電気工学の分野では、プリント基板 (PCB) に取り付けられた AC 電流センサーが、多くの用途で交流 (AC) の測定と監視に重要な役割を果たします。高品質の PCB 実装 AC 電流センサーのサプライヤーとして、私はこれらのセンサーに対する外部磁場の影響についてよく質問されます。これらの影響を理解することは、電流測定システムの精度と信頼性を確保するために不可欠です。
PCB 実装 AC 電流センサーの原理
外部磁場の影響を詳しく調べる前に、PCB に取り付けられた AC 電流センサーがどのように機能するかを理解する必要があります。これらのセンサーは、導体を流れる電流を測定するように設計されています。 PCB に取り付けられた AC 電流センサーには、変流器、ホール効果センサー、ロゴスキー コイルなど、いくつかのタイプがあります。
変流器は電磁誘導の原理に基づいて動作します。 AC 電流が変流器の一次巻線を通過すると磁界が発生し、磁界が二次巻線に比例した電流を誘導します。この二次電流を測定して一次電流の値を決定できます。
一方、ホール効果センサーはホール効果現象に依存しています。電流が流れる導体が磁界の中に置かれると、電流と磁界の方向の両方に対して垂直に電圧が発生します。このホール電圧を測定することにより、磁場の強さ、ひいては導体中の電流を決定することができます。
ロゴスキー コイルは、導体を通過する AC 電流によって引き起こされる磁場の変化率に比例した電圧を生成します。次に、ロゴスキー コイルの出力電圧を積分して電流値を取得します。
PCB 実装 AC 電流センサーに対する外部磁場の影響
測定精度への影響
外部磁場は、PCB に取り付けられた AC 電流センサーの測定精度に大きな影響を与える可能性があります。これらのセンサーは磁場の検出に基づいて動作するため、外部磁場によって干渉が生じる可能性があります。たとえば、変流器では、外部磁場によって二次巻線に追加の誘導電流が発生し、一次電流の不正確な測定が生じる可能性があります。
研究によると、比較的弱い外部磁場でも電流測定に顕著な誤差が生じる可能性があります。大型モーター、変圧器、その他の高出力電気機器が多く使用される産業環境では、これらの機器によって生成される磁界が、AC 電流センサーを搭載した PCB の動作に干渉する可能性があります。実験室でのテストでは、わずか数ミリガウスの強さの外部磁場によって、一部のセンサーの測定結果に最大数パーセントの誤差が生じる可能性があることが判明しました。
信号の歪み
外部磁場も、AC 電流センサーを取り付けた PCB に信号歪みを引き起こす可能性があります。ホール効果センサーでは、外部磁場の存在によってホール電圧が変化し、出力信号が歪む可能性があります。この歪みは、出力波形の形状の変化、または不要なノイズの追加として現れることがあります。
たとえば、AC 電流センサーを使用して正弦波 AC 回路の電流を監視する場合、外部磁場によって出力信号が完全な正弦波波形からずれる可能性があります。この信号の歪みにより、力率や高調波成分などの回路の電気パラメータを正確に分析することが困難になる可能性があります。
センサーの飽和
場合によっては、強い外部磁場により、変流器の磁気コアやセンサー内の他の磁気に敏感なコンポーネントが飽和する可能性があります。飽和が発生すると、センサーの入力電流と出力信号の関係が線形ではなくなり、センサーが電流を正確に測定できなくなる可能性があります。
たとえば、PCB に取り付けられたパッシブ電流トランスデューサでは、外部磁界が十分に強い場合、磁気コアが飽和点に達し、出力電流が横ばいになり、入力電流に比例して増加しなくなる可能性があります。これにより、誤った測定値が得られる可能性があり、飽和状態が続くとセンサーが損傷する可能性もあります。
外部磁場の影響を軽減する
シールド
外部磁場の影響を軽減する効果的な方法の 1 つは、シールドを使用することです。磁気シールド材料を使用して PCB 実装 AC 電流センサーを囲み、外部磁場の影響を軽減できます。たとえば、高い透磁率を持つミューメタルは、センサー用のシールド筐体の製造に使用できます。これらのエンクロージャは、センサーの周囲の外部磁力線の方向を変更し、エンクロージャ内の磁場の強度を最小限に抑えることができます。
ただし、シールドは常に完璧な解決策であるとは限りません。シールドの有効性は、シールド材の種類と厚さ、シールド筐体の形状、外部磁場の強さと方向などの要因によって異なります。場合によっては、満足のいく結果を得るために複雑なシールド設計が必要になる場合があります。
センサーの配置
センサーを適切に配置すると、外部磁場の影響を軽減することもできます。 PCB を取り付ける AC 電流センサーの位置を慎重に選択することにより、外部磁界強度が比較的低い領域に AC 電流センサーを配置することができます。たとえば、センサーは大型の電気機器から離れた場所に設置したり、金属キャビネットや構造部品などの自然の障壁で遮蔽された場所に設置したりできます。
さらに、センサーの向きも外部磁場の影響を受ける可能性があります。外部磁場の影響が最も少ない方向にセンサーを配置することで、測定精度を向上させることができます。
当社が提供する製品
プリント基板実装用AC電流センサーのリーディングサプライヤーとして、当社はお客様の多様なニーズを満たす幅広い製品を提供しています。私たちの0 ～ 400A 入力 AC 電流センサー高電流アプリケーション向けに設計されており、正確で信頼性の高い電流測定を提供します。高度な技術と高品質の素材を使用したこのセンサーは、適度な外部磁場の影響に効果的に抵抗できます。
私たちの4 ～ 20mA 出力電流センサー低消費電力低消費電力が重要なアプリケーションに最適です。優れた直線性と安定性が特徴で、出力信号に対する外部磁場の影響を最小限に抑えるように設計されています。
私たちの単相AC電流トランスデューサ4 - 20mA単相電気システムに適しており、安定した 4 ～ 20mA の出力信号を提供します。外部磁場からの干渉を軽減するために、高度なシールドおよびフィルタリング技術を使用して設計されています。
のAC 真の実効値コンバータ 4 ～ 20mA 出力AC電流の真の実効値を正確に測定でき、変換プロセスに対する外部磁場の影響を最小限に抑える機能が装備されています。
結論
外部磁場は、測定精度、信号の歪み、センサーの飽和など、PCB に取り付けられた AC 電流センサーの性能に大きな影響を与える可能性があります。ただし、シールドや適切なセンサーの配置などの適切な緩和手法により、これらの影響を軽減することができます。
信頼性の高い PCB 実装 AC 電流センサーをお探しの場合、または電流測定システムに対する外部磁場の影響についてご質問がある場合は、調達および技術的な議論についてお気軽にお問い合わせください。当社は、お客様の電気測定のニーズに最適なソリューションを見つけるお手伝いをいたします。
参考文献
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