Как измерить силу тока трансформатора: Как рассчитать максимальную силу переменного тока на входе

Содержание

Как рассчитать максимальную силу переменного тока на входе

Как рассчитать максимальную силу переменного тока на входе
УП-21

Знать максимальный входной ток источника питания полезно при выборе требований к электросети, аварийного выключателя, кабеля питания переменного тока, разъемов и даже изолирующего трансформатора в плавучих блоках. Рассчитать максимальную силу входного тока довольно просто, зная несколько основных параметров и простых математических действий.

Номинальная мощность источника питания высокого напряжения
Для всех источников питания компании Spellman указана номинальная максимальная мощность в ваттах. Это первый нужный нам параметр; получить его можно из техпаспорта изделия. У большей части источников питания компании Spellman максимальная номинальная мощность указана в номере модели. Например, SL30P300/115 — источник питания напряжением 30 кВ с положительной полярностью и максимальной мощностью 300 Вт, работающий от входного напряжения переменного тока 115 В.

КПД источника питания
КПД источника питания — отношение мощности на входе к мощности на выходе. КПД обычно указывается в процентном виде или в виде десятичной дроби меньше 1, например, 80 % или 0,8. Чтобы узнать входную мощность, поделим максимальную выходную мощность на КПД:

300 Вт / 0,8 = 375 Вт

Коэффициент мощности
Коэффициент мощности — отношение реальной мощности к фиксируемой. Обычно он выражается в виде десятичной дроби меньше 1. Реальная мощность указывается в ваттах, а фиксируемая — в вольт-амперах (ВА). У однофазных импульсных источников питания без коррекции коэффициент мощности обычно довольно низок, например, 0,65. Импульсные источники питания без коррекции обладают более высоким коэффициентом мощности, например, 0,85. Блоки питания с активной коррекцией коэффициента мощности могут обладать очень высоким коэффициентом мощности, к примеру, 0,98. В приведенном выше примере используется источник питания без коррекции с питанием от однофазной линии, таким образом:

375 Вт / 0,65 = 577 ВА

Напряжение на входе
Нам необходимо знать входное напряжение переменного тока, для которого предназначен источник питания. В приведенном выше примере оно составляет 115 В. Это номинальное напряжение, в реальности оно указывается с допуском ±10 %. Чтобы предусмотреть наихудший случай с низким напряжением в сети, отнимем 10 %:

115 В – 10 % = 103,5 В

Максимальная сила переменного тока на входе
Взяв 577 ВА и разделив ее на 103,5 В, получаем:

577 ВА / 103,5 В = 5,57 А

Если напряжение на входе однофазное, наш ответ — 5,57 А.

Трехфазное входное напряжение
Источники питания с трехфазным напряжением на входе обладают более высоким коэффициент мощности, чем однофазные. Кроме того, по причине наличия трех фаз, питающих источник, фазовая сила тока будет меньшей. Чтобы узнать силу тока одной фазы, поделим рассчитанную нами силу тока на входе на √3 (1,73).

Рассчитаем данные для следующего примера: STR10N6/208. Из технического паспорта STR узнаем, что максимальная мощность — 6000 Вт, КПД 90 %, а коэффициент мощности 0,85. И хотя STR в силу своей конструкции будет работать с напряжением до 180 В переменного тока, в данном примере его питание будет поступать от трехфазной сети 208 В. Максимальную силу входного тока на одну фазу получаем следующим образом:

КПД источника питания:
6000 Вт / 0,9 = 6666 Вт

Коэффициент мощности:
6666 Вт / 0,85 = 7843 ВА

Напряжение на входе:
208 В – 10 % = 187 В

Максимальная сила переменного тока на входе:
7843 ВА / 187 В = 41,94 А (если бы сеть была однофазной)

Пересчет для трех фаз на входе:

41,94 А / √3 (1,73) = 24,21 А на фазу

Таким образом, у нас есть два уравнения, одно для однофазного и одно для трехфазного напряжения на входе:

Уравнение для максимальной силы однофазного входного тока
Входной ток = максимальная мощность/(КПД)(коэффициент мощности)(максимальное входное напряжение)

Уравнение для максимальной силы трехфазного входного тока
Входной ток = максимальная мощность/(КПД)(коэффициент мощности)(максимальное входное напряжение)(√3)

Данные расчеты входного тока предусматривают наихудший случай, исходя из того, что источник питания работает на максимальной мощности с низким напряжением в линии, а также с учетом КПД и коэффициента мощности.

Проверка измерительных трансформаторов — Группа СВЭЛ

Измерить любые напряжения и токи с высокой точностью обычными приборами можно, если задействовать измерительные трансформаторы. Они снижают силу тока и напряжение до допустимых значений.

Точность измерительных трансформаторов — один из самых важных параметров. Поэтому еще на этапе приобретения устройства следует:

  • убедиться, что оно входит в Госреестр средств измерений, допущенных к эксплуатации на территории России;
  • организовать процедуру испытаний и внесение его в Госреестр.

Для каждого первичного преобразователя, позволяющего измерять электроэнергию, должны быть установлены метрологические характеристики, создана методика поверки, определен межповерочный интервал. Во время эксплуатации характеристики устройств меняются из-за перегрузок или старения сердечников. Это приводит к том, что до 10% электроэнергии остаются недоучтенными.

Кто имеет право проводить поверку трансформаторов? 


Выбор метрологической организации, которой можно доверить проведение поверки, — очень ответственное дело. Потенциальный исполнитель должен предоставить документы об аккредитации, дающей право оказывать такую услугу. Наличие такого аттестата говорит о том, что организация располагается всеми необходимыми ресурсами: методиками, оборудованием, персоналом.

Что входит в процедуру поверки?

Мероприятие состоит из пяти этапов. Даже если по одному из них будут получены негативные результаты, трансформатор считается непригодным для дальнейшей эксплуатации.

  • Осмотр трансформатора
  • Проверка сопротивления изоляции
  • Определение уровня размагничивания
  • Проверка корректности маркировки контактных выводов и зажимов
  • Установление метрологических характеристик

До того, как приглашать экспертов для проведения поверки, рекомендуется выполнить предварительное обследование своими силами.

Для этого не нужные специальные знания и оборудование. Достаточно осмотреть корпус на наличие дефектов; убедиться, что на табличке верно указаны данные трансформатора, проверить исправность короткозамыкателя, а также зажимов и выводов обмоток.

 


Межпроверочный интервал

Чем больше этот показатель, тем дольше можно использовать трансформатор и быть уверенными в его точности и достоверности данных. Цифра указывается в паспорте прибора и в зависимости от модели и изготовителя составляет 4-16 лет.

Сила тока в первичной обмотке трансформатора равно 0,2А, напряжение на клеммах 220В.

помогите ДАМ 20 баллов​

мідний і алюмінієвий бруски підняли на однакову висоту, у якого тіла повинен бути більший об’єм щоб потенціальні енергії були однакові ​

Помогите пожалуйста!!!? Из формулы m1V1+m2v2=m1v1’+m2v2’Вывести m1, m2 и V1​

оброщаюсь ко всем. помогите мне прошу вас умоляю вас всех пожалуйста помогите только правильно прошу

Специальные пиротехнические ракеты вылетают каждую секунду из одной точки на поверхности земли и далее движутся вдоль вертикальной прямой.

В течение с … екунды после старта ускорение каждой ракеты направлено вверх и равно 2g, где g=10 — ускорение свободного падения. Через секунду после старта пороховой заряд, обеспечивавший ускорение ракеты сгорает, и она продолжает двигаться, светясь, с ускорением gg, направленным вертикально вниз. Через 4,9 c после начала движения пиротехническая сгорает полностью. Сколько ракет (N) встретит каждая ракета на своём пути, пока не сгорит? Считайте, что в силу незначительных отклонений от вертикали ракеты не сталкиваются друг с другом при встрече. В ответе к задаче укажите номер столбца таблицы, в котором стоит значение, наиболее близкое к найденному вами.​

Даны масса=0.25 кг, сила=2.7 н, путь=9 м, скорость(0)=0, скорость=6 м/c. Нужно найти коэффициент трения мю.

Яку енергію і скільки матиме тіло масою 2кг, що рухається зі швидкістю 5м/с​

1.Опредилите силу тяжисти действующие на человека массой 100 кг2. Гусеничный трактор оказывает на почву силу давление 100000 Н, площадь обоих его гусе … ниц равна 2 м^2 Определите давление которое производят на почву этот трактор3. 3. Вычислите плотность золота

Велосипедист на соревнованиях равноускоренно двигался по горной дороге. Спидометр со встроенным хронометром показал следующие данные, которые представ … лены в таблице. В верхнем ряду таблицы указаны измерения времени t, а в нижнем ряду — измерения скорости v в зависимости от времени.

Тело массой 5,5 кг скользит по наклонной плоскости с углом наклона 60°. Чему равно ускорение тела, если на него действует сила трения, равная 10,8 Н? … Ускорение свободного падения считать равным 9,8 мс2.

Простой ответ на вопрос: как проверить трансформатор мультиметром

В бытовых приборах часто используется блок питания, при выходе из строя которого важно знать, как проверить трансформатор мультиметром. Это значительно снизит затраты на ремонт оборудования. Достаточно будет заказать новый или отремонтировать старый трансформатор. Если сделать все своими руками, экономия на диагностике будет существенной.

Методы

Желательно ознакомиться заранее с вопросом о том, как проверить трансформатор мультиметром. Это самый простейший способ установить неисправность и сэкономить на ремонте. Катушки поддаются диагностике методом измерения сопротивления в режиме омметра. В процессе замеров целью ставится определиться с состоянием обмоток по количественным характеристикам сопротивления, тока, напряжения.

Можно разобраться, как проверить трансформатор мультиметром, если рассмотреть простейшую электрическую схему. В подключениях используют: сопротивление нагрузки, питающую цепь, обмотки трансформатора. Измерения осуществляют в режиме амперметра, вольтметра. Сравнивают полученные значения с паспортными величинами.

Внешний осмотр порченных обмоток помогает упростить задачу диагностики и быстрее разобраться, как проверить трансформатор мультиметром. В первую очередь проводят измерения на выводах, имеющих повреждения изоляции или обугленные участки. Сопротивление часто бывает заниженным в таких случаях или вовсе наблюдают короткое замыкание.

Сопротивление

Намного чаще применяется режим омметра при решении вопроса о том, как проверить исправность трансформатора мультиметром. В процессе так называемой «прозвонки» определяются выводы обмоток, если отсутствует маркировка. Входная обмотка чаще имеет высокое сопротивление до сотен Ом — это понижающий трансформатор.

Чем меньше размеры трансформатора, тем более высокие значения сопротивления первичной обмотки покажет измерение мультиметром. Обрыв будет сразу виден на экране, как и короткое замыкание покажет знак бесконечности. Каждый вывод обмотки прозванивается на корпус трансформатора для исключения токов утечки. Последние приводят к пониженному напряжению и отклонению работы прибора от номинальных режимов.

Напряжение

Обмотки трансформатора можно проверять по измерению напряжений на входе и выходе. Поможет в этом мультиметр dt 832, которым сначала определяются с выводами обмоток в режиме омметра. На первичную (обладает большим сопротивлением для понижающих устройств) подается напряжение, вольтметр подсоединяется ко вторичной (меньшее сопротивление).

В режиме вольтметра dt 832 измеряется отклонение полученного напряжения от паспортных данных. Если погрешность превышает 20%, то можно сделать вывод о неисправности трансформатора. В этом случае имеет место межвитковое замыкание. Следует внимательно осмотреть обмотки на предмет обугливания изоляции.

При включении в сеть через некоторое время можно почувствовать запах гари, это продолжает плавиться изоляция. Такой трансформатор более не рекомендуется нагружать, он уже вышел из строя. Еще одним явным свидетельством межвиткового замыкания является повышенный нагрев обмотки при незначительной нагрузке либо в режиме холостого хода.

Нюансы

Некоторые обмотки трансформаторов невозможно прозвонить. Рекомендуется обратить внимание на наличие микросборки впаянной в корпус трансформатора. Это может быть схема выпрямления на выводной обмотке или фильтр помех.

Обмотка может не звониться при большом сопротивлении, отсутствие показаний в данном случае не свидетельствует о неисправности. Также не забывают проверять замыкание на корпус, если сопротивления обмоток в порядке. Проверке подвергается каждый вывод прибора.

Нестабильная работа трансформатора может быть связана с колебаниями напряжения в питающей сети. Причем значение холостого хода, когда подключена только первая обмотка, будет находиться в допустимых пределах. Под нагрузкой же питание значительно «просядет».

Типичные неисправности

При диагностике технического состояния трансформатора выявляют следующие виды неисправностей:

— Обрыв обмотки — сопротивление бесконечность.

— Межвитковое замыкание — сопротивление ниже табличных значений.

— Отклонения величины напряжения и тока.

— Замыкание на корпус — обмотка плавится, срабатывает питающий предохранитель.

Внешне можно определить тип трансформатора, назначение же определяется согласно электрической схеме. У понижающего провода толще на выходе, у повышающего — на входе. Соответственно первичная обмотка понижающего имеет высокое сопротивление, а у повышающего значения выше на выходе.

Обмотки мощного устройства мультиметром проверить не получается. В таком случае для диагностики применяются специальные приборы и дополнительные электрические сети. В режиме омметра проверить можно практически все бытовые трансформаторы: в зарядках, телевизорах и других приборах.

Выбор трансформатора тока для расширения пределов измерений

Как верно избрать трансформатор тока для расширения пределов измерений амперметров в цепях переменного тока.

При измерении силы переменного тока амперметром следует показания снимать в конце шкалы прибора. Если значение измеряемого тока меньше верхнего предела измерений, обозначенного на приборе, то последний включают конкретно в сеть поочередно с нагрузкой.

Если измеряемый ток больше верхнего предела измерений, обозначенного на приборе, то для расширения пределов измерений обычно используют измерительный трансформатор тока.

Зная номинальный коэффициент трансформации трансформатора тока KнI и показание амперметра I2, можно найти силу измеряемого тока: I1 = I2 х KнI

При измерении огромных токов первичную обмотку трансформатора тока включают поочередно в цепь измеряемого тока, а во вторичную обмотку включают амперметр с малым сопротивлением (менее 2 Ом). Предельное значение сопротивления, на которое может быть замкнута вторичная обмотка, приводится в паспорте трансформатора тока. Амперметр обычно рассчитан на ток 5 А. Вторичную обмотку трансформатора тока заземляют.

Измерительный трансформатор тока выбирают зависимо от критерий работы и значения измеряемого тока. К примеру, если требуется измерить ток порядка 80 А, то нужно взять трансформатор тока, рассчитанный на номинальный первичный ток 100 А, другими словами с KнI = 100/5 = 20. Допустим, показания амперметра равны 3,8 А, тогда действующее значение измеряемого тока I1 = 3,8 х 20 = 76 А.

Схемы включения амперметров с помощью измерительных трансформаторов тока: о — в однофазовой сети, б — в трехфазной сети.

Переносные трансформаторы тока делают обычно многопредельными. Их первичная обмотка или имеет несколько секций, включенных поочередно, параллельно либо смешанно (чем изменяют предел измерений), или от нее делают отводы.

Для дополнительного расширения пределов измерений в корпусах переносных трансформаторов тока имеется окно, через которое можно намотать необходимое число витков проводом, подключающим измерительную цепь, создавая тем витки первичной обмотки.

Число витков и площадь сечения кабеля первичной обмотки зависят от значения измеряемого тока, их определяют по таблице, размещенной на лицевой стороне трансформатора тока. Нужно смотреть за тем, чтоб общее сопротивление подключаемых ко вторичной обмотке проводов не превышало значения, обозначенного в табличке на трансформаторе тока.

При работе с измерительными трансформаторами тока нужно смотреть за тем, чтоб вторичная обмотка при присоединенной первичной не оставалась разомкнутой.

Если нагрузка меняется в узеньких границах, то можно брать определенный измерительный трансформатор тока, к примеру типа ТК в низковольтной и типа ТПОЛ-10 в высоковольтной сети.

Если измеряемые токи не превосходят 50 А, то комфортно воспользоваться универсальными трансформаторами тока типа И54, имеющими семь первичных номинальных токов: 0,5; 1,0; 2; 5; 10; 20; 50 А и вторичный номинальный ток 5 А. Как видно, измерительный трансформатор тока может не только лишь, уменьшать ток, да и наращивать его. К примеру, при номинальном токе 0,5 А измерительный трансформатор тока наращивает первичный ток в 10 раз.

Если в низковольтной сети измеряемые токи добиваются 600 А, то в данном случае комфортны универсальные измерительные трансформаторы тока типа УТТ, которые имеют свою первичную обмотку, рассчитанную на ток 15 и 50 А, и могут иметь внешную обмотку, наматываемую на сердечник при огромных токах. Число витков выбирают по таблице, укрепленной на трансформаторе. Изменяя число витков катушки, можно устанавливать разные номинальные токи.

Очень комфортны измерительные клещи, отличающиеся от измерительных трансформаторов тока наличием разъемного магнитопровода, что позволяет определять ток в проводах без их подготовительного разрыва. Измерительные клещи включают в цепь только во время измерения. Основной их недочет — наименьшая точность измерений.

Измерение силы тока при помощи трансформатора тока SCT-013

Это небольшой модуль с трансформатором тока будет полезен в домашней мастерской для измерения истинного среднеквадратичного значения тока, потребляемого устройствами. Применение разборного датчика, обеспечивает безопасное и быстрое измерение тока.

Каждый из существующих методов измерения силы тока имеет свои преимущества и недостатки. Самым дешевым является метод измерение падения напряжения на измерительном шунте, но при этом требуется вмешательство в электрическую цепь.

Аналогичным образом выглядит ситуация и с современными ACSxx датчиками, которые помимо прочего чувствительны к посторонним магнитным полям.

Но, пожалуй, самый простой, надежный и не слишком затратный способ — это измерить переменный ток с помощью трансформатора тока. При использовании трансформатора с разомкнутой магнитной цепью все измерение сводится к тому, что его просто надевают на провод. Дополнительным преимуществом такого метода является безопасность, так как обеспечивается гальваническая развязка с измеряемой цепью.

В нашем случае для измерения тока используется датчик SCT-013-xxx, который, в зависимости от типа, позволяет измерять ток в диапазоне 5…60А с масштабированием на встроенном измерительном резисторе до значения 0…1 В.

Выходной сигнал с трансформатора тока подается на плату преобразователя AC/TRMS. Схема собрана на основе микросхемы LTC1966. Сигнал от трансформатора тока подается на стандартный 3,5-мм мини-разъем. Делитель напряжения на резисторах R1 и R2 обеспечивает поляризацию на входе DD1, которая необходима при работе с асимметричным источником тока.

Конденсатор С3 выполняет роль усредняющего фильтра, поэтому он должен иметь стабильные параметры и низкую утечку. Остальные  конденсаторы являются фильтрами источника питания.

После преобразования выходное постоянное напряжение с DD1 подается на буфер-усилитель DD2 (AD8605). Усилитель DD2 разделяет выход LTC1966 с относительно высоким импедансом (около 85 кОм) и вход измерителя, обеспечивая минимальную ошибку измерения.

Магнитный держатель печатной платы

Прочная металлическая основа с порошковым покрытием, четыре гибкие руч…

Помимо этого, сигнал усиливается в 2 раза. Точное значение при масштабировании может быть установлено потенциометром R3. Выходной сигнал и источник питания 3,3…5 В/20 мА поступают на выходной разъем. Диапазон выходного сигнала (0…2 В) может быть расширен путем изменения сопротивления R4.

Модуль собран на двухсторонней печатной плате. После правильной сборки преобразователь необходимо откалибровать. Для этого на модуль необходимо подать питание 3,3…5 В, к выходу подключить вольтметр постоянного тока, а в разрыв измеряемой цепи подключить амперметр.

Далее наденьте на провод измеряемой цепи трансформатор тока, подключенный к преобразователю. После подачи электропитания в измерительную цепь, при помощи потенциометра R3, установите одинаковое показание приборов, не забывая о дополнительном двукратном усилении микросхемой DD2.

Скачать рисунок печатной платы (21,6 KiB, скачано: 341)

Как измерить электроэнергию с током больше 100 Ампер? Всё, что вам нужно знать про трансформаторы тока! | Электрика для всех

Обычный электрический счётчик, через который проходит весь ток, потребляемый домом или квартирой, называется счётчиком прямого включения, потому что он включается напрямую в линию. Однофазный счётчик бывает на ток до 80 Ампер, а трёхфазныйдо 100. А как быть, если ток, который проходит через счётчик больше 100 Ампер, например, если нужно померить потребление гаражного массива или дачного посёлка?

Выход есть и называется он «трансформаторы тока«. О том, как подключаются трансформаторы тока — наша небольшая, но очень полезная статья.

Что такое трансформатор тока?

Внутри измерительных клещей тоже скрывается трансформатор тока

Внутри измерительных клещей тоже скрывается трансформатор тока

Трансформатор тока, как и трансформатор напряжения, преобразует, только не Вольты, а Амперы. Он состоит из первичной обмотки, которую заменяет шина, проходящая сквозь его корпус и вторичной — катушки из провода небольшого сечения.

Если замкнуть выводы вторичной обмотки на строго определённое сопротивление, то сила тока в ней будет пропорциональна силе тока в шине, но в несколько раз меньше. Скажем, в трансформаторе 200/5 («двести на пять»), сто ампер в шине превращаются в 2,5 Ампера на вторичной обмотке.

Как подключаются трансформаторы тока?

Для того, чтобы измерить электроэнергию с большой силой тока, вам понадобится:

  • трёхфазный счётчик на 5 Ампер, например, Меркурий 230 АМ-03 ;
  • трансформаторы тока на каждую фазу (три штуки) с током, превышающим наибольший ток, который вы измеряете;
  • испытательная коробка, для соединения трансформаторов и счётчика.

Всё это вам нужно соединить по схеме ниже:

Схема соединения трёхфазного счётчика и трансформаторов тока

Схема соединения трёхфазного счётчика и трансформаторов тока

Иногда бывает так, что подключать провод к шине трансформатора тока неудобно. В этом случае можно использовать трансформаторы вообще без шины — с отверстием в корпусе. Для измерения, через это отверстие пропускается провод, по которому течёт общий ток — каждой из трёх фаз.

Это важно знать!

Трансформаторы тока с надетыми крышками для опломбировки

Трансформаторы тока с надетыми крышками для опломбировки

Помните, что к трансформаторам тока предъявляются те же требования, что и к счётчику: они должны иметь паспорт с отметкой о поверке не более года до момента подключения. После подключения, на трансформаторы надеваются крышки, которые затем пломбируются, так же, как и крышки счётчика и испытательной коробки.

Разумеется, если вы используете счётчик для внутреннего учёта, не связанного с энергосетями, пломбы можно не ставить — достаточно надеть крышки на счётчик и испытательную коробку, чтобы никого случайно не ударило током.

При считывании показаний, цифра на счётчике умножается на коэффициент трансформаторов, например если их номинал равен 400/5, показания нужно умножать на 80 — это и будет реальное число потраченных киловатт-часов.

Надеемся, наша статья была вам полезна!

Как узнать / измерить силу тока неизвестных трансформаторов

Начните с модификации плана аналогового гуру.

Взвесьте кусок.

Посмотрите на Hammond Mfg, Edcor USA, другие сайты силовых трансформаторов, чтобы найти кусок такого же веса.

ВА будет аналогичным.

Допустим, у вас шишка 1,5 фунта.

На сайте Хаммонда часто проще искать, но похоже, что сегодня они не работают.

Edcor LVP2.5-3-120 весит 1,4 фунта, очень близко. Он рассчитан на 2,5 В при 3 А, что равно 7.5ВА. Итак, ваша часть немного больше 7,5 ВА.

> какое значение резистора эквивалентно ВА или амперам?

I = V / R

VA = V * A

(Кто-нибудь должен распечатать это на туалетной бумаге для расширенного изучения.)

Если у вас есть трансформатор, показывающий 7 или 8 В без нагрузки, это * может * иметь номинальное напряжение 6,3 В. под нагрузкой.

Допустим, вам нужно накормить шесть 12AX7. 6 * 0,3 А — 1,8 А. И 6,3 В * 1,8 А это 11,34 ВА.

При работе с простым нагревателем (трубчатые нагреватели или резисторы) ВА — это ватты.

Значит, резистор должен выдерживать 11,34 Вт достаточно долго, чтобы показывать счетчик. Подойдет и 10-ваттная деталь. Лучше бы побольше. Но мы еще не закончили.

Ом должно быть аналогично 6,3 В при 1,8 А или 6,3 / 1,8 = 3,5 Ом.

В этом диапазоне я бы получил пакет резисторов 10 Ом 10 Вт. Три параллельно — 3,333 Ом. ЕСЛИ мы действительно проседаем до 6,3 В, это действительно будет 6,3 / 3,333 = 1,89 А. Достаточно близко. Тепло составит 11,9 Вт. Три резистора по 10 Вт, совместно использующие 11,9 Вт, по 4 Вт каждый, прослужат десятилетия.

Обрежьте вольтметр (не доверяйте пальцам при точных измерениях, особенно при более высоком напряжении).

Еще раз проверьте напряжение холостого хода. Скажите 7,7 В.

Рисунок вероятный провис. Если оценивается ниже 20 ВА, используйте 20%. 20ВА-50ВА, 10%. Свыше 50ВА, 5%.

Изобразите вероятное напряжение под нагрузкой. Поскольку 11,34 ВА меньше 20 ВА, снимите 20%. 0,80 * 7,7 В = 6,16 В.

Выключите питание, подключите три резистора 10r. Включи, читай. Если он показывает 6,16 В или больше, трансформатор, вероятно, не имеет напряжения 1.8А.

Поскольку у вас достаточно резисторов, вы можете установить его на огнеупорную плату и прикоснуться к трансформатору через 2 минуты, 20 минут, два часа, завтра, и посмотреть, не нагреется ли он. Очень тепло может быть очень нормальным. Слишком жарко на ощупь «можно», но нам это обычно не нравится.

Здесь есть один современный риск. Многие немаленькие трансформаторы на европейском рынке теперь имеют одноразовые термовыключатели. Если вот-вот начнется пожар, сначала откроется внутренняя штуковина. При легком насилии вы сначала почувствуете, как становится жарко снаружи.При серьезном злоупотреблении внутренняя часть может перегреться до того, как станет теплой снаружи. Эти предохранители часто не подлежат замене (без серьезного и, возможно, незаконного хирургического вмешательства).

Понимание вольт-амперного рейтинга — Блог

В этом блоге я постараюсь ответить на эти 3 вопроса:

  1. Что такое номинальное значение вольт-ампер (ВА) и когда оно применяется к трансформатору тока?
  2. Как я могу определить рейтинг VA для моего приложения?
  3. Что будет, если я ошибаюсь?

Что такое номинал вольт-ампер?

Так что такое номинал вольт-ампер? Мониторинг мощности включает два важных показателя: напряжение и ток.Оба необходимы для расчета различных параметров, которые могут нас заинтересовать, включая активную мощность, реактивную мощность, полную мощность, коэффициент мощности, потребляемую мощность и т. Д.

Измерение напряжения довольно просто; в линии напряжения подключаются к измерителю мощности, а внутренняя схема измеряет напряжение и форма волны. Пока напряжение не превышает максимального напряжения, с которым счетчик может работать, или не может упасть некоторый минимальный порог, измеритель сможет получить показания напряжения.

С другой стороны, измерения тока немного сложнее. Для измерения тока обычно используется трансформатор тока (существуют и другие варианты, но они менее практичны). Для правильной работы ТТ должен «оборачиваться» вокруг первичного проводника (ов) каждой фазы, то есть каждая фаза должна проходить через свой собственный ТТ.

Сегодня существует несколько типов датчиков тока; это блог будет посвящен всем «истинным» ТТ, то есть любому ТТ, имеющему токовый выход. Общие токовые выходы включают 5А, 1А, 0.1А или низкий выход мА. Эти CT широко распространены и остаются наиболее широко используемыми. типа по всему миру. Каждый из этих текущих датчики зависит от номинальной мощности в ВА.

* Обратите внимание, что трансформаторы тока с выходом напряжения (независимо от того, или постоянного тока) нагружены резистором внутри ТТ и не имеют ВА рейтинги.

Номинальная мощность ТТ в ВА — это показатель того, какую мощность ТТ способен выдавать. Трансформаторы тока с сердечниками большего размера обычно способны передавать большую мощность.

Если мы выводим ток, можно задаться вопросом, почему мы заботимся о мощности.Что ж, провод, который мы используем для подключения ТТ, имеет некоторое сопротивление. Кроме того, токовый выход ТТ в какой-то момент «нагружается» резистором — обычно в пределах счетчика — для преобразования тока в напряжение, необходимое для измерения. В совокупности эти сопротивления должны «преодолеваться» токовым выходом ТТ, и именно здесь номинальная мощность в ВА вступает в игру.

Что произойдет, если рейтинг VA неправильный?

Если номинальная мощность VA слишком низкая (по отношению ко всему сопротивлению цепи), ток будет падать по мере прохождения по цепи, что приведет к занижению фактического значения тока.Может ли рейтинг VA быть слишком высоким? С технической точки зрения не может быть слишком высокого рейтинга VA. Однако с практической точки зрения большие трансформаторы тока дороже, чем меньшие, и они также громоздки, что затрудняет их установку.

Как я могу определить рейтинг VA?

Здесь наш калькулятор пригодится. Он рассчитывает сопротивление цепи, который состоит из 2 частей:

  1. Сопротивление провода в полном (туда и обратно) схема.
  2. Сопротивление счетчика (нагрузочный резистор).

Если вы уже выбрали счетчик, № 2 был решил. Однако №1 определяется на основе по типу жилы (тип металла), длине проволоки и калибр проволоки (более толстая проволока имеет меньшее сопротивление).

После того, как вы введете эти параметры в наш калькулятор, он покажет, какой длины могут быть отведения ТТ (и вы можете увидеть результат калибра коммутационного провода). В качестве альтернативы, если вы планируете использовать провод определенной длины и калибра, он сообщит вам минимальная номинальная мощность в ВА, необходимая для ТТ, чтобы поддерживать заявленные ТТ точность.

Если сопротивление вашей цепи приводит к тому, что требуемая номинальная мощность в ВА выше, чем может обеспечить ваш трансформатор тока, точность будет снижена. Чем дальше друг от друга эти два числа, тем хуже будет точность.

Калькулятор номинального тока вольт-ампера

К счастью, мы создали калькулятор рейтинга VA, чтобы упростить определение нужного рейтинга.

Общие сведения о номинальной мощности трансформаторов тока в ВА

Вы можете использовать этот калькулятор для следующих целей:

  1. Определите максимальную длину провода, которую вы можете использовать с помощью метра (без потери точности).
  2. Определите, какое номинальное значение в ВА вам потребуется для ТТ на требуемом расстоянии.
  3. Определите влияние проводов различного калибра на цепь ТТ.

Как рассчитать / найти номинал трансформатора в кВА

Расчет и определение номинальных характеристик однофазных и трехфазных трансформаторов в кВА

Мы знаем, что трансформатор всегда рассчитан на кВА. Ниже приведены две простые формулы для определения рейтинга однофазного и трехфазного трансформаторов .

Найдите рейтинг однофазного трансформатора

Рейтинг однофазного трансформатора:

P = V x I.

Мощность однофазного трансформатора, кВА

кВА = (В x I) / 1000

Рейтинг трехфазного трансформатора

Рейтинг трехфазного трансформатора:

P = √3.V x I

Мощность трехфазного трансформатора в кВА

кВА = (√3. В x I) / 1000

Но подождите, здесь возникает вопрос … Посмотрите на общие паспортные данные трансформатора 100 кВА.

Вы что-то заметили ???? В любом случае, мне все равно, что вы ответите;) но позвольте мне попытаться объяснить.

Вот рейтинг трансформатора — 100 кВА .

Но первичное напряжение или высокое напряжение (ВН) составляет 11000 В = 11 кВ.

И первичный ток на стороне высокого напряжения равен 5.25 ампер.

Также вторичное напряжение или низкое напряжение (НН) составляет 415 Вольт

И вторичный ток (ток на стороне низкого напряжения) составляет 139,1 ампер.

Простыми словами,

Мощность трансформатора в кВА = 100 кВА

Первичное напряжение = 11000 = 11кВ

Первичный ток = 5,25 А

Напряжение вторичной обмотки = 415 В

Вторичный ток = 139,1 Ампер.

Теперь рассчитайте номинал трансформатора согласно

.

P = V x I (первичное напряжение x первичный ток)

P = 11000 В x 5.25A = 57,750 ВА = 57,75 кВА

Или P = V x I (вторичные напряжения x вторичный ток)

P = 415 В x 139,1 A = 57 726 ВА = 57,72 кВА

Еще раз мы заметили, что номинал трансформатора (на паспортной табличке) составляет 100 кВА , но согласно расчетам… это около 57 кВА

Разница происходит из-за незнания того, что мы использовали однофазную формулу вместо трехфазной.

Теперь попробуйте по этой формуле

P = √3 x V x I

P = √3 Vx I (первичное напряжение x первичный ток)

P = √3 x 11000 В x 5.25 A = 1,732 x 11000 В x 5,25 A = 100 025 ВА = 100 кВА

Или P = √3 x V x I (вторичные напряжения x вторичный ток)

P = √3 x 415 В x 139,1 A = 1,732 x 415 В x 139,1 A = 99 985 ВА = 99,98 кВА

Рассмотрим (следующий) следующий пример.

Напряжение (от линии к линии) = 208 В .

Ток (линейный ток) = 139 A

Сейчас номинал трехфазного трансформатора

P = √3 x V x I

P = √3 x 208 x 139A = 1.732 х 208 х 139

P = 50077 ВА = 50 кВА

Примечание: этот пост был сделан по просьбе нашего фаната страницы Анила Виджая.

Как проверить трансформатор тока?

Введение

Энергетические системы сложнее, чем мы видим. На самом деле мы не можем видеть компоненты электричества, но можем понять, как это работает (или не работает). Трансформатор тока — один из многих элементов, которые собираются вместе, как пазл, и образуют электрическую энергию.ТТ состоит из многослойного стального сердечника, вторичной обмотки вокруг сердечника и изоляционного материала, окружающего обмотки в его самой основной форме.

Трансформаторы тока

могут использоваться в различных измерительных приложениях, включая ваттметры, измерители коэффициента мощности, измерители ватт-часов, защитные реле, а также в качестве катушек отключения в магнитных выключателях или автоматических выключателях.

Каталог

Ⅰ Что такое трансформатор тока

Трансформатор тока — это устройство, которое генерирует переменный ток во вторичной обмотке, который пропорционален переменному току в первичной обмотке.Этот метод применяется, когда ток или напряжение слишком высоки для непосредственного измерения. В таком случае индуцированный вторичный ток подходит для измерительных приборов или обработки в электронном оборудовании, где требуется изоляция между первичной и вторичной цепями.

Поскольку токи высокого напряжения уменьшаются, можно использовать стандартный амперметр для безопасного контроля фактического электрического тока, протекающего в линии передачи переменного тока.

Рисунок 1: трансформаторы тока

Электрический трансформатор тока отличается от трансформатора напряжения или мощности тем, что его первичная обмотка имеет только один или несколько витков.Он также отличается от трансформатора напряжения тем, что первичный ток регулируется не током вторичной нагрузки, а внешней нагрузкой. Коэффициент CT — это количество витков вторичной обмотки, умноженное на число витков первичной обмотки. Это соотношение рассчитывается для первичного проводника, проходящего через окно трансформатора один раз.

Ⅱ Классификация и типы трансформаторов тока

Трансформаторы тока делятся на две категории. Первый, измерительный трансформатор тока, применяется для соединения с приборами для измерения величины тока, энергии и мощности.Другой, защитный трансформатор тока, используется вместе с защитным оборудованием, таким как катушки отключения, реле и т.п.

Трансформаторы тока подразделяются на три основных типа: с обмоткой, тороидальные и стержневые.

1. Трансформатор тока с обмоткой

Первичная обмотка трансформатора физически соединена последовательно с проводником, по которому проходит измеряемый ток, протекающий в цепи. Величина вторичного тока определяется соотношением витков трансформатора.

2. Тороидальный трансформатор тока

В них нет первичной обмотки. Вместо этого линия, по которой проходит сетевой ток, проходит через окно или отверстие в тороидальном трансформаторе. Некоторые трансформаторы тока имеют «разъемный сердечник», что позволяет их открывать, устанавливать и закрывать без отключения цепи, к которой они подключены.

3. Трансформатор тока стержневого типа —

Первичная обмотка этого типа трансформатора тока представляет собой фактический кабель или шину главной цепи, что эквивалентно одному витку.Они полностью изолированы от высокого рабочего напряжения системы и обычно прикрепляются болтами к токоведущему устройству. Трансформатор тока стержневого типа.

Рисунок 2: типовой трансформатор тока

Ⅲ Функция трансформатора тока

Одна из функций трансформатора тока — использовать его для измерения, и он часто используется для выставления счетов или измерения тока оборудования в работе.При измерении больших переменных токов, чтобы облегчить измерение счетчика и снизить риск прямого измерения электроэнергии высокого напряжения, часто необходимо использовать трансформаторы тока, чтобы преобразовать их в более однородный ток. Таким образом, трансформаторы тока рассматриваются как преобразователи тока и электрическая изоляция.

Другая функция — защита: она часто используется в тандеме с релейным устройством. Когда в линии происходит короткое замыкание или перегрузка, трансформатор тока посылает сигнал на релейное устройство, чтобы отключить цепь повреждения, тем самым защищая безопасность системы электропитания.Трансформатор тока, используемый для защиты, отличается от трансформатора тока, используемого для измерения. Он может работать эффективно только тогда, когда ток в десятки раз превышает нормальный ток, и для этого требуется надежная изоляция, а также достаточно высокий точный предел. Коэффициент имеет адекватную термическую и динамическую стабильность.

Ⅳ Применение трансформатора тока

Трансформаторы тока широко используются для измерения тока и контроля работы электросетей.Коммерческие трансформаторы тока вместе с выводами напряжения питают ватт-часовые счетчики электроэнергетической компании на многих крупных коммерческих и промышленных предприятиях.

Для изоляции высоковольтных трансформаторов тока от земли их устанавливают на фарфоровых или полимерных изоляторах. Некоторые конфигурации трансформатора тока охватывают проходной изолятор высоковольтного трансформатора или автоматического выключателя, что позволяет автоматически центрировать провод внутри окна трансформатора тока.

Трансформаторы тока могут быть установлены на выводах низкого или высокого напряжения силового трансформатора.Иногда часть шины может быть удалена для замены трансформатора тока.

Высоковольтные трансформаторы тока монтируются на фарфоровых или полимерных изоляторах для их изоляции от земли. Некоторые конфигурации трансформатора тока охватывают проходной изолятор высоковольтного трансформатора или автоматического выключателя, что позволяет автоматически центрировать провод внутри окна трансформатора тока.

Ⅴ Коэффициент передачи и полярность трансформатора тока

5.1 Коэффициент передачи трансформатора тока

При полной нагрузке коэффициент трансформатора тока представляет собой отношение первичного входного тока к вторичному выходному току.ТТ с соотношением 300: 5 рассчитан на 300 ампер первичной обмотки при полной нагрузке и будет генерировать 5 ампер вторичного тока, когда 300 ампер проходят через первичную обмотку.

Если первичный ток изменится, то изменится и вторичный ток на выходе. Например, если через первичную обмотку, рассчитанную на 300 ампер, протекает 150 ампер, вторичный ток составляет 2,5 ампера.

Рисунок 3: Коэффициент трансформации трансформатора тока эквивалентен коэффициенту напряжения трансформатора напряжения.

При полной нагрузке коэффициент ТТ — это отношение первичного входного тока к вторичному выходному току.ТТ с соотношением 300: 5 рассчитан на 300 ампер первичной обмотки при полной нагрузке и будет генерировать 5 ампер вторичного тока, когда 300 ампер проходят через первичную обмотку.

Если первичный ток изменится, то изменится и вторичный ток на выходе. Например, если через первичную обмотку, рассчитанную на 300 ампер, протекает 150 ампер, вторичный ток составляет 2,5 ампера.

5.2 Полярность трансформатора тока

Полярность трансформатора тока определяется направлением намотки катушек вокруг сердечника ТТ (по часовой стрелке или против часовой стрелки), а также способом вывода вторичных выводов из корпус трансформатора.

Для обеспечения правильной установки все трансформаторы тока имеют вычитающую полярность и будут иметь следующие обозначения:

h2 — Первичный ток, ориентированный в направлении линии

h3 — Первичный ток в направлении нагрузки

X1 обозначает вторичный ток (трансформаторы с несколькими коэффициентами имеют дополнительные вторичные клеммы)

Рисунок 4: ТТ с разъемным сердечником и номиналом 200 А. Обратите внимание на маркировку полярности в центре сердечника, которая указывает направление источника.

(ТТ с разъемным сердечником, номинальный ток 200 А.) Обратите внимание на маркировку полярности в центре сердечника, которая указывает направление источника. (Фото любезно предоставлено Continental Control Systems, LLC.)

Первичный провод h2 и вторичный провод X1 находятся на одной стороне трансформатора вычитающей полярности. Если полярность трансформатора тока указана стрелкой, его следует устанавливать так, чтобы стрелка указывала в направлении протекания тока.

При установке и подключении трансформаторов тока к реле измерения мощности и защитных реле крайне важно соблюдать правильную полярность.

5.3 Условные обозначения на электрических чертежах для полярности трансформатора тока

Для трансформаторов тока маркировка полярности на электрических чертежах и схемах может быть выполнена различными способами. Точки, квадраты и косые черты — три наиболее распространенных схематических обозначения. На электрических чертежах маркировка полярности обозначает h2, который должен быть обращен к источнику.


Рисунок 5: Условные обозначения на электрическом чертеже для полярности трансформатора тока

Ⅵ Как проверить полярность CT

Необходимые материалы:

аналоговый вольтметр

Аккумулятор 9 В

Завод иногда неправильно наносит маркировку на трансформаторы тока.Следующая процедура тестирования позволяет проверить полярность ТТ в полевых условиях с батареей 9 В:

Шаг 1. Отключите блок питания

Перед тестированием отключите все питание и подключите аналоговый вольтметр к вторичной клемме проверяемого ТТ. Положительная клемма измерителя подключена к клемме CT X1, а отрицательная клемма — к X2.

Шаг 2: Подключите 9-вольтовую батарею

Подключите положительный конец 9-вольтовой батареи к стороне h2 (иногда отмеченной точкой), а отрицательный конец — к стороне h3 с помощью куска провода, проходящего через высокую сторону окна CT.Очень важно избегать постоянного контакта, который может привести к короткому замыканию аккумулятора.

Шаг 3: проверьте полярность

Если полярность правильная, мгновенный контакт вызывает небольшое положительное отклонение аналогового измерителя. Если отклонение отрицательное, полярность трансформатора тока меняется на обратную. Клеммы X1 и X2 должны быть переключены перед тестом.

Рис. 6: Завод иногда неправильно наносит маркировку на трансформаторы тока.Для проверки полярности ТТ в полевых условиях можно использовать 9-вольтовую батарею.

Ⅶ Как правильно выбрать трансформатор тока

При выборе трансформатора тока для любого применения необходимо учитывать множество факторов. Поскольку это может сбивать с толку и есть много неточной информации, это может привести к установке неправильного трансформатора тока и необходимости замены оборудования.

Чтобы избежать этого, первым делом следует связаться с производителем трансформатора тока, если у вас есть какие-либо вопросы или опасения по поводу совместимости.Команда Midwest Current Transformer готова ответить на ваши вопросы и убедиться, что вы используете правильный продукт. Общение с нашей командой перед заказом трансформаторов тока гарантирует, что у вас есть подходящее оборудование для работы, избегая принятия каких-либо решений в последнюю минуту и ​​потенциальной путаницы.

7.1 Жанры системы

При использовании измерителя или энергосистемы любого типа крайне важно использовать трансформатор тока, специально разработанный для этой системы.Это особенно важно для счетчиков, потому что не все они имеют одинаковую конструкцию. Другими словами, измерение или защита системы согласованы с типом трансформатора тока.

Также важно понимать диапазон первичной обмотки трансформатора тока и убедиться, что он совместим с приложением. Такая совместимость обеспечивается различными конфигурациями первичной и вторичной обмоток.

7.2 Требование точности

Степень точности критична для трансформаторов тока, используемых для измерения. Не все трансформаторы тока обеспечивают высокую точность, и чем конкретнее требования, тем важнее качество измерения данных, обеспечиваемых трансформатором тока.

Этот рейтинг точности классифицируется в соответствии с классом, при этом ток влияет на точность, обеспечиваемую трансформатором тока. Способность трансформатора тока работать на требуемых уровнях всегда является важным фактором при выборе защитных трансформаторов..

Степень точности имеет решающее значение для трансформаторов тока, используемых для измерения. Не все трансформаторы тока обеспечивают высокую точность, и чем конкретнее требования, тем важнее качество измерения данных, обеспечиваемых трансформатором тока.

Этот рейтинг точности классифицируется в соответствии с классом, при этом ток влияет на точность, обеспечиваемую трансформатором тока. Способность трансформатора тока работать на требуемых уровнях всегда является важным фактором при выборе защитных трансформаторов.

Ⅷ Часто задаваемые вопросы о трансформаторе тока

1. Какая польза от трансформатора тока?

Трансформатор тока (CT) используется для измерения тока другой цепи. Трансформаторы тока используются во всем мире для контроля высоковольтных линий в национальных электрических сетях. ТТ предназначен для создания переменного тока во вторичной обмотке, пропорционального измеряемому току в первичной обмотке.

2.Какая польза от CT и PT?

CT используется для измерения тока, а PT — для измерения напряжения. ТТ подключается последовательно, а ТТ — параллельно. Диапазон коэффициента трансформации CT составляет от 1 до 5A, а диапазон PT — от 110 В. Подключаем выходной параметр от ТТ к амперметру, а выход ТТ подключаем к вольтметру.

3. Что вы подразумеваете под трансформатором тока?

Трансформатор тока — это устройство, используемое для создания переменного тока во вторичной обмотке, который пропорционален переменному току в первичной обмотке.Это в первую очередь используется, когда ток или напряжение слишком высоки для прямого измерения. … Это соотношение основано на том, что первичный проводник один раз проходит через окно трансформатора.

4. Как рассчитывается коэффициент трансформатора тока?

Когда установлены аналоговые амперметры, мы можем легко определить коэффициент CT, наблюдая за значением полной шкалы измерителя, а затем разделить это значение на 5. Рисунок 3. Амперметр с полной шкалой 150 ампер. Измеритель на Рисунке 3 имеет полную шкалу 150 ампер.

5 Почему ТТ подключается последовательно?

ТТ можно рассматривать как последовательный трансформатор. Первичный ток в трансформаторе тока не зависит от условий вторичной цепи (нагрузка / нагрузка). Первичная обмотка ТТ подключена последовательно с линией, по которой проходит измеряемый ток. Следовательно, он передает полный линейный ток.

Альтернативные модели

Деталь Сравнить Производителей Категория Описание
Производитель.Номер детали: 94HAB16T Сравнить: Текущая часть Производитель: Grayhill Категория: DIP / SIP-переключатели Описание: Переключатель DIP SP16T 16 Отвертка для промывки 0.03A, 30 В постоянного тока, ПК, 10000 циклов, трубка со сквозным отверстием, 2,54 мм,
Производитель Номер детали: CRD16RM0CB Сравнить: 94HAB16T против CRD16RM0CB Производители: C&K Components Категория: DIP / SIP-переключатели Описание: Переключатель DIP SP16T 16 Отвертка для промывки 20VAC 20VDC 0.4 ВА Штыри для ПК 30000 Цикл 2,54 мм трубка со сквозным отверстием
Номер детали: CD16RM0AK Сравнить: 94HAB16T VS CD16RM0AK Производители: C&K Components Категория: DIP / SIP-переключатели Описание: Переключатель DIP SP16T 16 Отвертка для промывки 20VAC 20VDC 0.4 ВА Штыри для ПК 20000 Циклы Трубка со сквозным отверстием 2,54 мм
Производитель Номер детали: CRD16RM0AK Сравнить: 94HAB16T VS CRD16RM0AK Производители: C&K Components Категория: DIP / SIP-переключатели Описание: Переключатель DIP SP16T 16 Отвертка для промывки 20VAC 20VDC 0.4 ВА Штыри для ПК 30000 Циклы Трубка со сквозным отверстием 2,54 мм

Объяснение 6 электрических испытаний трансформаторов тока

Очень важно регулярно проверять и тестировать трансформаторы тока и подключенные к ним приборы.Фото: ABB

Трансформаторы тока играют важную роль в мониторинге и защите электроэнергетических систем. ТТ — это измерительные трансформаторы, используемые для преобразования первичного тока в пониженный вторичный ток для использования с счетчиками, реле, контрольным оборудованием и другими приборами.

Важность испытаний измерительных трансформаторов часто недооценивается. Трансформаторы тока для целей измерения должны иметь высокую степень точности, чтобы гарантировать точный счет, в то время как трансформаторы, используемые для защиты, должны быстро и правильно реагировать в случае неисправности.

Риски, такие как перепутывание измерительных трансформаторов для измерения и защиты, или перепутывание соединений, можно значительно снизить путем тестирования перед первым использованием. В то же время электрические изменения в трансформаторе тока, вызванные, например, старением изоляции, можно определить на ранней стадии.

По этим и другим причинам важно регулярно проверять и калибровать трансформаторы тока и подключенные к ним приборы. Для обеспечения точности и оптимальной надежности обслуживания необходимо провести 6 электрических испытаний трансформаторов тока:


1.Соотношение Тест

Коэффициент

CT описывается как отношение входного первичного тока к выходному вторичному току при полной нагрузке. Например, трансформатор тока с соотношением 300: 5 будет производить 5 ампер вторичного тока, когда 300 ампер протекает через первичную обмотку.

Если первичный ток изменится, вторичный ток на выходе изменится соответствующим образом. Например, если 150 ампер протекает через первичную обмотку 300 ампер , вторичный выходной ток будет 2.5 ампер .

(300: 5 = 60: 1) (150: 300 = 2,5: 5)

В отличие от трансформатора напряжения или мощности, трансформатор тока состоит только из одного или нескольких витков в качестве первичной обмотки. Эта первичная обмотка может быть либо с одним плоским витком, либо с катушкой из сверхпрочного провода, намотанной вокруг сердечника, либо просто проводником или шиной, проходящей через центральное отверстие.

Проверка коэффициента трансформации трансформатора тока может быть выполнена путем подачи первичного тока и измерения токового выхода или путем подачи вторичного напряжения и измерения наведенного первичного напряжения.Фото: TestGuy.

Тест соотношения проводится для подтверждения того, что соотношение ТТ соответствует указанному, и для проверки правильности передаточного отношения на разных ответвлениях многоотводного ТТ. Коэффициент передачи эквивалентен коэффициенту напряжения трансформаторов напряжения и может быть выражен следующим образом:

N2 / N1 = V2 / V1

  • N2 и N1 количество витков вторичной и первичной обмоток
  • V2 и V1 — вторичная и первичная стороны показания напряжения

Испытания коэффициента трансформации выполняются путем подачи подходящего напряжения (ниже уровня насыщения) на вторичную обмотку тестируемого ТТ, в то время как напряжение первичной стороны измеряется для вычисления коэффициента трансформации по приведенному выше выражению.

ОПАСНО: Будьте осторожны при проведении проверки коэффициента трансформации трансформатора тока, и НЕ подавайте на достаточно высокое напряжение, которое может вызвать насыщение трансформатора. Применение напряжения насыщения приведет к неточным показаниям.


2. Проверка полярности

Полярность ТТ определяется направлением намотки катушек вокруг сердечника трансформатора (по часовой стрелке или против часовой стрелки) и тем, как выводы выводятся из корпуса ТТ.Все трансформаторы тока имеют вычитающую полярность и должны иметь следующие обозначения для визуальной идентификации направления тока:

  • h2 — первичный ток, линия обращена в сторону
  • h3 первичный ток, нагрузка лицевое направление
  • X1 вторичный ток

Предполагается, что испытываемый ТТ имеет правильную полярность, если направления мгновенного тока для первичного и вторичного тока противоположны друг другу.Фото: TestGuy.

Знаки полярности на трансформаторе тока обозначают относительные мгновенные направления токов. Проверка полярности доказывает, что прогнозируемое направление вторичного тока ТТ (уходящий) является правильным для данного направления первичного тока (входящего).

При установке и подключении трансформатора тока к реле измерения мощности и защитных реле важно соблюдать полярность. В тот же момент, когда первичный ток поступает на первичный вывод, соответствующий вторичный ток должен покидать вторичный вывод, помеченный аналогичным образом.

Предполагается, что испытуемый ТТ имеет правильную полярность, если направления мгновенного тока для первичного и вторичного тока противоположны друг другу. Полярность ТТ критична, когда ТТ используются вместе в однофазных или трехфазных приложениях.

Самое современное испытательное оборудование ТТ способно автоматически выполнять проверку соотношения с использованием упрощенной настройки измерительных проводов и отображать полярность как правильную или неправильную. Полярность трансформатора тока проверяется вручную с помощью батареи 9 В и аналогового вольтметра с помощью следующей процедуры проверки:

Маркировка трансформаторов тока иногда неправильно наносилась на заводе.Вы можете проверить полярность ТТ в полевых условиях с батареей 9 В. Фото: TestGuy.

Процедура проверки полярности CT

  1. Отключите все питание перед проверкой и подключите аналоговый вольтметр к вторичной клемме проверяемого ТТ. Положительная клемма измерителя подключена к клемме X1 трансформатора тока, а отрицательная клемма — к X2.
  2. Пропустите кусок провода через верхнюю сторону окна трансформатора тока и на короткое время установите контакт с положительным концом 9-вольтовой батареи на стороне h2 (иногда отмеченной точкой) и отрицательным концом на стороне h3.Важно избегать постоянного контакта, который может привести к короткому замыканию аккумулятора.
  3. Если полярность правильная, мгновенный контакт вызывает небольшое отклонение аналогового измерителя в положительном направлении. Если отклонение отрицательное, полярность трансформатора тока меняется на обратную. Клеммы X1 и X2 необходимо поменять местами, и можно проводить тест.

Примечание: Полярность не важна при подключении к амперметрам и вольтметрам.Полярность важна только при подключении к ваттметрам, ваттметрам, варметрам и реле индукционного типа. Для сохранения полярности сторона h2 трансформатора тока должна быть обращена к источнику питания; тогда вторичная клемма X1 соответствует полярности.


3. Тест на возбуждение (насыщение)

Когда ТТ «насыщен», магнитный путь внутри ТТ работает как короткое замыкание в линии передачи. Почти вся энергия, подаваемая первичной обмоткой, отводится от вторичной обмотки и используется для создания магнитного поля внутри трансформатора тока.

Испытание на насыщение трансформатора тока определяет номинальную точку перегиба в соответствии со стандартами IEEE или IEC, точку, при которой трансформатор больше не может выводить ток, пропорциональный своему заданному коэффициенту.

Испытания возбуждения выполняются путем подачи переменного напряжения на вторичную обмотку ТТ и ступенчатого увеличения напряжения до тех пор, пока ТТ не перейдет в режим насыщения. Точка «колена» определяется по небольшому увеличению напряжения, вызывающему большое увеличение тока.

Испытательное напряжение медленно снижается до нуля для размагничивания ТТ. Результаты испытаний наносятся на логарифмический (логарифмический) график и оцениваются на основе периода перехода между нормальным режимом работы и насыщением.

Испытания возбуждения выполняются путем подачи переменного напряжения на вторичную обмотку ТТ и ступенчатого увеличения напряжения до тех пор, пока ТТ не перейдет в режим насыщения. Фото: TestGuy.

Кривая возбуждения вокруг точек скачка тока при небольшом увеличении напряжения; очень важен для сравнения кривых с опубликованными кривыми или аналогичными кривыми КТ.Результаты испытаний на возбуждение следует сравнить с опубликованными данными производителя или предыдущими записями, чтобы определить любые отклонения от ранее полученных кривых.

IEEE определяет насыщение как «точку, в которой касательная под углом 45 градусов к вторичным возбуждающим амперам». Также известна как «точка колена». Этот тест подтверждает, что ТТ имеет правильный рейтинг точности, не имеет коротких замыканий в ТТ и нет коротких замыканий в первичной или вторичной обмотке тестируемого ТТ.


4. Испытание сопротивления изоляции

Изоляция между обмотками трансформатора тока и обмотками относительно земли должна быть проверена на электрическую прочность при выполнении всестороннего испытания трансформатора тока. Для определения состояния изоляции испытываемого ТТ выполняются три испытания:

  1. Первичный — вторичный : Проверяет состояние изоляции между высоким и низким.
  2. Первичная обмотка на землю : Проверяет состояние изоляции между высотой и землей.
  3. Вторичная обмотка относительно земли : Проверяет состояние изоляции между низшей точкой и массой.

Показания сопротивления изоляции должны оставаться постоянными в течение определенного периода времени. Резкое падение значений сопротивления изоляции указывает на деградацию изоляции, и для диагностики проблемы требуются дальнейшие исследования.

Испытания изоляции трансформаторов тока на 600 В или менее обычно выполняются при 1000 В постоянного тока. Перед испытанием закоротите первичную обмотку проверяемого ТТ, соединив h2 и h3, затем закоротите вторичную обмотку проверяемого ТТ, соединив X1 и X2-X5.

Удалите заземление нейтрали и изолируйте ТТ от любой связанной нагрузки. После короткого замыкания обмоток ТТ представляет собой образец с тремя выводами.

Выполняются три испытания сопротивления изоляции для определения состояния изоляции испытываемого ТТ. Фото: TestGuy.

Значения испытания сопротивления изоляции для трансформаторов тока следует сравнить с аналогичными показаниями, полученными при предыдущих испытаниях. Любое значительное отклонение в исторических интерпретациях требует дальнейшего исследования.

Таблица 100.5 ANSI / NETA MTS-2019 Указывает минимальное сопротивление изоляции 500 МОм при 1000 В постоянного тока для катушек трансформатора с номинальным напряжением 600 В или меньше. Обратитесь к Разделу 7.10.1 для получения дополнительной информации.

Минимальное общепринятое сопротивление изоляции составляет 1 МОм. Любое значение в мегоммах считается хорошей изоляцией, однако истинное состояние изоляции трансформатора тока определяется тенденцией результатов испытаний изоляции.

На показания изоляции сильно влияет температура образца.Если показания сравниваются с ранее полученными показаниями, необходимо применить соответствующие поправочные коэффициенты, если они получены при различных температурных условиях, прежде чем делать какие-либо выводы.


5. Испытание на сопротивление обмотки

Измерение сопротивления обмотки постоянного тока является важным измерением для определения истинного состояния, состояния и точности ТТ. Сопротивление обмотки в ТТ будет меняться с течением времени в зависимости от возраста образца, использования, внешних условий и воздействия нагрузки.

Рекомендуется периодически измерять сопротивление обмотки постоянного тока на одно- или многоотводном ТТ и изменять значения. Для получения такого малого сопротивления обмотки требуется высокоточная измерительная схема с низким сопротивлением.

Сопротивление обмотки трансформатора тока определяется делением падения напряжения на обмотке (измеренного милливольтметром постоянного тока) на приложенный к обмотке постоянный ток. После завершения испытания сопротивления обмотки трансформатор тока следует размагнитить.

Измерьте сопротивление обмотки ТТ, пропустив через обмотку постоянный ток, и измерьте падение напряжения. Разделите измеренное напряжение на измеренный ток. Фото: TestGuy.

Совет: Выполните тест на насыщение , чтобы размагнитить ТТ по завершении всех тестов сопротивления обмоток .


6. Испытание на нагрузку

Нагрузку трансформатора тока можно определить как полное сопротивление в омах на вторичных выходных клеммах.Общая нагрузка представляет собой комбинацию импеданса, обеспечиваемого катушками ватт-часов, катушками реле тока, контактным сопротивлением, клеммными колодками, сопротивлением проводов и контрольными переключателями, используемыми во вторичном контуре.

Каждый трансформатор тока имеет вторичную нагрузку при подключении к реле или измерительной цепи. Ожидается, что трансформаторы тока обеспечат вторичный выходной ток в зависимости от их класса точности.

Если трансформатор тока не правильно подобран с учетом нагрузки вторичного контура, это может привести к уменьшению вторичного тока ТТ.Нагрузочные испытания важны для проверки того, что ТТ подает ток в цепь, не превышающую его номинальную нагрузку.

Нагрузочное испытание также полезно для проверки того, что трансформаторы тока:

  • Обесточен при установленных короткозамыкателях (если используется для измерения или защиты)
  • Не остается с обрывом цепи, когда не используется
  • Подключен к одной точке заземления
  • Все соединения герметичны

Измерьте нагрузку, подав номинальный вторичный ток ТТ от его клемм к стороне нагрузки, изолировав вторичную обмотку ТТ со всей подключенной нагрузкой, и наблюдайте за падением напряжения в точках ввода — и в каждой точке цепи на землю.

Этот метод требует много времени, но требует только источника напряжения, сопротивления и вольтметра. Измерение падения напряжения на источнике в сочетании с законом Ома даст нам импеданс нагрузки. Анализ структуры падения напряжения по всей цепи подтверждает правильность подключения.

Нагрузка трансформатора тока обычно выражается в ВА. Испытание нагрузки выполняется для проверки того, что ТТ способен подавать известный ток в известную нагрузку, сохраняя при этом заявленную точность.Испытание на нагрузку обычно выполняется при полном номинальном значении вторичного тока (например, 5A или 1A).


Как рассчитать нагрузку CT

В зависимости от класса точности трансформаторы тока делятся на две группы: измерительные и защитные (реле). CT может иметь рейтинги нагрузки для обеих групп.

Измерительный трансформатор обычно указывается как 0,2 B 0,5

Последнее число указывает нагрузку в омах. Для трансформатора тока с вторичным током 5 А номинальную нагрузочную способность ВА можно рассчитать как:

ВА = Напряжение * Ток = (Ток) 2 * Нагрузка = (5) 2 * 0.5 = 12,5 ВА

Релейный ТТ обычно указывается как 10 C 400

Последнее число указывает макс. Вторичное напряжение, в 20 раз превышающее номинальный вторичный ток, без превышения погрешности соотношения 10%. Для трансформатора тока с номинальным вторичным током 5 А, вторичный ток, в 20 раз превышающий номинальный, даст нагрузку в 4 Ом.

Нагрузка = 400 / (20 * 5) = 4 Ом

Нагрузку в ВА можно указать как:

ВА = Напряжение * Ток = (Ток) 2 * Нагрузка = (5) 2 * 4 = 100 ВА


Список литературы

Комментарии

Всего комментариев 3

Оставить комментарий Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставить комментарий.

Как измерить ток осциллографом

Хотя измерение тока с помощью цифрового мультиметра не является редкостью, для измерения тока, который изменяется со временем, требуется использование осциллографа. Большинство осциллографов напрямую измеряют только напряжение, а не ток, однако вы можете измерить ток с помощью осциллографа, используя один из двух методов.

  1. Измерьте падение напряжения на шунтирующем резисторе: В некоторых конструкциях источников питания могут быть встроены шунтирующие резисторы для обратной связи.Один из способов — измерить падение дифференциального напряжения на таком резисторе. Обычно это резисторы небольшого номинала, часто менее 1 Ом.
  2. Измерение тока с помощью токового пробника: При использовании в сочетании с возможностями измерения напряжения осциллографа, токовые пробники могут обеспечивать широкий спектр важных измерений мощности, таких как мгновенная мощность, средняя мощность и фаза.

Чтобы ваши текущие измерения были максимально точными, необходимо выбрать и правильно применить наиболее подходящую технику.У каждого из двух вышеупомянутых методов есть свои преимущества и недостатки, которые мы рассмотрим ниже.

Как измерить ток как падение напряжения на шунтирующем резисторе

Если в источник питания постоянного тока встроен резистор считывания тока («шунтирующий» резистор), это наиболее удобный подход.

Измерение падения напряжения на измерительном резисторе с помощью активного дифференциального пробника даст хорошие результаты, , если синфазный сигнал находится в пределах указанного рабочего диапазона пробника и падение напряжения достаточно велико .

Однако использование дифференциального пробника для сигналов низкого уровня требует некоторого внимания к снижению шума в системе измерения.

  • Используйте наименьшее доступное затухание пробника и ограничьте полосу пропускания пробника или осциллографа, чтобы уменьшить шум системы измерения.
  • Также имейте в виду, что емкость и сопротивление пробника будут параллельны чувствительному резистору, и, хотя они предназначены для минимизации воздействия на тестируемое устройство, вы должны знать, что они существуют.

Рекомендации по проектированию при измерении тока с помощью шунтирующего резистора

Подключение сенсорного резистора последовательно с нагрузкой требует тщательного проектирования. По мере увеличения значения сопротивления падение напряжения на ампер увеличивается в соответствии с законом Ома, что улучшает качество измерения тока. Однако рассеиваемая мощность в резисторе увеличивается пропорционально квадрату тока, и необходимо учитывать дополнительное падение напряжения. Кроме того, резисторы добавляют цепи индуктивное сопротивление.

И не забывайте, что входная емкость дифференциального пробника появляется параллельно измерительному резистору, образуя RC-фильтр.

Если вы действительно добавляете в схему резистор считывания, попытайтесь добавить его как можно ближе к земле , чтобы минимизировать синфазные сигналы на резисторе, которые измерительная система должна отклонить. И, в отличие от высокопроизводительных токовых пробников, характеристика подавления синфазного сигнала при измерениях дифференциального напряжения имеет тенденцию к падению по частоте, что снижает точность измерений высокочастотного тока с помощью измерительных резисторов.

Как измерить ток с помощью токоизмерительного щупа

Ток, протекающий через проводник, вызывает образование поля электромагнитного потока вокруг проводника. Токовые пробники предназначены для измерения силы этого поля и преобразования ее в соответствующее напряжение для измерения с помощью осциллографа.

Это позволяет просматривать и анализировать формы сигналов тока с помощью осциллографа. При использовании в сочетании с возможностями осциллографа для измерения напряжения пробники тока также позволяют выполнять широкий спектр измерений мощности.В зависимости от математических возможностей осциллографа по осциллографу, эти измерения могут включать в себя мгновенную мощность, истинную мощность, полную мощность и фазу.

Существует два основных типа токовых пробников для осциллографов:

  • Датчики переменного тока
  • Датчики постоянного / переменного тока.

Принцип действия трансформатора

Оба типа используют принцип действия трансформатора для измерения переменного тока (AC) в проводнике.

Для работы трансформатора по проводнику должен протекать переменный ток.Этот переменный ток вызывает формирование и схлопывание магнитного поля в соответствии с амплитудой и направлением тока. Когда чувствительная катушка помещается в это магнитное поле, изменяющееся магнитное поле индуцирует пропорциональное напряжение на катушке за счет простого действия трансформатора. Этот связанный с током сигнал напряжения затем преобразуется и может отображаться в виде волны с масштабированием по току на осциллографе.

Типы токовых пробников

Простейшие пробники переменного тока представляют собой пассивные устройства, которые представляют собой просто катушку, намотанную в соответствии с точными характеристиками на магнитный сердечник, такой как ферритовый материал.Некоторые из них являются сплошными тороидами и требуют от пользователя прокладки проводника через сердечник. В токовых пробниках с разъемным сердечником используется точно спроектированная механическая система, которая позволяет открывать сердечник и зажимать его вокруг проводника без разрыва цепи при испытании. Пробники тока Splitcore обладают высокой чувствительностью и работают без питания, но являются механически жесткими и обычно имеют небольшую апертуру, что может ограничивать их универсальность.

Пробники переменного тока

, основанные на технологии катушки Роговского, являются альтернативой пробникам с твердым и разъемным сердечником.Катушка Роговского использует воздушный сердечник и является механически гибкой, что позволяет открывать катушку и наматывать ее на провод или вывод компонента. А поскольку сердечник не является магнитным материалом, катушки Роговского не насыщаются магнитным полем при высоких уровнях тока, даже в тысячи ампер. Однако они, как правило, имеют более низкую чувствительность, чем пробники с разъемным сердечником, и для них требуются активные формирователи сигнала для интеграции сигнала с катушки и, следовательно, требуется источник питания.

Для многих приложений преобразования энергии пробник переменного / постоянного тока с разъемным сердечником является наиболее универсальным, точным и простым в использовании решением.В датчиках переменного / постоянного тока используется трансформатор для измерения переменного тока и устройство на эффекте Холла для измерения постоянного тока. Поскольку они включают в себя активную электронику для поддержки датчика Холла, для работы зондов переменного / постоянного тока требуется источник питания. Этот источник питания может быть отдельным источником питания или может быть интегрирован в некоторые осциллографы.

Трансформаторы тока

: как спроектировать

Марк Харрис

| & nbsp Создано: 20 января 2020 г. & nbsp | & nbsp Обновлено: 21 ноября 2020 г.

Если вам нужно измерить ток от источника переменного тока, трансформатор тока может быть недорогим и точным вариантом.Вы можете найти трансформаторы тока, разработанные специально для применения в линиях электропередач 50/60 Гц и более высоких частотах, которые больше подходят для промышленного / научного оборудования или мониторинга процессов. Трансформаторы тока являются бесконтактными и бесконтактными, что означает, что для многих моделей вам не нужно пропускать переменный ток через печатную плату. Вместо этого, провод проходит через отверстие трансформатора, или сам трансформатор может открыться, чтобы позволить ему защелкнуться на проводе.

Провод, проходящий через трансформатор тока, служит как одиночной обмоткой трансформатора, так и первичной обмоткой.Корпус трансформатора имеет от десятков до тысяч обмоток, образующих вторичную обмотку. В отличие от трансформаторов напряжения, трансформатор тока имеет обратное соотношение. Это означает, что трансформатор тока с соотношением 1000: 1 будет создавать 0,001 А во вторичной обмотке на каждые 1 А через провод, являющийся первичной обмоткой.

Вы можете найти трансформаторы тока с передаточными числами, подходящими для измерения от одного ампер до тысяч ампер и выше, что позволяет использовать их в гораздо более широком диапазоне приложений, чем датчики тока на печатной плате / кондуктивные датчики.

В этом проекте мы рассмотрим несколько способов преобразования выхода трансформатора тока во что-то более полезное для взаимодействия с микроконтроллером. На первый взгляд это может показаться довольно простой задачей, но если вы углубитесь, трансформаторы тока станут немного интереснее, особенно если вы их раньше не использовали. Таким образом, этот проект будет немного более практичным и практическим, чем некоторые из моих предыдущих проектов. Во-первых, мы вытащим макет, функциональный генератор и осциллограф, чтобы понять трансформаторы тока.Затем мы фактически построим плату прецизионного выпрямителя, чтобы иметь возможность оптимально использовать трансформатор тока с входом АЦП микроконтроллера. Вы можете найти файлы печатной платы и схемы для этого проекта на GitHub.

Базовый выход трансформатора тока

Используя закон Ома (V = IR), мы можем преобразовать выходной ток трансформатора в полезное напряжение. Я использую Talema AC1010 в качестве трансформатора тока для всего, что описано в этой статье. Для этого датчика нагрузочный резистор 100 Ом будет генерировать среднеквадратичное напряжение 1 В для 10 А на проводе, проходящем через трансформатор тока.

Подключив трансформатор и резистор параллельно, вы можете просто подключить один конец структуры к земле, а другой — к АЦП, чтобы получить показания. Однако это, вероятно, очень плохая идея. Я представляю эту схему только для того, чтобы показать самый простой способ увидеть трансформатор тока в действии.

Вот как будет выглядеть выходной сигнал АЦП на моем осциллографе. Это выходной сигнал моего функционального генератора для имитации 7-амперной нагрузки, а не фактический выходной сигнал датчика тока — мы скоро вернемся к этому.

Здесь следует отметить несколько важных моментов:

  • Размах сигнала составляет 2 В, но я сказал, что это нагрузка 7 А (т.е. 0,7 В)!
  • Форма волны переменного тока, поэтому от + 1 В до -1 В, что не понравится микроконтроллеру.

Трансформаторы тока просто преобразуют ток в линии, поэтому фактический ток будет среднеквадратическим (RMS) сигнала. Функциональный генератор выдает почти идеальную синусоиду, но в зависимости от вашей нагрузки ток в реальной цепи трансформатора тока может быть не таким идеальным.Грубую оценку тока можно определить, считывая только пиковое напряжение, но для получения точного измерения тока вам потребуется выполнить множество измерений, чтобы определить общую площадь под кривой, которая представляет собой потребление тока.

С размахом выходного сигнала 2 В, сосредоточенным вокруг земли, это не очень удобно для микроконтроллеров. Нам нужно что-то сделать с сигналом, чтобы его можно было использовать.

Отвод земли

Поскольку трансформатор тока представляет собой просто плавающее напряжение на нагрузочном резисторе, единственный способ получить эталонное напряжение трансформатора — это привязать его к земле.Вместо того, чтобы связывать его с землей, мы можем вместо этого привязать одну ногу к напряжению смещения постоянного тока, полученному через резистивный делитель. Вместо этого это обеспечит смещение постоянного тока для формы сигнала переменного тока.

Это простой делитель напряжения, который будет иметь половину входного напряжения 3,3 В в средней точке между резисторами, что дает смещение 1,65 В постоянного тока. Теперь наш сигнал полного размаха 2 В должен колебаться в пределах 1,65 В для диапазона от 0,65 В до 2,65 В.

Мы можем показать это с помощью осциллографа. Я использую очень дешевые комплектные резисторы, которые не дают мне единицы.65В в центре делителя напряжения. Синий — это размах сигнала 2 В, а желтый — сигнал со смещением постоянного тока.

У меня есть нагревательная подушка мощностью 1,1 кВт для предстоящего проекта, если я пропущу ее через трансформатор тока AC1010 и те же резисторы, я получу синусоидальную волну напряжения смещения. Обратите внимание на то, что форма волны не так совершенна, как у функционального генератора; реальные нагрузки почти никогда не будут идеальными синусоидальными волнами.

Разрешение АЦП

Обратной стороной этого метода измерения является то, что мы смещаем напряжение формы волны, чтобы удерживать его в пределах диапазона нашего АЦП, а это означает, что существует значительная часть диапазона напряжений, которую мы не используем эффективно.

Относительно недорогой современный микроконтроллер ARM Cortex будет иметь 12-битный АЦП, в то время как некоторые новые модели поставляются с 14-битными или 16-битными АЦП в стандартной комплектации, а некоторые старые — с 10-битными. В этой статье я буду работать над предпосылкой 12-битного АЦП.

Простой 12-битный АЦП даст 212 или 4096 возможных значений. Применительно к диапазону 3300 мВ это дает нам разрешение около 0,8 мВ. Нагрузка, изображенная выше, имеет общий размах напряжения 1219 мВ и должен быть около 4.Нагрузка 5-4,7А. 1219 мВ дают нам возможные 1523 значения для напряжения, отображаемого с нашим расчетным разрешением, что соответствует примерно 3 мА на значение АЦП при использовании нашего нагрузочного резистора 100 Ом (помните: это среднеквадратичное значение!). Этого более чем достаточно для датчика на 10 ампер. Однако, если вы начнете считывать все большие и большие значения силы тока или использовать трансформатор тока с большим числом витков, чем AC1010, это может не соответствовать вашим требованиям.

Тем не менее, это смещение постоянного напряжения по-прежнему является самым простым способом считывания показаний трансформатора тока, для чего требуется всего 3 резистора.Вы также должны включить TVS-диоды для ограничения нагрузки, чтобы гарантировать, что она не может превысить максимальное номинальное напряжение микроконтроллера во время всплеска тока.

Прецизионный выпрямитель

Вы можете использовать мостовой выпрямитель для выпрямления формы волны из трансформатора тока, но прямое напряжение диодов значительно снизит вашу способность измерения тока. Диод может легко удалить более половины вашего диапазона измерения тока, делая нечитаемым все, что меньше половины диапазона ампер датчика.Еще хуже то, что прямое напряжение диода изменяется в зависимости от напряжения, температуры и других условий, поэтому выпрямленное напряжение вряд ли будет особенно полезным.

Вместо простого мостового выпрямителя мы можем построить прецизионный выпрямитель с использованием двух операционных усилителей. Один операционный усилитель даст вам однополупериодный выпрямитель, которого может хватить для некоторых измерений силы тока. Тем не менее, стоимость дополнительных компонентов для двухполупериодного выпрямителя незначительна, поэтому мы могли бы использовать его даже в тех случаях, когда было бы достаточно полуволнового выпрямителя.Прецизионные выпрямители широко используются в таких измерительных приборах, как это, и представляют собой фантастический способ генерировать пригодное для использования напряжение. В качестве бонуса, поскольку вы используете операционные усилители, вы также можете усилить выпрямленную форму волны, пока вы работаете с ней.


Я использую дешевый операционный усилитель AD8542 с двумя усилителями в одном корпусе. Несмотря на удивительно точную настройку операционных усилителей в наши дни, наличие обоих усилителей в одном корпусе значительно увеличивает вероятность того, что оба усилителя будут применять одинаковое усиление, что очень важно.В моем окончательном проекте я также буду использовать резисторы 0,1% по той же причине.

Наконец, у меня есть простой RC-фильтр 600 Гц на выходе операционного усилителя для удаления любых шумов переменного тока, которые могли быть уловлены. Этот фильтр имеет достаточно высокую частоту среза, чтобы не влиять на сигнал 50 Гц.

В прототипе на моей макетной плате, однако, используются загадочные резисторы, которые, как утверждается, составляют 5%, поэтому наши результаты не так точны.

Обратите внимание, что отрицательная волна немного ниже по напряжению, чем положительная.Это потому, что резисторы, которые я использую, не очень хорошо согласованы.

Поскольку мы тестируем это с нагревательным элементом в качестве нагрузки, ошибка не так заметна. Как и раньше, синий — это сигнал, выходящий из трансформатора тока, а желтый — выход прецизионного выпрямителя.

Поскольку я даю операционному усилителю опорное заземление (а не отрицательное напряжение для работы), у нас есть небольшое смещение постоянного тока 103 мВ для выпрямленного сигнала. Это смещение приемлемо для моего приложения, поскольку оно согласовано и, следовательно, может быть запрограммировано в микроконтроллер во время тестирования платы.

Разрешение АЦП

Для той же нагрузки, примененной методом смещения напряжения, у нас был сигнал 1219 мВ. Тем не менее, с прецизионным выпрямителем и двукратным усилением на выходе, мы фактически имеем 2066 мВ размаха для этого сигнала. Мы только что удвоили разрешение!

Поскольку на этот раз мы также можем посмотреть на исходную форму сигнала с помощью осциллографа, мы можем рассчитать среднеквадратичное напряжение для формы сигнала, чтобы определить потребляемый ток. 442,9 мВ должно означать, что мы получаем 4.429А через ТЭН. Если это верно, то наш 12-битный АЦП дает разрешение считывания тока 1,71 мА, что достаточно для моего приложения.

Правильный ли датчик тока?

Вопрос в том, как я могу проверить правильность текущего измерения или, по крайней мере, близкое к нему? Каждое устройство будет иметь свой собственный допуск и точность, а логарифмические графики таблицы данных AC1010 затрудняют определение допусков для этой части с нагрузочным резистором 100 Ом. Вместо этого мы можем рассчитать нашу ожидаемую нагрузку и сравнить ее с измеренной формой сигнала от датчика.В идеале я бы сделал это с несколькими загрузками, но в этой статье я просто воспользуюсь одной, чтобы увидеть, насколько мы хотя бы отдаленно близки к ожидаемому результату.

Измерение нагревательного элемента

Я использовал 4-проводное измерение сопротивления для измерения нагревательного элемента. После того, как мой мультиметр на некоторое время усреднил показания, он установился на уровне 50,262 Ом.

Измерение нагрузочного резистора

Учитывая, насколько плохи некоторые из резисторов 10 кОм, которые я использую, я был приятно удивлен, обнаружив, что резистор нагрузки 100 Ом, который я использовал, имеет номинал 99.983 Ом.

Измерение мощности переменного тока

После того, как резистор нагрузки оказался настолько близким к указанному на этикетке значению, я не ожидал того же от моего переменного напряжения. Другие страны, в которых я жил, утверждают, что на них есть 240 В, но я измерил 270 В переменного тока у стены. В Великобритании 240 В + 10 / -20%, а в моем доме 239,632 В! Для меня это просто потрясающе.

Собираем все вместе

Теперь вернемся к закону Ома, V = IR, наш 239.623 В при нагрузке 50,262 Ом означает, что мы должны увидеть 4,76766 А. В последнем тесте с прецизионным выпрямителем мы измерили 4,429 В RMS от датчика. С нагрузочным резистором на 99,983 Ом это должно равняться 4,4297А, то есть примерно на 7% меньше.

Вы можете купить более точные трансформаторы тока, но они дешевые, и для моего применения достаточно 10% допуска.

Конструкция прецизионного выпрямителя

Прецизионный выпрямитель имеет довольно простую конструкцию и очень часто используется в точных измерительных приборах.Первый операционный усилитель инвертирует сигнал, а ссылка на землю отсекает отрицательное напряжение, давая нам только положительный наполовину выпрямленный сигнал. Для обеспечения симметрии выпрямленного сигнала коэффициент усиления первого операционного усилителя равен единице (R3 = R6). Второй операционный усилитель объединяет два сигнала, и с резисторами R8 и R5, установленными на 5 кОм и 10 кОм, мы удваиваем выходное напряжение.


R2 и C1, как упоминалось ранее, образуют RC-фильтр на выходе.

Максимальное напряжение

Максимальное напряжение, которое могут выдавать операционные усилители, равно V + минус прямое напряжение на диоде.Это следует учитывать при проектировании прецизионного выпрямителя. Если усиление слишком велико при попытке использовать весь диапазон напряжений, который может считывать АЦП, вы обрежете верхнюю часть формы сигнала.

Максимальный ток

Вы также должны оставить некоторый запас для скачков силы тока. Фактические текущие нагрузки, которые будет считывать этот датчик, должны быть меньше нагрузки 1100 Вт, которую я применил к нему для тестирования. Однако даже на полном диапазоне у этого прецизионного выпрямителя будет около 2.Выход 8В при полной нагрузке 10А. Этого должно быть более чем достаточно для моего приложения, но имейте это в виду на тот случай, если это не для ваших приложений.

Давайте спроектируем печатную плату!

Конструкция платы для этого проекта очень проста, так как на ней всего несколько компонентов и ничего высокочастотного. Это был бы очень хороший первый проект печатной платы для нового пользователя Altium.

Я планирую использовать 6 таких трансформаторов тока в следующем проекте, поэтому я хотел поработать над тем, чтобы конструкция была как можно меньше.Я добавил к плате защелкивающийся соединитель серии Molex SL 70553, который сделает ее практичной автономной платой для измерения тока внутри механизма или другого оборудования. С трансформатором тока, определяющим ширину, и разъемом, определяющим длину платы, мы получаем площадь 25×25 мм, на которой можно разместить схему. Я использую компоненты 0603, чтобы сделать этот проект «дружественным для новичков» к сборке и ручной пайке. Версия MSOP-8 операционного усилителя AD8542 может несколько противоречить этому, но она также доступна в корпусе SOIC-8, который можно легко разместить в дополнительном пространстве на плате.Изменение конструкции для использования более крупной ИС может стать хорошим упражнением для новичка.

Я также добавил в конструкцию несколько больших развязывающих конденсаторов 1206. Если эта плата находится на конце кабеля, всегда хорошо иметь немного дополнительной встроенной емкости.

Поскольку эта конструкция имеет частоту 50 или 60 Гц в зависимости от страны, в которой вы живете, нет сигналов, требующих согласования импеданса, или каких-либо других соображений, которые усложняют процесс разработки платы.

Трансформатор тока выглядит огромным на этом трехмерном изображении, что действительно показывает, насколько мала эта плата.На самом деле трансформатор тока AC1010 меньше, чем я ожидал, несмотря на то, что он смоделировал его в 3D, чтобы добавить в свою библиотеку Altium с открытым исходным кодом.

Примечание к схеме

Если вы планируете использовать это с моделью трансформатора тока 15 А или 20 А, вы можете рассмотреть возможность замены резистора 5 кОм на резистор 10 кОм или, возможно, даже более высокого, чтобы обеспечить усиление второго каскада операционного усилителя. не ограничивайте сигнал. Резистор 5 кОм хорошо подходит для датчика 10 А.

Наконец

Надеюсь, этот проект раскрыл вам мифы о трансформаторах тока. Вы можете найти файлы дизайна печатной платы и схему для этого проекта на GitHub. Дизайн бесплатный и с открытым исходным кодом, поэтому не стесняйтесь использовать его как хотите.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *