فهم أجهزة استشعار التيار ذات الحلقة المفتوحة: مبدأ العمل والمزايا والتطبيقات المقدمة

تُعد مستشعرات التيار الكهربائي مكونات أساسية في الأنظمة الكهربائية الحديثة، إذ تتيح قياس تدفق التيار بدقة لأغراض المراقبة والتحكم والحماية. ومن بين أنواعها المختلفة،أجهزة استشعار التيار ذات الحلقة المفتوحة(يُعرف أيضًا باسمأجهزة استشعار تعتمد على المحولات أو أجهزة استشعار ذات حلقة مفتوحة تعمل بتأثير هولتُستخدم على نطاق واسع نظرًا لبساطتها وفعاليتها من حيث التكلفة وموثوقيتها. يستكشف هذا المنشور التقني كيفية عمل مستشعرات التيار ذات الحلقة المفتوحة، ومزاياها الرئيسية، وتطبيقاتها النموذجية.

كيف تعمل أجهزة استشعار التيار ذات الحلقة المفتوحة

تعمل أجهزة استشعار التيار ذات الحلقة المفتوحة على أساسمبادئ الحث المغناطيسي، عادة باستخداممستشعر تأثير هولأو أمحول التيار (التصوير المقطعي المحوسب).

1. أجهزة استشعار الحلقة المفتوحة القائمة على تأثير هول

• أمستشعر تأثير هوليكتشفالمجال المغنطيسييتم توليدها بواسطة التيار المتدفق عبرموصل(عادة ما يكون عبارة عن قضيب توصيل أو سلك).

  
  

• يمر الموصل عبرالنواة المغناطيسية(غالبًا ما تكون مصنوعة من الفولاذ الفريت أو السيليكون)، والتي تعمل على تركيز التدفق المغناطيسي.

  
  

• يقوم مستشعر هول الموجود في الفجوة الهوائية للنواة بقياس قوة المجال المغناطيسي وتحويلها إلىإشارة الجهد المتناسبة مع التيار.

  
  

• نظرًا لعدم وجود حلقة تغذية مرتدة، فإن الناتج هوغير مستقر بشكل نشطوهذا يعني أن الدقة تعتمد على الخصائص المغناطيسية للنواة وخطية مستشعر هول.

  
  

2. أجهزة استشعار الحلقة المفتوحة القائمة على محول التيار (التصوير المقطعي المحوسب)

• تستخدم أجهزة الاستشعار المعتمدة على التصوير المقطعي المحوسبمبدأ المحولحيث يحث التيار الأساسي (الموصل المقاس)التيار الثانويفي لف.

  
  

• التيار الثانوي يتناسب طرديا مع التيار الأولي ولكن يتم تقليصه للقياس.

  
  

• على عكس أجهزة التصوير المقطعي ذات الحلقة المغلقة (التغذية الراجعة)، لا تحتوي أجهزة التصوير المقطعي ذات الحلقة المفتوحة على دائرة تعويضية، مما يجعلها أبسط ولكن أقل دقة قليلاً في ظل الظروف الديناميكية.

المزايا الرئيسية لأجهزة استشعار التيار ذات الحلقة المفتوحة

✔فعالة من حيث التكلفة- مكونات أقل من أجهزة الاستشعار ذات الحلقة المغلقة، مما يقلل من تكاليف التصنيع.

✔وقت استجابة سريع- نظرًا لعدم وجود حلقة تغذية مرتدة، فإنهم يتفاعلون بسرعة مع التغييرات الحالية.

✔تصميم بسيط- لا حاجة إلى ملفات تعويض أو دوائر تحكم إضافية.

✔نطاق تردد واسع- مناسب لكلا منهماقياسات التيار المتردد والتيار المستمر(اعتمادًا على التكنولوجيا المستخدمة).

✔صغير الحجم وخفيف الوزن- أسهل في التكامل مع التطبيقات ذات المساحة المحدودة.

القيود مقارنة بأجهزة الاستشعار ذات الحلقة المغلقة

❌دقة أقل- بدون تصحيح التغذية الراجعة، يمكن أن يؤثر التشبع المغناطيسي والخسائر الأساسية على الدقة.

❌الحساسية لدرجة الحرارة والتداخل المغناطيسي- العوامل الخارجية قد تؤثر على استقرار القياس.

❌نطاق ديناميكي محدود- غير مثالي للأحمال ذات التيار العالي جدًا أو المتغيرة بسرعة.

التطبيقات النموذجية لأجهزة استشعار التيار ذات الحلقة المفتوحة

?أنظمة إدارة البطاريات (نظام إدارة البطاريات)- مراقبة تيارات الشحن والتفريغ في المركبات الكهربائية وتخزين الطاقة.

?الأتمتة الصناعية- استشعار التيار في التحكم في المحركات وأجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة ومراقبة الطاقة.

⚡مصادر الطاقة والعاكسات- اكتشاف تيارات الإدخال/الإخراج في أجهزة يو بي إس، ومحولات الطاقة الشمسية، وأجهزة تحويل الطاقة.

?إلكترونيات السيارات- قياس تيار المولد وصحة البطارية وأداء المحرك الكهربائي.

?العدادات الذكية ومراقبة الطاقة- متابعة استهلاك الكهرباء المنزلي أو التجاري.

خاتمة

أجهزة استشعار التيار ذات الحلقة المفتوحة هيحل موثوق واقتصاديللعديد من تطبيقات القياس الحالية حيثالدقة العالية ليست أمرا بالغ الأهمية. يتم استخدامها على نطاق واسع فيالإلكترونيات الصناعية والسيارات والطاقةبسببهمالاستجابة السريعة والبساطة ومزايا التكلفة. ومع ذلك، بالنسبة للتطبيقات التي تتطلبدقة واستقرار أعلى،أجهزة استشعار التيار ذات الحلقة المغلقةربما يكون خيارا أفضل.

عند اختيار مستشعر التيار ذو الحلقة المفتوحة، ضع في اعتبارك عوامل مثلنطاق القياس، وعرض النطاق الترددي، ومتطلبات العزل، والظروف البيئيةلضمان الأداء الأمثل.

هل ترغب في الحصول على توصيات بشأن نماذج محددة من أجهزة الاستشعار ذات الحلقة المفتوحة أو البدائل؟أخبرنا بذلك في التعليقات أو اتصل بفريقنا الفني للحصول على المشورة من الخبراء.