30/07/2022
0

Tìm hiểu về cảm biến dòng điện: Nguyên lý hoạt động, phân loại

Trong kỹ thuật điện, điện tử cảm biến dòng điện là một trong những kỹ thuật được sử dụng để đo dòng điện. Nó có thể đo dòng điện từ vài mili ampe cho đến dòng điện vài ngàn ampe. Việc lựa chọn cảm biến dòng phù hợp phụ thuộc vào các yêu cầu như cường độ dòng điện, độ chính xác, băng thông, chi phí, ...
Cảm biến dòng là gì?
Cảm biến dòng còn được gọi là máy biến dòng hay CT (Current Transformer), đây là loại cảm biến dùng để phát hiện dòng điện chạy trong dây dẫn bằng cách sử dụng từ trường để phát hiện dòng điện và tạo tín hiệu đầu ra tỷ lệ với dòng điện đó. Tín hiệu được tạo ra có thể là điện áp, dòng điện hay tín hiệu kỹ thuật số tuỳ thuộc vào loại cảm biến. Chúng được sử dụng với cả dòng điện xoay chiều AC và dòng điện một chiều DC. Tín hiệu được tạo ra có thể sử dụng để hiển thị dòng điện đo được hoặc để lưu trữ, phân tích trong hệ thống thu thập dữ liệu hoặc có thể được sử dụng cho mục đích điều khiển.
Các cảm biến dòng cho phép chúng ta có thể đo dòng điện một cách thụ động mà không làm gián đoạn hoạt động của mạch theo bất kỳ cách nào. Chúng không cần phải tiếp xúc trực tiếp với mạch điện để thực hiện đo dòng điện. Hay có thể hiểu, chúng ta không cần phải mở mạch điện nối với tải mà chỉ cần cho dây cấp nguồn của mạch qua cảm biến là có thể đo được dòng điện.
Cảm biến dòng hiện nay được sử dụng trong nhiều ứng dụng. Chúng thường được sử dụng trong đo lường nguồn điện, từ đó xác định mức năng lượng được sử dụng. Cảm biến dòng cũng có thể cung cấp thông tin về nguồn điện đang sử dụng để có thể điều chỉnh nguồn điện kịp thời theo nhu cầu sử dụng.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến dòng
Khi dòng điện chạy qua dây dẫn, nó tạo ra một từ trường tỉ lệ xung quanh dây dẫn. Cảm biến dòng sử dụng từ trường này để đo dòng điện.
Nếu cảm biến dòng được thiết kế để sử dụng cho việc đo dòng điện xoay chiều, công nghệ cảm ứng thường được sử dụng. Dòng điện xoay chiều thay đổi, khiến từ trường thay đổi liên tục. Bên trong cảm biến dòng điện xoay chiều, dây được quấn quanh lõi. Từ trường được tạo ra bởi dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra một dòng điện hoặc điện áp tỷ lệ trong cuộn dây của cảm biến dòng. Sau đó, cảm biến tạo ra một điện áp hoặc dòng điện nhất định mà một đồng hồ kết nối với cảm biến có thể đọc và chuyển đổi nó thành dòng điện chạy qua dây dẫn. 
Nguyên lý hoạt động của cảm biến
Cảm biến Hall
Là cảm biến cho dòng điện một chiều, có khả năng đo cả dòng điện xoay chiều AC và một chiều DC. Cảm biến Hall bao gồm lõi, thiết bị hiệu ứng Hall và mạch điều hoà tín hiệu. Cảm biến dòng này hoạt động dựa trên hiệu ứng Hall.
Cảm biến Hall
Hiệu ứng Hall làm một hiện tượng được phát hiện bởi Edwin Hall. Khi có dòng điện di chuyển qua một dây dẫn nó sẽ tạo ra từ trường. Nếu dây dẫn này ở trong một từ trường khác, lúc này từ trường được tạo ra bởi dây dẫn khi có dòng điện chạy qua sẽ tương tác với từ trường bên ngoài làm cho các electron di chuyển sang một bên của dây dẫn. Điều này tạo ra một điện áp trên dây dẫn tỷ lệ thuận với lượng dòng điện chạy qua nó và có thể đo được.
Các loại cảm biến dòng
Cảm biến dòng thông dụng hiện này thường được chia làm 2 loại: split-core (lõi chia) và solid-core (lõi rắn)
  • Cảm biến lõi rắn hoặc lõi vòng: là các vòng hoàn chỉnh cố định không có khả năng mở. Do đó, dây dẫn phải được ngắt kết nối và đặt qua cảm biến trước khi lắp đặt. Các cảm biến lõi rắn cung cấp độ chính xác cao hơn.

  • Cảm biến lõi chia hoặc tách lõi: các cảm biến dòng lõi chia có thể được mở và đóng xung quanh một dây dẫn giúp chúng dễ dàng lắp đặt hơn. Mặc dù độ chính xác của chúng không bằng so vơi cảm biến lõi rắn nhưng độ chính xác của chúng vẫn đáp ứng đủ cho hầu hết các ứng dụng.
Các loại cảm biến dòng cũng có thể được phân loại theo kiểu dòng điện cần đo:
  • Cảm biến dòng AC

  • Cảm biến dòng điện DC
Ứng dụng cảm biến dòng điện
Các cảm biến dòng có thể sử dụng được trong một loạt các ứng dụng, từ quản lý cơ sở, hộ gia đình cho tới trong công nghiệp. Chúng có thể giúp phát hiện máy móc bị lỗi và hỗ trợ ngăn ngừa hư hỏng thiết bị.
Các loại cảm biến dòng đều có chi phí khá kinh tế tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng. Cảm biến vòng hở có lợi thế chi phí tốt nhất trong phạm vi dòng điện cao (trên 100 A). Chúng cũng có kích thước và trọng lượng nhỏ.
Ứng dụng cảm biến dòng trong một hệ thống PLC
Các cảm biến dòng vòng kín, phù hợp hơn cho các ứng dụng thương mại và công nghiệp. Nơi chúng thường được tìm thấy. Những cảm biến này có độ chính xác cao nhất ở nhiệt độ môi trường xung quanh cao. Chúng rất lý tưởng cho môi trường phức tạp và đầu ra của chúng dễ dàng được chuyển đổi thành điện áp.

Đăng nhập