Strujni senzor je uređaj koji se koristi za otkrivanje i mjerenje protoka električne struje u vodiču. Igra bitnu ulogu u električnim sustavima mjerenja, nadzora i upravljanja pretvaranjem struje u mjerljivi izlazni signal kao što su napon, digitalni podaci ili analogni signali. Trenutni senzori naširoko se koriste u energetskim sustavima, industrijskoj automatizaciji, opremi za obnovljive izvore energije, električnim vozilima i potrošačkoj elektronici.
Osnovni princip rada a strujni senzor ovisi o metodi koju koristi za detekciju struje. Jedna od najčešćih vrsta je metoda senzora magnetskog polja. Kada električna struja teče kroz vodič, ona stvara magnetsko polje oko njega prema André-Marie Ampèreovoj elektromagnetskoj teoriji. Strujni senzori otkrivaju to magnetsko polje i pretvaraju ga u proporcionalni električni signal.
Tehnologija senzora magnetske struje koja se široko koristi je princip Hallovog efekta. U strujnom senzoru s Hallovim efektom, Hallov element smješten je u blizini magnetske jezgre koja okružuje vodič. Kada struja teče kroz vodič, magnetsko polje je koncentrirano u jezgri i detektirano Hallovim elementom. Hallov element proizvodi mali napon proporcionalan jakosti magnetskog polja, koji se zatim pojačava i obrađuje u upotrebljiv izlazni signal. Ova metoda omogućuje beskontaktno mjerenje i osigurava električnu izolaciju između mjerenog kruga i izlaznog kruga, poboljšavajući sigurnost i pouzdanost.
Drugi uobičajeni tip je strujni transformator, često skraćeno CT. Djeluje na temelju elektromagnetske indukcije. Kada izmjenična struja teče kroz primarni vodič, ona proizvodi promjenjivo magnetsko polje koje inducira proporcionalnu struju u sekundarnom namotu omotanom oko magnetske jezgre. Sekundarna struja je mnogo manja i sigurnija za mjerenje. Ovaj princip slijedi Michael Faradayev zakon elektromagnetske indukcije. Strujni transformatori naširoko se koriste u sustavima distribucije električne energije jer su točni, pouzdani i prikladni za mjerenje velikih izmjeničnih struja. Međutim, ne mogu mjeriti istosmjernu struju jer istosmjerna struja ne stvara promjenjivo magnetsko polje.
Druga metoda očitavanja je tehnika shunt otpornika. U ovoj metodi, precizni otpornik niskog otpora postavlja se u seriju sa strujnim putem. Kada struja teče kroz otpornik, stvara se mali pad napona prema zakonu Georga Ohma. Mjerenjem tog napona i znajući vrijednost otpora, struja se može točno izračunati. Shunt senzori su jednostavni, jeftini i prikladni za AC i DC mjerenje. Međutim, oni stvaraju toplinu zbog rasipanja energije i ne osiguravaju električnu izolaciju.
Napredniji strujni senzori koriste tehnologiju magnetskog protoka ili Rogowskijeve zavojnice. Rogowski svici koriste zavojnicu sa zračnom jezgrom postavljenu oko vodiča. Promjenjivo magnetsko polje inducira napon proporcionalan brzini promjene struje. Nakon integracije signala, može se dobiti stvarni valni oblik struje. Rogowski svici su lagani, fleksibilni i prikladni za mjerenje vrlo visokih izmjeničnih struja.
Moderni strujni senzori obično uključuju sklopove za kondicioniranje signala kao što su pojačala, filtri i analogno-digitalni pretvarači. Ovi sklopovi poboljšavaju točnost, smanjuju smetnje buke i daju standardizirane izlaze kao što su 0 do 5 volti, 4 do 20 miliampera ili digitalni komunikacijski signali. Neki pametni senzori također integriraju mikrokontrolere za praćenje u stvarnom vremenu i dijagnozu kvarova.
U praktičnim primjenama, strujni senzori pomažu u zaštiti električne opreme detekcijom preopterećenja i kratkih spojeva. Oni također omogućuju sustavima upravljanja energijom za praćenje potrošnje energije, podržavaju sustave upravljanja motorom za regulaciju okretnog momenta i brzine te osiguravaju sigurno upravljanje baterijom u električnim vozilima i sustavima za pohranu obnovljive energije.
Ukratko, strujni senzor radi tako da otkriva magnetsko polje ili promjene napona koje proizvodi električna struja i pretvara ih u mjerljive signale. Različite senzorske tehnologije nude razne prednosti u smislu točnosti, izolacije, cijene i raspona primjene, čineći senzore struje nezamjenjivim komponentama u modernim električnim i elektroničkim sustavima.
