Importance des techniques de mesure du courant
La mesure du courant est la base du contrôle, de la protection et de la mesure des systèmes électriques. Avec le développement rapide des nouvelles énergies, des véhicules électriques, des systèmes de stockage de l'énergie et d'autres domaines, il existe une demande croissante de mesures de courant élevé (de dizaines d'ampères à des milliers d'ampères), et en même temps, des exigences plus élevées ont été mises en avant pour la précision de la mesure, la réponse dynamique, la stabilité de la température et d'autres indicateurs de performance. Cet article présente de manière systématique la technologie actuelle de mesure des courants forts et ses caractéristiques.
I. Technologie des shunts basée sur la loi d'Ohm
1.1 Principe de fonctionnement
Le shunt est l'élément de mesure du courant le plus classique. Son principe de fonctionnement est simple et direct : une résistance de précision de valeur connue est connectée en série dans le circuit à mesurer, et la valeur du courant est calculée en mesurant la chute de tension aux bornes de la résistance (U=IR).
1.2 Caractéristiques techniques
- Pour :Haute précision, bonne stabilité, faible coût, pas de dérive du zéro
- Inconvénients :Perte d'insertion, pas d'isolation électrique, dégagement important de chaleur en cas de courant élevé
- Précision typique :0.1%~0.5%
- Champ d'application :DC et AC, de milliampères à des milliers d'ampères
II. technologie des capteurs à effet Hall
2.1 Capteurs à effet Hall en boucle ouverte
Les capteurs à effet Hall en boucle ouverte sont de construction simple, l'élément Hall émettant directement un signal proportionnel au champ magnétique (courant).
- Pour :Structure simple, coût réduit, faible consommation d'énergie
- Inconvénients :Précision limitée, grande dérive en température, linéarité moyenne
- Précision typique :1%~2%
2.2 Capteurs à effet Hall en boucle fermée
Les capteurs à effet Hall en boucle fermée (équilibrés magnétiquement) maintiennent un fonctionnement sans flux en annulant le champ magnétique du courant primaire par le champ magnétique généré par l'enroulement de compensation.
- Pour :Plus grande précision, bonne linéarité, large bande passante
- Inconvénients :Coût et consommation d'énergie plus élevés
- Précision typique :0.5%~1%
Technologie des capteurs Fluxgate
3.1 Principes de fonctionnement
Les capteurs Fluxgate utilisent les caractéristiques de magnétisation non linéaires des noyaux magnétiques facilement saturés pour obtenir une mesure très précise du champ magnétique mesuré (courant) grâce à la coordination des enroulements d'excitation et de détection.
3.2 Caractéristiques techniques
- Pour :Haute précision, faible dérive thermique, bonne stabilité à long terme
- Inconvénients :Structure complexe, coût élevé, largeur de bande limitée
- Précision typique :0.1%~0.5%
- Applications :Véhicules électriques haut de gamme, instruments de mesure de précision
Nouvelle technologie de capteurs magnétorésistifs
4.1 Capteurs TMR (magnétorésistifs à effet tunnel)
Les capteurs TMR utilisent l'effet tunnel quantique et ont une très grande sensibilité au champ magnétique.
- Pour :Haute sensibilité, faible dérive en température, très faible consommation d'énergie
- Inconvénients :Portée limitée et coût élevé
- Perspectives d'application :Promesse de remplacement des capteurs à effet Hall dans certaines applications
4.2 Capteurs GMR (magnétorésistifs géants)
Les capteurs GMR se situent entre les capteurs Hall et TMR et sont compétitifs dans certaines applications.
V. Comparaison des technologies et guide de sélection
| Type de technologie | précis | stabilité de la température | largeurs de bande | incommunicado | les coûts (de fabrication, de production, etc.) |
|---|---|---|---|---|---|
| séparateur | 高 | 优 | 宽 | 无 | 低 |
| Hall en boucle ouverte | 中 | 中 | 中 | 有 | 低 |
| Hall en boucle fermée | élevé | de préférence | 宽 | 有 | moyen à élevé |
| porte à flux magnétique | 高 | 优 | 中 | 有 | 高 |
| TMR | élevé | 优 | 宽 | 有 | moyen à élevé |
VI. les tendances futures du développement
6.1 Capteurs hybrides
Combinaison de différentes technologies (par exemple Hall+Splitter) pour tirer parti de leurs atouts respectifs et obtenir de meilleures performances globales.
6.2 Intégration et intelligence
L'intégration des éléments de détection, des circuits de traitement des signaux et des interfaces numériques simplifie la conception des applications.
remarques finales
Les différentes technologies de mesure du courant ont leurs propres avantages et inconvénients, et aucune technologie ne peut offrir un avantage absolu dans toutes les applications. Les ingénieurs doivent choisir la solution technologique la plus appropriée en fonction des exigences spécifiques de l'application, en tenant compte de facteurs tels que la précision, le coût, l'isolation et la consommation d'énergie. Grâce à sa grande précision et à son faible coût, le shunt reste le meilleur choix dans de nombreuses applications.
