Capteur de tension alternative pour 250 V. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Indicateurs, capteurs, détecteurs
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Les capteurs de courant et de tension sont le plus souvent utilisés pour mesurer des courants et tensions alternatifs de fréquence industrielle 50 Hz. L'utilisation à ces fins de capteurs de courant et de tension avec isolation galvanique basée sur l'effet Hall de la société LEM, qui est un monopole dans ce domaine, est peu pratique en raison des courants d'entrée importants pour les capteurs de tension (10 ... 20 mA), une grande erreur de l'ordre de 1% de l'échelle supérieure, une complexité et un coût élevé [1]. L'avantage des capteurs utilisant l'effet Hall est la possibilité de mesurer des courants continus et des tensions.
Le plus approprié pour mesurer les courants et les tensions alternatifs est l'utilisation de transformateurs de courant et de tension avec un circuit électronique de traitement du signal pratique pour l'utilisateur. Le transformateur convertit la tension sur toute la plage avec la même erreur, qu'il s'agisse de centaines de volts ou d'unités de microvolts. La puissance du signal d'un transformateur de la plus petite taille possible est supérieure de plusieurs ordres de grandeur à la puissance du signal du capteur Hall. Cela permet de mettre en œuvre des capteurs de tension avec un courant d'entrée de 1 mA et des capteurs de courant avec une échelle de 0,5 A et une erreur de 0,1 ... 0,5 %.
Lors de la mesure de courants et de tensions alternatifs avec des capteurs basés sur l'effet Hall, l'erreur peut être considérablement réduite en coupant la composante constante avec un condensateur, mais cela complique davantage le capteur et n'est pas pratique.
Dans le capteur de tension proposé, afin de simplifier la conception et de réduire les dimensions, au lieu d'un transformateur de tension, un transformateur de courant avec une résistance supplémentaire est utilisé (Fig. 1).
Le capteur a les caractéristiques suivantes :
- Tension d'entrée ....... 0...250 V
- Courant d'entrée (à une tension de 250 V) ....... 1 mA
- Courant de sortie (à une tension de 250 V) ....... 5 mA
- Résistance de charge.......0...1 kOhm
- Erreur de la valeur mesurée dans la plage de mesure de 25 V à 250 V ....... pas plus de 0,1 %
- Tension d'alimentation......±15 V
La résistance supplémentaire se compose de trois résistances R1R3 et détermine le courant d'entrée du capteur. La résistance R1 est précise avec une erreur de 0,5%, les résistances R2, R3 permettent de sélectionner la valeur de la résistance supplémentaire, la sélection s'effectue en court-circuitant les résistances R2, R3.
La puissance maximale dissipée par les résistances R1R3 n'est pas supérieure à 0,25 W. L'erreur principale est déterminée par la précision de la sélection des résistances R1-R3. Une erreur supplémentaire est déterminée par les résistances TCS R1-R3.
Le signal de l'enroulement secondaire 3 du transformateur T1 est envoyé à l'entrée de l'amplificateur opérationnel A1. Pour éliminer l'aimantation résiduelle du noyau et améliorer la réponse en fréquence, l'amplificateur est recouvert d'une contre-réaction sur le flux magnétique. Le signal de sortie A1 crée un courant de sortie dans l'enroulement 2, qui crée un flux magnétique dans le noyau d'amplitude égale et de sens opposé au flux magnétique généré par le courant d'entrée.
Le capteur a une sortie courant (le courant de sortie ne dépend pas de la résistance de charge) :
Iout=IinW1/W3,
où W1 est le nombre de spires de l'enroulement 1, W3 est le nombre de spires de l'enroulement 3.
Le noyau du transformateur est assemblé à partir de plaques en forme de L et a des dimensions de 30x22x5 mm (5 mm - l'épaisseur de l'ensemble). Les enroulements 1, 2 contiennent 2000 tours de fil PEV-0,1, l'enroulement 3 contient 400 tours de fil PEV-0,2.
La figure 2 montre une version du capteur avec une sortie de courant redressée.
Le capteur a les caractéristiques suivantes :
- Tension d'entrée ....... 0...250 V
- Courant d'entrée (à une tension de 250 V) ....... 1 mA
- Courant de sortie (redressé, valeur crête) ....... 10 mA
- Résistance de charge.......0...620 Ohm
- Erreur de la valeur mesurée dans la plage de mesure de 25 V à 250 V ....... pas plus de 0,5 %
- Tension d'alimentation......±15 V
Le signal variable de la résistance R4 est envoyé à l'entrée d'un redresseur de précision monté sur l'amplificateur opérationnel A2 et les diodes V1, V2 selon le schéma standard. Les signaux des diodes V1, V2 sont envoyés aux entrées du convertisseur tension-courant, montés sur l'OU A3 et le transistor M3. Pour que le courant de sortie ne dépende pas de la résistance de charge, il faut respecter l'égalité R11/R9=R12/R10. Le réglage du capteur consiste à régler la valeur du courant de sortie à un courant d'entrée de 1 mA en sélectionnant la valeur de la résistance R4.
Littérature
- Prospectus du cabinet "LEM".
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