1. Cảm biến dòng điện Hall Effect
Hall-Effect Sensor - US1881.
- Nguyên lý hoạt động: Sử dụng hiệu ứng Hall, trong đó điện áp Hall được tạo ra khi một dòng điện chạy qua một vật liệu và bị ảnh hưởng bởi từ trường.
- Ứng dụng: Thường được sử dụng trong các thiết bị điện tử, xe điện, và các hệ thống tự động hóa công nghiệp.
2. Cảm biến dòng điện Shunt
- Nguyên lý hoạt động: Đo điện áp rơi qua một điện trở shunt có giá trị nhỏ. Dòng điện chạy qua điện trở này sẽ tạo ra một điện áp tỉ lệ với dòng điện.
- Ứng dụng: Thường được sử dụng trong các thiết bị đo lường chính xác và các ứng dụng cần đo dòng điện nhỏ.
3. Cảm biến dòng điện CT (Current Transformer)
Hình ảnh minnh họa
Nguyên lý hoạt động:
- Cảm biến dòng CT hoạt động dựa trên nguyên lý biến áp, nơi dòng điện trong dây dẫn chính được biến đổi thành dòng điện thứ cấp tỷ lệ theo tỷ lệ biến áp của CT.
- CT có một lõi sắt từ và cuộn dây thứ cấp. Dòng điện trong dây dẫn chính (cuộn sơ cấp) tạo ra từ trường trong lõi sắt từ, và từ trường này cảm ứng dòng điện trong cuộn dây thứ cấp.
Đặc điểm:
- Độ chính xác cao và ổn định.
- Có khả năng đo dòng điện lớn.
- Cần có lõi sắt từ, do đó có trọng lượng nặng và kích thước lớn hơn so với Rogowski Coil.
- Phản ứng chậm hơn với các thay đổi nhanh trong dòng điện.
Ứng dụng:
- Được sử dụng phổ biến trong các hệ thống đo lường và bảo vệ trong ngành điện, chẳng hạn như trong các trạm biến áp và hệ thống phân phối điện.
4. Cảm biến dòng điện Rogowski Coil
Nguyên lý hoạt động:
- Rogowski Coil hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, nhưng không có lõi sắt từ. Nó bao gồm một cuộn dây được quấn đều xung quanh một lõi không từ tính (hoặc lõi rỗng).
- Khi dòng điện chạy qua dây dẫn chính, nó tạo ra từ trường thay đổi, và từ trường này cảm ứng điện áp trong cuộn dây Rogowski.
Đặc điểm:
- Có khả năng đo dòng điện cao và thấp một cách chính xác.
- Nhẹ và linh hoạt hơn do không có lõi sắt từ.
- Phản ứng nhanh với các thay đổi trong dòng điện, phù hợp để đo các tín hiệu dòng điện có tần số cao.
- Độ chính xác có thể bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ bên ngoài.
Ứng dụng:
- Thường được sử dụng trong các ứng dụng đo lường tạm thời hoặc di động, chẳng hạn như kiểm tra, bảo trì và giám sát hiệu suất của các hệ thống điện.
- Được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu đo dòng điện tần số cao hoặc xung ngắn, chẳng hạn như trong các hệ thống chuyển mạch nguồn.
5. Cảm biến dòng điện Fluxgate
Nguyên lý hoạt động
- Nguyên lý cơ bản: Cảm biến Fluxgate hoạt động dựa trên hiện tượng bão hòa từ tính của vật liệu từ tính. Một cuộn dây được quấn xung quanh một lõi từ tính và dòng điện xoay chiều được áp dụng để làm bão hòa lõi từ tính. Khi dòng điện đo qua dây dẫn, nó tạo ra một từ trường, làm thay đổi trạng thái bão hòa của lõi từ tính.
- Phản hồi từ tính: Thay đổi trong trạng thái bão hòa được phát hiện và biến đổi thành tín hiệu điện áp, tỷ lệ với từ trường do dòng điện gây ra. Tín hiệu này sau đó được xử lý để xác định giá trị dòng điện.
Đặc điểm
- Độ chính xác cao: Cảm biến Fluxgate có độ chính xác rất cao và có thể đo được dòng điện nhỏ đến mức rất thấp.
- Phạm vi đo rộng: Có thể đo dòng điện từ rất nhỏ đến rất lớn, với độ chính xác cao.
- Không bị bão hòa: Khả năng đo dòng điện một chiều (DC) và dòng điện xoay chiều (AC) mà không bị bão hòa.
- Ít nhiễu: Khả năng kháng nhiễu điện từ tốt, đảm bảo đo lường chính xác trong môi trường có nhiều nhiễu.
Ứng dụng
- Điện tử công suất: Đo dòng điện trong các mạch điện tử công suất và hệ thống điều khiển.
- Y tế: Sử dụng trong các thiết bị y tế cần đo dòng điện chính xác.
- Nghiên cứu khoa học: Được sử dụng trong các nghiên cứu khoa học cần đo dòng điện và từ trường với độ chính xác cao.
- Công nghiệp: Đo dòng điện trong các hệ thống công nghiệp, như giám sát và điều khiển quy trình sản xuất.
6. Cảm biến dòng điện Hall-Effect IC
Nguyên lý hoạt động
- Hiệu ứng Hall: Khi một dòng điện chạy qua một dây dẫn trong một từ trường vuông góc với dòng điện, một điện áp (điện áp Hall) sẽ được tạo ra vuông góc với cả dòng điện và từ trường. Điện áp này tỷ lệ với cường độ từ trường và dòng điện chạy qua dây dẫn.
- Cấu trúc: Cảm biến Hall-Effect IC bao gồm một chip bán dẫn có thể phát hiện và đo lường điện áp Hall, từ đó xác định cường độ dòng điện.
- Đo từ trường: Cảm biến đo từ trường tạo ra bởi dòng điện chạy qua dây dẫn và chuyển đổi tín hiệu này thành tín hiệu điện áp tương ứng, cho phép đo lường chính xác dòng điện.
Đặc điểm
- Đo lường không tiếp xúc: Cảm biến Hall-Effect IC đo dòng điện mà không cần tiếp xúc trực tiếp với dây dẫn, giảm thiểu hao mòn và tăng độ bền.
- Đo lường chính xác: Có độ chính xác cao và khả năng đo lường dòng điện một chiều (DC) và xoay chiều (AC) với độ chính xác cao.
- Kích thước nhỏ gọn: Cảm biến Hall-Effect IC thường có kích thước nhỏ gọn, dễ dàng tích hợp vào các thiết bị và hệ thống khác.
- Dải đo rộng: Có khả năng đo lường dòng điện trong một dải rộng từ vài miliampe đến hàng trăm ampe.
- Kháng nhiễu: Khả năng kháng nhiễu từ tốt, đảm bảo độ chính xác trong môi trường có nhiều nhiễu điện từ.
Ứng dụng
- Điện tử công suất: Đo dòng điện trong các mạch điện tử công suất, như bộ nguồn, biến tần và hệ thống điều khiển động cơ.
- Ô tô: Sử dụng trong các hệ thống quản lý năng lượng và pin của xe điện và xe hybrid.
- Thiết bị công nghiệp: Đo lường và giám sát dòng điện trong các thiết bị công nghiệp, như máy nén, động cơ và hệ thống tự động hóa.
- Thiết bị gia dụng: Sử dụng trong các thiết bị gia dụng như lò vi sóng, máy giặt và tủ lạnh để đo lường và điều khiển dòng điện.
- Hệ thống năng lượng tái tạo: Đo lường dòng điện trong các hệ thống năng lượng mặt trời và gió, giúp giám sát và tối ưu hóa hiệu suất.
Mỗi loại cảm biến dòng điện có ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với các ứng dụng cụ thể. Việc lựa chọn cảm biến phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu đo lường, độ chính xác, dải đo, và môi trường hoạt động của hệ thống.