyals elèctrics mitjançant el gir electrònic.
El "foss" de les derivacions: per què aquestes tecnologies no poden sacsejar el seu domini?
Tenint en compte l'alta-tecnologia i les potents capacitats dels sensors d'efecte Hall i dels imants de fluxgate, per què la derivació, que sembla una barra o una resistència de coure, segueix sent la derivació més comú i de confiança del mercat? La resposta rau en els seus quatre avantatges principals:
Precisió i linealitat de mesura sense igual
Independentment de com evolucionin les tecnologies perifèriques, les lleis de la física segueixen sent les més honestes. El principi de funcionament d'una derivació és extremadament pura-llei d'Ohm. Com que es tracta essencialment d'una resistència de coure de manganès-de precisió amb un coeficient de temperatura extremadament baix, la seva corba de canvi de resistència-actual és gairebé una línia recta perfecta, que presenta una linealitat excepcional i errors no lineals molt petits.
En canvi, els elements Hall es veuen afectats pel circuit magnètic, donant lloc a lleugers desplaçaments no lineals, mentre que els imants de fluxgate presenten histèresi de resposta. Com han assenyalat els experts del sector: si la precisió de la mesura de corrent és el criteri principal, una solució de resistència de derivació combinada amb un transmissor de precisió en milivolts és sempre la millor opció.
Cost-última eficàcia i alta fiabilitat
Tot i que els sensors d'efecte Hall i de fluxgate ofereixen una gran quantitat de funcionalitats, requereixen nuclis i bobines de ferro complexos, així com fonts d'alimentació secundàries i circuits de compensació complexos. Especialment al mercat dels mesuradors d'energia de corrent continu, alguns sensors d'efecte Hall de bucle tancat-d'alta precisió- poden costar de cinc a deu vegades més que les resistències de derivació normals.
En canvi, les derivacions tenen una estructura extremadament senzilla, són dispositius purament passius i funcionen de manera fiable sense potència addicional, cosa que els fa excepcionalment robusts i duradors. En el mercat de comptadors d'energia de corrent continu i de recàrrega civils sensibles al cost-, el cost-efectivitat de les derivacions representa un avantatge important que fins i tot els sensors complexos lluiten per superar.
Potent capacitat d'-abast i adaptabilitat a la temperatura ultra-àmplia
En entorns industrials-reals, els corrents instantanis sovint superen amb escreix els valors nominals. Les unitats de derivació demostren una resiliència notable en aquest sentit. Per exemple, una unitat de derivació d'alta-precisió del mercat pot gestionar fàcilment corrents de sobrecàrrega instantània desenes de vegades superiors al seu valor nominal en un rang de temperatures complet de -40 graus a +105 graus, sense comprometre la precisió del mostreig.
En canvi, els sensors basats en principis magnètics són molt susceptibles a la saturació del nucli o a la desmagnetització d'alta-temperatura quan el corrent és massa alt, provocant una distorsió de la mesura o fins i tot danys permanents en l'equip.
Resistència extremadament forta a les interferències electromagnètiques
Tot i que els sensors de magnetòmetres d'efecte Hall i de fluxgate aconsegueixen una mesura elegant sense -contacte, en entorns amb camps magnètics forts i interferències d'alta-freqüència (com prop d'inversors d'alta-potència o barres de corrent d'alta-), els camps magnètics dispersos poden infiltrar-se fàcilment en el senyal de detecció, provocant errors impredictibles.
En canvi, els convertidors de derivació són dispositius de mostreig en sèrie directe de circuits purs. Només són lleials a la caiguda de tensió a través de la seva pròpia resistència i pràcticament no es veuen afectats pels camps electromagnètics dispersos externs. Això els fa especialment fiables en armaris de compatibilitat electromagnètica complexa (EMC).