Zastosowanie przetworników LEM w automatyce i energoelektronice

Dzięki przetwornikom LEM możliwe jest dokładne monitorowanie prądu i napięcia w różnorodnych aplikacjach energetycznych i systemach automatyki, co czyni je niezastąpionymi w nowoczesnej technologii. Ich popularność wynika z wysokiej dokładności, niezawodności oraz odporności na zakłócenia elektromagnetyczne, które są powszechne w środowiskach przemysłowych. Zarówno w systemach prądu stałego (DC), jak i zmiennego (AC), przetwornik prądu pozwala na monitorowanie przepływu energii, zarządzanie systemami i ochronę urządzeń elektronicznych.

Zasada działania przetworników LEM

Przetworniki LEM działają w oparciu o dwie główne metody pomiaru prądu:

Czujniki Halla

Generują sygnał proporcjonalny do przepływającego prądu na podstawie pola magnetycznego wytwarzanego przez przewodnik. Ta metoda pozwala na pomiar zarówno prądu stałego (DC), jak i zmiennego (AC) z izolacją galwaniczną między układem mierzonym a elektroniką wyjściową.

Metoda indukcyjna (transformatorowa)

Wykorzystuje zjawisko indukcji elektromagnetycznej i działa wyłącznie dla prądu zmiennego (AC).

Dzięki tym technologiom możliwe jest generowanie sygnału wyjściowego proporcjonalnego do przepływającego prądu, bez bezpośredniego kontaktu elektrycznego z układem wysokiego napięcia. To zwiększa bezpieczeństwo pracy i minimalizuje ryzyko uszkodzenia komponentów w przypadku przepięć czy awarii systemu.

Budowa przetworników LEM

Typowy przetwornik prądu LEM składa się z:

• Przewodnika prądu – którym przepływa mierzony prąd.
• Czujnika Halla lub układu indukcyjnego – odpowiedzialnego za detekcję strumienia magnetycznego.
• Przetwornika sygnału wyjściowego – konwertującego sygnał na proporcjonalny prąd lub napięcie.

Izolacja galwaniczna zapewnia bezpieczeństwo i chroni elektronikę pomiarową przed uszkodzeniami w przypadku przepięć.

Rodzaje przetworników LEM

Na rynku dostępny jest szeroki wybór przetworników LEM, dostosowanych do różnych zastosowań przemysłowych i energoelektroniki:

• Przetworniki prądowe DC – monitorowanie i sterowanie prądem stałym w zasilaczach, systemach magazynowania energii i elektromobilności.
• Przetworniki prądowe AC – stosowane w maszynach elektrycznych, falownikach, systemach fotowoltaicznych i wiatrowych.
• Przetworniki wysokoprądowe – do 1000 A, a nawet 500 kA w dużych instalacjach przemysłowych i energetycznych.
• Przetworniki izolowane i bocznikowe – izolowane typy zapewniają pełną separację galwaniczną, a boczniki wykorzystują rezystancję do pomiaru prądu, bez izolacji (dla specjalistycznych zastosowań).

Wszystkie typy umożliwiają monitorowanie prądu w czasie rzeczywistym i generowanie sygnału proporcjonalnego do wartości mierzonej, co jest kluczowe dla sterowania i ochrony systemów automatyki i energoelektroniki.

Zastosowanie przetworników LEM w automatyce

W systemach automatyki przetworniki LEM umożliwiają precyzyjny pomiar prądu w układach sterowania maszyn i urządzeń przemysłowych. Dzięki nim możliwe jest:

• Wykrywanie przeciążeń i awarii w obwodach zasilających.
• Optymalizacja zużycia energii w systemach produkcyjnych.
• Integracja z systemami zarządzania energią w zakładach przemysłowych.
• Automatyczne sterowanie prądów silników i napędów w czasie rzeczywistym.

W aplikacjach DC, takich jak ładowanie akumulatorów, systemy fotowoltaiczne czy magazynowanie energii, dokładność pomiaru (typowo ±0,5–1%) i wysoka niezawodność są niezbędne do bezpiecznej pracy całego systemu.

Zastosowanie przetworników LEM w energoelektronice

Przetworniki LEM pełnią kluczową funkcję w systemach zasilania, przekształtnikach i falownikach:

• Monitorowanie przepływu prądu w układach DC i AC oraz magazynach energii.
• Sterowanie mocą w systemach energoelektronicznych, zwiększając efektywność energetyczną.
• Ochrona przed przeciążeniami i zakłóceniami elektromagnetycznymi.
• Precyzyjne pomiary w instalacjach przemysłowych o wysokich wartościach prądu.

Przykłady zastosowań to falowniki, zasilacze impulsowe, systemy UPS, instalacje fotowoltaiczne, magazyny energii i pojazdy elektryczne (EV).

Dokładność i niezawodność pomiarów

Przetworniki LEM cechują się wysoką dokładnością, odpornością na zakłócenia elektromagnetyczne oraz długą żywotnością. Dzięki temu:

• Możliwe jest precyzyjne monitorowanie wartości prądu w układach o dużych prądach i w środowiskach przemysłowych.
• Minimalizowane są ryzyka awarii, co zwiększa bezpieczeństwo maszyn i urządzeń.
• Umożliwiają kontrolę jakości energii, optymalizację systemów i zwiększenie efektywności energetycznej.

Praktyczne wskazówki dotyczące instalacji

Aby zapewnić prawidłowy pomiar i niezawodność systemu, warto zwrócić uwagę na:

• Prawidłowe podłączenie przewodnika prądu – zapewnia dokładność pomiaru.
• Minimalizacja zakłóceń elektromagnetycznych – stosując ekranowanie i odpowiednie prowadzenie przewodów.
• Dobór przetwornika do zakresu prądu – sygnał wyjściowy powinien być proporcjonalny do przepływu energii.
• Uwzględnienie rodzaju prądu (AC/DC) – dobór odpowiedniej technologii pomiarowej.
• Zgodność z normami – dla bezpieczeństwa i jakości pomiaru.

Nieprawidłowe prowadzenie przewodów, zbyt duża odległość od układów elektronicznych lub błędny dobór zakresu mogą wprowadzać zakłócenia lub błędy pomiarowe.

Podsumowanie

Przetworniki LEM są niezastąpione w automatyce i energoelektronice, umożliwiając precyzyjny pomiar prądu i napięcia, monitorowanie przepływu energii oraz zwiększenie bezpieczeństwa i efektywności systemów. Ich wysoka dokładność, odporność na zakłócenia i niezawodność sprawiają, że znajdują zastosowanie zarówno w aplikacjach DC, jak i AC, w maszynach, urządzeniach przemysłowych, systemach magazynowania energii czy elektromobilności.

Oferujemy szeroki wybór przetworników LEM, które idealnie sprawdzą się w automatyce i energoelektronice – sprawdź, jak nasze rozwiązania mogą zwiększyć niezawodność i wydajność Twoich systemów.