Quint - новое технологическое решение катушки Роговского
Компактное решение датчика повышает помехоустойчивость и технологичность счётчиков электроэнергии.
Новый подход в изготовлении катушек, а также низкая цена и имеющиеся в наличии новые интегральные микросхемы, изменили ситуацию.
Quint - особенности
• Новая структура – нечувствительность к постоянным магнитным полям
• Отсутствие магнитного сердечника – отсутствие насыщения или намагничивания
• Линейность – легкая и быстрая калибровка
• Изоляция токовой цепи – аналог трансформатора тока
• Нет ограничений для токовых перегрузок, в том числе для молниевых импульсов
• Низкая цена – по цене шунта. Моточное изделие, выполняется на стандартном оборудовании
• Легкая интеграция – с имеющимися в наличии микросхемами, типа AD, ST, Teridian
• Компактность – экономия места в корпусе счетчика.
• Технологичность – цельная шина – установка датчика не требует разрыва внутренней шины
• Датчик может устанавливаться без повреждения изоляции токовой шины.
• Единая конструкция датчика на любые токи
• Отдельный компонент - как замена трансформаторов тока
• Высокий уровень сигнала – как у трансформатора тока
Исполнение датчика
Существуют три варианта выполнения датчиков тока.

Счетчики прямого включения
Широкий диапазон токов
Область применения – базовые токи 5А и больше
Конфигурация первичной шины – от конкретного применения

Счетчики трансформаторного включения
Технический контроль тока без повреждения изоляции
Область применения – базовые токи 5А и меньше

Счетчики прямого включения
Область применения – базовые токи 5А и больше
Счетчики трансформаторного включения
Область применения – базовые токи 5А и меньше
Физика датчика
Магнитное поле, которое генерирует ток, может быть измерено множеством способов. Традиционная катушка Роговского – это катушка в виде полого тора, размещенная на немагнитном сердечнике. Она чувствительна только к току, который течет через отверстие, а к току, который не проходит через отверстие не чувствительна. Катушка расположена вокруг первичного проводника производящего магнитное поле и является его приемником.
Для минимизации чувствительность к внешним магнитным полям, традиционная катушка Роговского имеет жесткое основание катушки и точно выполненную, симметричное вторичную обмотку. Любые ошибки в расположении витков делают катушку Роговского восприимчивой к электромагнитным полям от соседних проводников. Эта производственная проблема объясняет стоимость традиционных катушек Роговского.
Создание традиционной катушки Роговского технологически трудоемко, требуя дорогого оборудования для обеспечения требуемой точности при изготовлении. На практике, очень трудно достигнуть идеальной точности, и катушки Роговского обычно страдают от восприимчивости к магнитным полям переменного тока (то есть они реагируют на переменный ток, который не течет через отверстие), требуя использования магнитного экранирования для достижения необходимой нечувствительности.
Quint предлагает решение этой проблемы. Это достигается использованием двух идентичных катушек, наматываемых однотипно, при этом точность получается автоматически.

Первичная шина охватывает электрически изолированную приемную катушку.
Токи текут через проводник первичной обмотки, обычно сделанного из меди. Электростатический слой экрана отделяет первичную обмотку от двух катушек принимающих сигнал. Эти катушки расположены так, чтобы быть чувствительным только к потоку, текущему в главном проводнике, и свободны к другим полям переменного тока.
Quint - аналог катушки Роговского, так как он имеет тот же самый di/dt отклик, но в тоже время имеет преимущества. Quint это - патентованное решение, выполненное как стандартное моточное изделие с возможностью размещения на токовой шине. Такая катушка имеет параметры, необходимые для обеспечения нечувствительности к переменным магнитным полям, но без серьезных затрат, так как используют стандартное оборудование и ей не нужны дорогостоящие магнитные экраны.
Quint изготовлен с использованием стандартной технологии моточных изделий. В больших объемах, стоимость самого датчика очень низка.
Малый эффект от 0.5mT поля (62053-21, ГОСТ 30207-94) переменного тока промышленной частоты – меньше 1%, типичная ошибка – 0.5%. Датчик соответствует допустимой ошибке до 2 % для 5-120А счетчика класса 1.0.

Датчик может быть использован в измерительных схемах как с дифференциальным выходом, так и с обычным выходом. На рисунке приведена схема включения с обычным выходом – вариант 1 и с дифференциальным – вариант 2. При одинаковых условиях дифференциальное включение всегда имеет некоторое преимущество.
Сравнительные характеристики
Технология индуктивного датчика тока Quint является патентованным исполнением воздушного трансформатора, который может заменить трансформаторы тока или резистивные шунты во многих применениях. Датчики Quint могут использоваться как автономные компоненты. Они особенно выгодны в области измерения больших токов, а также там где необходима высокая точность или широкий динамический диапазон. Основное применение датчика тока Quint - как компонент электронного счетчика электричества.
Ниже для сравнения приведен ряд изделий имеющие схожие технические характеристики и используемые в настоящее время как для измерения тока так и для использования в счетчиках электроэнергии.

Изготовление требует высокоточного оборудования
Высокая чувствительность к нелинейным электромагнитным полям
Требуется магнитное экранирование
Область применения – базовые токи 50А и больше

Исполнение – стандартная технология многослойных печатных плат
Средняя восприимчивость к нелинейным электромагнитным полям
Не требуется магнитное экранирование
Область применения – базовые токи 10А и больше
Используется фирмой Sensus рынках ANSI в линейке счетчиков iCon.

Исполнение – стандартная технология моточного изделия
Низкая восприимчивость к нелинейным электромагнитным полям
Не требуется магнитное экранирование
Область применения – базовые токи 5А и больше
Технические характеристики
Параметр |
Rogowski |
Mebiys |
Quint |
Комментарии |
Базовый ток, А |
50 |
10/40 |
1/5 |
I nom |
Максимальный ток, A |
5000 |
100/320 |
20/120 |
Не ограничен |
Динамический диапазон |
10000:1 |
10000:1 |
10000:1 |
Реально измеренный |
Чувствительность, uV/A/Hz |
2/10 |
0.3/2 |
20/40 |
Зависит от геометрии |
Нелинейность во всем диапазоне, % |
0.1 |
0.1 |
0.1 |
Реально измеренная |
Фазовая ошибка на 50 Гц, Градуса |
* |
0.2/0.5 |
0.3/0.6 |
|
Изоляция, кВольт |
3/6 |
1/6 |
6/12 |
|
Сопротивление первичной цепи, uОм |
* |
70 |
120 |
Зависит от геометрии |
Сопротивление вторичной цепи, Ом |
|
15 |
600 |
Зависит от числа витков |
Индуктивность вторичной цепи, мГн |
* |
0.012 |
12 |
Зависит от числа витков |
Полоса пропускания, кГц |
* |
20 |
7.5 |
Зависит от конструкции |
Рабочая температура, ’C |
-40/+85 |
-40/+85 |
-40/+140 |
Зависит от пластмассы |
Влажность, % |
0/100 |
0/100 |
0/100 |
|
Температурный коэффициент, ррм/’C |
* |
+/-4 |
+/-10 |
|
Постоянное магнитное поле, мА/мТ |
0 |
0 |
0 |
Чувствительность |
Переменное магнитное поле, I nom |
* |
IEC1036 |
IEC1036 |
ГОСТ 30207-94 |
Пиковые токи, А/ 0.1с |
* |
7000 |
5000 |
Зависит от конструкции |
Рекомендуемая область |
* |
ANSI/IEC |
IEC/ГОСТ |
|
Фирма |
Taehwatrans |
Sentek |
DJV-Com |
|
* данные не публиковались
Примечание: уточнить параметры можно у соответствующей фирмы.
Применение датчика
Quint является идеальным решением для применений где требуется больше одного измерительного канала. Там где требуются многофазные измерения, а также высокая точность в сочетании с широким динамическим диапазоном или контролем воровства, Quint обеспечивает эффективное по затратам решение.
Для многофазных счетчиков, особенно с токами 100A и более, хорошее качество трансформаторов тока является дорогостоящим решением. Quint обеспечивает широкий динамический диапазон, высокую точность и превосходную линейность.
Воздушный сердечник катушки Роговского не насыщается в сильных полях, в отличие от трансформатора тока, делая его нечувствительным к полям постоянного тока.
Этот запас качества и легкость интегрирования датчика позволяет Quint быть технологической платформой для всей номенклатуры изделий, экономя на проектировании и производственных затратах.
В большинстве применений, работа реального счетчика ограничена возможностями не столько датчика, сколько возможностями других компонентов измерительной схемы.
Обработка сигнала
Сигнал от датчика пропорционален скорости изменения тока, и следовательно необходимо интегрировать сигнал для восстановления тока.
Есть множество микросхем, которые обеспечивают необходимое интегрирование сигнала в цифровом виде, что позволяет соединить датчик непосредственно с микросхемой. Так например:

Одно- и трехфазные варианты однокристального счетчика
Интегрированный процессор и поддержка LCD
Наиболее востребованное решение для интеллектуальных
счетчиков электроэнергии.
www.teridian.com
В настоящее время решение от Teridian – наиболее перспективно для интеллектуального ряда счетчиков электроэнергии. Весь счетчик выполняется на одной микросхеме, которая интегрирует в себя как измерительную часть, так и процессорную часть с драйвером жидкокристаллического дисплея.
Как по цене, так и по функциональности Teridian лидером в области микросхем для счетчиков электроэнергии. Teridian предлагает решения как для однофазных счетчиков, так и для трехфазных. Кроме того, готовится целый ряд перспективных изделий, которые появятся в производстве в 2007 году.
Более детальную информацию можете получить у поставщика www.galant-e.ru
Источник : соб.инф