Zemākās izmaksas strāvas mērīšanas risinājums: Precīzs šūntsprieguma mērs aizvieto tradicionālos zemsprieguma strāvas transformatorus

​

​I. Risinājuma fons​
Saskaroties ar steidzamo prasību pēc zemizmaksas strāvas mērīšanas rūpnieciskajā kontrole, enerģijas mērīšanā un pārstrāvas aizsardzības lietojumos, tradicionālie elektromagnētiskie strāvas transformatoru (CT) un Hola sensori rada problēmas, piemēram, augstās materiālu izmaksas (jo īpaši >30A specifikācijām) un sarežģītas ražošanas proceses. Šis risinājums izmanto četrtermiņa mangāna šuntresistoru + optimizētu signāla ķēdi, lai sasniegtu ārkārtīgu izmaksu kontrolēšanu lielos apjoma lietojumos.

​II. Galvenais risinājuma dizains​

1. ​Mērīšanas vienība​
• Precīzs četrtermiņa mangāna šuntresistors
• Aizvieto tradicionālo CT magnēta un spuldzes struktūru.
• Galvenie parametri: 50μΩ-5mΩ rezistences diapazons (pielāgoti strāvas līmeņam), temperatūras koeficients <50ppm/°C.
• Četrtermiņa struktūra novērš kontaktresistences kļūdas (Kelvina savienojums).
2. ​Signāla apstrādes ķēde​
• Zemnovirziena instrumentālais pastiprinātājs (INA)
• Izmanto ierīces ar <0.5μV/°C nobīdes sprieguma novirzi (piemēram, AD8237, INA826).
• Guves kļūda <0.1%, CMRR >120dB (samazina kopējo režīma interferenci).
• Integrēta EMI filtrēšana samazina ārējo shēmu.
3. ​Izolācijas optimizācija​
• Strāvas kapacitātes izolators (piemēram, ADI isoPower®)
• Aizvieto tradicionālo CT magnētisko izolāciju.
• Atbalsta >5kV DC izolācijas spriegumu.
• Par 40% zemāka enerģijas patēriņa, izmaksas tikai 60% no optokopliera risinājumiem.
4. ​Mehāniskais dizains​
• Injectētā plastmasas korpusa
• Noņem metāla ekranācijas slāni un potting procesu.
• Uztur IP54 aizsardzības klasi (dustproof un ūdens sprauska droša).
• Standartizēti ieplākšanas kontakti automātiskai montāžai.

​III. Izmaksu priekšrocību analīze (salīdzinājumā ar tradicionālo risinājumu)​​

​IV. Tipiskās tehniskās specifikācijas​

• ​Tikslums:​​ 1% FS (@25°C), 2% FS (@-40°C~+85°C)
• ​Frekvenču diapazons:​​ DC~50kHz (labāks nekā tradicionālais CT 10kHz ierobežojums)
• ​Nominalais strāvas līmenis:​​ 15-300A (>300A ieteicams izmantot paralēlas šuntas masīvu)
• ​Enerģijas patēriņš:​​ <15mW (bez sejas sildīšanas ietekmes)
• ​Reakcijas laiks:​​ <1μs (būtiska priekšrocība pārstrāvas aizsardzības situācijās)

​V. Lietojuma scenāriju pielāgošana​

1. ​Smarta skaitītāja iekšējais mērījums​
• Atbilst enerģijas mērīšanai zem 1. klases.
• Busbar strāvas mērīšana (savienota ar Σ-Δ ADC).
2. ​Motoru vadības sistēmas​
• Trifāšu invertera fāzes strāvas detektors.
• Izmaksu jūtīgi BLDC kontrolieri.
3. ​Pārstrāvas aizsardzības ierīces​
• Breķešanas strāvas detektors.
• Reakcijas ātrums palielināts 50 reizes.
4. ​Saulaines invertori​
• Streņču strāvas uzraudzība (DC puse).
• Novērš tradicionālā CT atlikušo flukss kļūdu problēmu.

​VI. Realizācijas galvenie punkti​

1. ​Termodizains​
• Rūkas siltums izplatīšanai (PCB kā siltuma sānu).
• Jāievēro: ≥4mm² rūku platība uz 1A strāvas.
2. ​EMC optimizācija​
• Diferenciālās trasei garuma sakritība ≤10mm.
• π-filtra instrumentālā pastiprinātāja priekšgalā.
3. ​Masveida ražošanas kontrolēšana​
• Fully automatizēta lazerā veidotās rezistoru kalibrēšana.
• Temperatūras kompensācijas koeficienta firmvēra programmatūra.
• Dinamiskais slodzes testēšana (aizstāj tradicionālo burn-in procesu).

​Risinājuma ierobežojumi:​​

• Nav piemērots >600V stiprai izolācijai (nepieciešama pastiprināta izolācijas risinājuma).
• Significants rūku zudumi pie strāvas virs 500A (ierociem magnētisku risinājumu).