Ponte LCR de alta frequência com fonte de corrente de polarização CC

Um indutor medido sem corrente é um componente diferente do que está dentro de uma fonte chaveada. O núcleo está desmagnetizado, a indutância parece confortável, e nada na leitura avisa que a peça vai saturar na metade da carga nominal. Uma ponte com polarização existe para fechar essa lacuna.

Visão geral do produto

Estes instrumentos colocam uma ponte LCR de alta frequência e uma fonte de corrente CC regulada na mesma carcaça. A família de 12 A cobre 0 a 12 A com passo de 0,25 mA; a família de 25 A cobre 0 a 25 A; e a unidade mestre ZX1379 pode comandar até oito escravas para 225 A. A tensão máxima de saída é 11 V em qualquer ajuste de corrente.

A ponte em si cobre 50 Hz a 200 kHz de série, com versões de 500 kHz, 1 MHz e 2 MHz disponíveis, e a família ZX1379 parte de 20 Hz. A exatidão básica é de 0,05 % e a taxa de leitura chega a 50 por segundo acima de 1 kHz. Os modelos de 12 A têm 400 mm de largura e 9,9 kg; os de 25 A têm 430 mm de largura e 19 kg.

Como funciona a ponte com polarização

A fonte de corrente força uma corrente contínua regulada pelo enrolamento, e a ponte sobrepõe a ela o seu pequeno sinal de alta frequência. A ponte mede a tensão sobre o componente e a corrente que o atravessa naquela frequência, separa as duas em componentes em fase e em quadratura e delas deriva a indutância e os termos de perda.

A dificuldade é que a ponte tem de ver um sinal na casa dos milivolts enquanto a fonte empurra ampères pelo mesmo enrolamento. É por isso que a fonte de corrente é embutida no instrumento, e não acrescentada por fora: o acoplamento, o aterramento e a acomodação são tratados dentro de um único chassi, e a varredura pode escalonar a corrente e ler a ponte em cada passo sem um controlador externo.

A varredura é o modo de trabalho. Ajustam-se uma corrente inicial, uma corrente final e um passo, o instrumento permanece em cada ponto por um tempo ajustável entre 4 ms e 3600 s, e a indutância é registrada. O tempo de permanência importa porque um núcleo grande não se acomoda instantaneamente depois que a corrente muda; um atraso curto demais lê o transitório, e não o valor de regime.

Como escolher a ponte com polarização

A primeira pergunta é a corrente e a resistência do enrolamento em conjunto. A tensão máxima de saída é 11 V, de modo que a corrente máxima que um enrolamento realmente atinge é 11 V divididos pela sua resistência CC; um enrolamento de 2 Ω não passará de 5,5 A, qualquer que seja a corrente nominal do instrumento. Os dois números são necessários antes de escolher o modelo.

A segunda é a frequência em que a indutância precisa ser medida. Uma peça para um conversor de 100 kHz precisa de uma ponte que alcance 100 kHz; uma para um conversor de 1 MHz precisa da versão de banda larga. Isso é independente da corrente, e as duas escolhas multiplicam a contagem de modelos.

A terceira é se a corrente precisa ser empilhada. Uma única unidade de 25 A cobre a maior parte das bobinas de choque de fonte; um componente de tração ou de inversor pode precisar de 100 A ou mais, que é o caminho do ZX1379 com escravas.

A quarta é o tempo de permanência e a interface. Um núcleo pequeno se acomoda em milissegundos, um grande pode precisar de segundos, e a faixa de tempo de varredura cobre os dois. Se o instrumento faz parte de uma linha, o conjunto de comandos SCPI, a porta de manipulador e os arquivos armazenados decidem como ele é integrado.

Limites de medição e critérios de seleção

A fonte entrega corrente, e essa corrente aquece o enrolamento. A resistência do cobre sobe com a temperatura, e um núcleo que ficou a 25 A por muito tempo não lerá o mesmo que um medido frio. O material cita 2 a 3 horas de saída contínua em corrente plena como um limite conservador, o que é uma afirmação sobre o instrumento, e não sobre o componente; o aquecimento da própria peça ainda tem de ser administrado no procedimento de ensaio.

A tensão máxima de saída de 11 V é o limite rígido do que pode ser acionado. Um enrolamento longo com fio fino pode ter resistência suficiente para que a corrente ajustada nunca seja atingida, e o instrumento ficará no seu limite de tensão. Isso é uma propriedade da carga, não um defeito, e tem de ser verificado com a resistência real antes de o modelo ser pedido.

Uma varredura de polarização descreve o núcleo em CC. Ela não mostra a perda no núcleo na frequência de comutação e não reproduz os laços menores de histerese que um conversor percorre de fato. Onde a perda é a grandeza de interesse, outra medição é necessária.

Por fim, a leitura depende do tempo de permanência e do histórico recente do núcleo. Uma varredura feita de zero para cima e uma varredura feita da saturação para baixo não traçam a mesma curva, e é por isso que o sentido da varredura pertence ao procedimento de ensaio, ao lado do passo e do tempo de permanência.