преобразователи тока на датчиках Холла

Таблица 16-1

Продолжение табл. 16-t

Рис. 16-3. Устройство для измерения мощности постоянного тока.

а напряженность толя Н, создаваемого катушкой (в практических решениях 1катушка L заменяется обычно электромагнитом), пропорциональна измеряемому напряжению Um, т. е.

HkJJ, (16-8)

то напряжение Холла Uy будет пропорционально из.ме-ряемой мощности Р

UykI,H = kkJkJJ = kP. (16-9)

Мощность можно измерять также способом, токазан-ным на рис. 16-3,6. Топда

L = KU„, H=kJ„.

Применение датчиков Холла для измерения мощности постоянного тока до сих тор встречается довольно редко. Субашиев и Друзьяк [Л. 670] изготовили мил-ливаттметр с диапазоном О-80 мет для измерения мощности фотоэлемента с внутренним фотоэффектом.

16-J-J. ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ 8 ЦЕПИ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ

При переменном токе

= kii = й „,„с sin (ш/ + ?); (16-10)

Я = й„f; = й„[/„,,eSin<o (16-11)

Получается

Uy=~k [/MaKctMaKc COS ср - /«аксмакс COS {2mf + ср)]. (16-12)

Из последней формулы видно, что напряжение Холла пропорционально среднему значению измеряемой активной мощности (первое слагэемое формулы); оно 250

может (быть измерено с помощью магнитоэлектрического вольтметра (рис. 16-4,а), который не реагирует на переменную составляющую (второе слагаемое формулы), так как ее среднее значение будет равно нулю. Тогда

Р - kUу - -п~ 7„лкс1

макс "- макс

coscp.

(16-13)

Для измерения пассивной (реактивной) мощности необходимо добиться, чтобы одна из величин, управляющих датчиком Холла (/ или Н), сместилась по фазе относительно другой на 90°, тогда

(16-14)

Полная мощность измеряется по схеме, показанной на рис. 16-4,6.

Наряду с измерением однофазных токов с помощью датчиков Холла можно производить измерения трехфазных токов в трех- и четырехпроводной схеме. К настоя-

Рис. 16-4. Устройство для измерения активной (а) н полной (6) мощностей.

щему времени изготовлено много разных приборов на датчиках Холла, работающих как преобразователи мощности. В табл. 16-2 представлены характеристики нескольких таких преобразователей; Преобразователи на диапазон частоты 50-500 гц нашли достаточно широкое применение и выпускаются серийно, измерения же мощности на более высоких частотах производятся до

Таблица 16-2

Преобразователи мощности на датчиках Холла

настоящего времени только в лабораторных условиях. Всесторонний анализ проблемы измерения мощности переменного тока для частоты 50 гц выполнили Сунь [Л. 671], Френкель и де Сабата (Л. 132] и {Л. 133], Барлоу [Л. 12], Завицкий {Л. 515], Ю Ге-фей [Л. 689] и др.

При проектировании (преобразователей мощности с точностью порядка 0,5-1% для токов промышленной частоты необходимо избегать ошибок:

а) от влияния температуры - например, при помощи включения последовательно с входной цепью термистора, шунтированного соответствующим сопротивлением;

б) от влияния эффекта магнитосопротивления - на-прихмер, при помощи последовательного включения во входную щепь резистора с соответствующим активным сопротивлением;

в) от потерь в материале магнитопровода путем компенсации возникающих фазовых искажений с помощью элементов R, L, С;

г) от изменения полного сопротивления цепи в зависимости от частоты;

д) от нелинейности характеристики намагничивания магнитного материала;

е) от асимметрии напряжений-в трехфазных схемах.

Наряду с измерениями мощности сетевой частоты датчики Холла можно использовать для измерений мощности импульсов. Розов и Зайцев [Л. 655] запатентовали 252

приспособление для измерения активной мощности импульса тока сварочной машины. Датчик Холла помещен в магнитное поле, возбужденное измеряемым током, а источником питания управляющей цепи датчика Холла является напряжение на вторичной обмотке сварочного трансформатора.

16 2 3. ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ НЛ ЗВУКОВЫХ И РАДИОЧЛСТОТЛХ

Барлоу [Л. 12] изготовил ваттметр для измерения мощности до 1 вт при напряжении 20 в и частотах до 20 кгц, применив для этой цели германиевый датчик Холла с размерами 3X2,5X0,3 мм и активным сопротивлением J?oc=1100 ом. Источником управляющего тока является падение напряжения на шунте, через который течет ток нагрузки, а магнитное поле создается катушкой, напряжение на которую подается с нагрузки. Намагничивающая катушка и датчик Холла помещены в корпус, защищающий их от влияния внешних магнитных полей. Измерительным прибором служит высоковольтный гальванометр,

Берман (Л. 539] создал две схемы для измерения мощности в интервале радиочастот со следующими параметрами:

а) с германиевым датчиком Холла (8X5X0,3 мм, 7?х = 500 ом), диапазон частоты 428-495 кгц, чувствительность 7,4 мм/вт;

б) с датчиком Холла нз InSb (4X3X0,4 мм, Rx = l ом), интервал 395-500 кгц, чувствительность 4,3 мм/вт.

Оба датчика Холла были помещены в зазоре ферритового сердечника.

16 2 4. ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН ВЫСОКО)!) ЧАСТОТЫ

Измерение мощности является одним из основных измерений при исследовании электромагнитных волн в интервале высоких частот. Ваттметры, используемые при высоких частотах, можно разделить на ваттметры, поглощающие мощность, и ваттметры проходящей