Измерительный преобразователь тока. Измерительные преобразователи тока: принцип работы, виды и применение

alexxlabПреобразовател
Что такое измерительный преобразователь тока. Как работают преобразователи тока. Какие бывают виды преобразователей тока. Где применяются преобразователи тока в промышленности и энергетике. Какие преимущества дает использование преобразователей тока.

Содержание

Что такое измерительный преобразователь тока

Измерительный преобразователь тока — это устройство, которое преобразует входной электрический ток в пропорциональный выходной сигнал, удобный для дальнейшей обработки и измерения. Основными компонентами преобразователя тока являются:

  • Чувствительный элемент (датчик тока)
  • Преобразователь сигнала
  • Схема обработки сигнала
  • Источник питания

Преобразователи тока позволяют измерять большие токи, обеспечивая при этом гальваническую развязку между входной и выходной цепями. Они широко применяются в системах автоматизации, контроля и управления технологическими процессами.

Принцип работы преобразователей тока

Принцип работы измерительного преобразователя тока заключается в следующем:


  1. Входной ток проходит через первичную обмотку или датчик тока, создавая магнитное поле.
  2. Это магнитное поле индуцирует во вторичной обмотке или чувствительном элементе пропорциональный сигнал.
  3. Полученный сигнал усиливается и преобразуется в стандартный выходной сигнал (например, 4-20 мА или 0-10 В).
  4. Выходной сигнал передается на измерительные приборы, контроллеры или системы сбора данных.

Таким образом, преобразователь тока позволяет измерять большие токи и передавать информацию об их величине на значительные расстояния в виде унифицированного сигнала.

Основные виды преобразователей тока

Существует несколько основных видов измерительных преобразователей тока:

1. Трансформаторные преобразователи

Принцип действия основан на явлении электромагнитной индукции. Первичная обмотка включается последовательно в измеряемую цепь, во вторичной обмотке индуцируется ток, пропорциональный первичному.

2. Преобразователи на основе эффекта Холла

Используют датчики Холла для измерения магнитного поля, создаваемого измеряемым током. Обеспечивают высокую точность и широкий диапазон измерений.


3. Шунтовые преобразователи

Основаны на измерении падения напряжения на прецизионном шунте, включенном в измеряемую цепь. Просты по конструкции, но не обеспечивают гальванической развязки.

4. Преобразователи с компенсацией магнитного потока

Используют компенсационную обмотку для создания магнитного потока, равного по величине и противоположного по направлению потоку от измеряемого тока. Обладают высокой точностью.

Применение преобразователей тока в промышленности

Измерительные преобразователи тока находят широкое применение в различных отраслях промышленности и энергетики:

  • Системы учета и контроля электроэнергии
  • Автоматизация технологических процессов
  • Защита электрооборудования
  • Системы управления электроприводами
  • Зарядные устройства для электромобилей
  • Солнечные и ветровые электростанции
  • Системы бесперебойного питания

Преобразователи тока позволяют контролировать потребление электроэнергии, диагностировать неисправности оборудования, оптимизировать технологические процессы и повышать энергоэффективность производства.


Преимущества использования преобразователей тока

Применение измерительных преобразователей тока дает ряд важных преимуществ:

  1. Гальваническая развязка между первичной и вторичной цепями, повышающая безопасность
  2. Возможность измерения больших токов с высокой точностью
  3. Преобразование входного сигнала в унифицированный выходной сигнал
  4. Возможность передачи измерительной информации на большие расстояния
  5. Высокая помехозащищенность и надежность
  6. Широкий динамический диапазон измерений
  7. Простота интеграции в системы автоматизации и управления

Эти преимущества делают преобразователи тока незаменимым инструментом в современных системах измерения, контроля и управления электрическими параметрами.

Выбор преобразователя тока для конкретного применения

При выборе измерительного преобразователя тока необходимо учитывать следующие факторы:

  • Диапазон измеряемых токов
  • Требуемая точность измерений
  • Тип выходного сигнала
  • Условия эксплуатации (температура, влажность, вибрации)
  • Наличие гальванической развязки
  • Габаритные размеры и способ монтажа
  • Требования к быстродействию

Правильный выбор преобразователя тока позволяет обеспечить высокую точность измерений, надежность работы и эффективность системы в целом. Важно подобрать устройство, оптимально соответствующее конкретным условиям применения.


Перспективы развития технологий преобразователей тока

Развитие технологий измерительных преобразователей тока идет по нескольким основным направлениям:

  1. Повышение точности измерений
  2. Расширение динамического диапазона
  3. Миниатюризация устройств
  4. Интеграция дополнительных функций (самодиагностика, коррекция погрешностей)
  5. Развитие цифровых интерфейсов
  6. Повышение энергоэффективности
  7. Создание интеллектуальных преобразователей с возможностью обработки и анализа данных

Эти тенденции направлены на создание более совершенных устройств, способных удовлетворить растущие потребности современной промышленности и энергетики в точных и надежных измерениях электрических параметров.


Измерительные преобразователи тока ПИТ-___-УАР-Б10х80

Характестики

измерительных преобразователей постоянного и переменного тока ПИТ-___-УАР-Б10×80

ХарактеристикаПИТ-1000-УАР-Б10×80
ПИТ-1500-УАР-Б10×80		ПИТ-2000-УАР-Б10×80
Диапазон измеряемых токов, А0…10000…15000…3000
Допустимая перегрузка по измеряемому току, разы1,5
Диапазон рабочих температур, °С−20…+70
Основная приведенная погрешность, не более, %2,5
Нелинейность выходной характеристики, не более, %0,1
Выходной сигнал при номинальном измеряемом токе, мА *2003001000
Коэффициент передачи1:50001:3000
Полоса пропускания, Гц0 … 50 000
Источник питания, В±18…±24±24…±36
Диаметр отверстия под токовую шинупрямоугольное отв. 10×80
Габаритные размеры194×118×82 мм
Масса, г700900

* — возможно изготовление датчиков со стандартным токовым выходом 4/20 мА или TRUE-RMS.

преобразователи состоят из замкнутого магнитопровода с зазорами и обмоткой, датчика Холла и платы электронной обработки сигнала.

Конструкция измерительного преобразователя тока включает в себя магнитопровод с зазором и компенсационной обмоткой, датчик Холла и электронную плату обработки сигналов. Магниточувствительный датчик Холла закреплён в зазоре магнитопровода и соединён с входом электронного усилителя.

При протекании измеряемого тока по шине, охватываемой магнитопроводом, в последнем наводится магнитная индукция. Датчик Холла, реагирующий на возникшее магнитное поле, вырабатывает напряжение, пропорциональное величине наведенной магнитной индукции. Выходной сигнал с датчика усиливается электронным усилителем и подаётся в компенсационную обмотку.

В результате, по обмотке течёт компенсационный ток, пропорциональный измеряемому току по величине и соответствующий ему по форме. Возникающее при этом магнитное поле компенсационной обмотки компенсирует магнитное поле измеряемого тока, и датчик Холла работает как нуль-орган. При этом полоса частот, пропускаемая таким преобразователем тока, составляет от 0 Гц (постоянный ток) до 200 кГц.

Измерительная схема

Измерительный преобразователь тока подключается к измерительному модулю, который обрабатывает сигнал и передаёт данные в цифровом виде по интерфейсу RS-485 (модуль ZET 7080-I) или CAN 2.0 (модуль ZET 7180-I). Измерительный модуль подключается к компьютеру через преобразователь интерфейсов RS-485 ↔ USB (ZET 7070) или CAN 2.0 ↔ USB (ZET 7174).

69430-17: TECV Преобразователи тока и напряжения измерительные комбинированные высоковольтные

Назначение

Преобразователи тока и напряжения измерительные комбинированные высоковольтные TECV (далее по тексту — преобразователи TECV) предназначены для масштабного преобразования электрических сигналов силы и напряжения переменного тока в сигналы измерительной информации и передачи результатов преобразования на электрические измерительные приборы, в системы коммерческого учета электрической энергии, устройствам измерения (в том числе показателей качества электроэнергии), защиты, автоматики, сигнализации и управления.

Описание

Принцип действия преобразователей TECV для масштабного преобразования силы переменного тока основан на работе маломощного трансформатора тока и/или катушки (пояса) Роговского, а для масштабного преобразования напряжения переменного тока основан на базе емкостного делителя напряжения.

Преобразователи TECV выпускаются в вариантах исполнения: преобразователи TECV-C3 и TECV-L1 для внешних условий установки и преобразователи TECV-P1 для внутренних условий установки.

Преобразователи TECV конструктивно представляют комбинацию маломощных измерительных датчиков тока и напряжения, и электронного модуля, размещенных в одном корпусе. Высоковольтная литая изоляция выполнена из эпоксидного компаунда. Для исполнения TECV-C3 и TECV-L1 используется внешняя изоляция из кремнийорганического компаунда.

В зависимости от типа выходного сигнала преобразователи TECV выпускаются в следующих модификациях:

—    модификация А с выходными аналоговыми сигналами в соответствии с ГОСТ Р МЭК 60044-7-2010 и ГОСТ Р МЭК 60044-8-2010;

—    модификация D с выходными интерфейсами виде цифрового потока в соответствии с МИ 3476-2015 «Технические требования по реализации цифрового интерфейса для измерительных преобразователей с использованием МЭК 61850-9-2 LE». /5Р;

5 — класс точности по напряжению для выхода измерения или измерения/защиты:

0,2; 0,5; 0,2/3Р; 0,2/3Р;

6    — модификация выходных интерфейсов:

для модификации А указываются номинальные значения выходных каналов по току и напряжению;

для модификации D дополнительно указывается поддержка шины FlexRay;

7    — климатическое исполнение:

У2; ХЛ2 — для исполнения Р1;

У1; УХЛ1 — для исполнения С3, L1.

Внешний вид преобразователей TECV и места пломбирования от несанкционированного доступа приведены на рисунке 1.

Место

пломбирования

а) исп. TECV-C3

Место

J

пломбирования

в) исп. TECV-P1

Рисунок 1 — Внешний вид преобразователей TECV и места пломбирования от

несанкционированного доступа

Программное обеспечение

Преобразователи TECV в модификации D с выходными цифровыми интерфейсами включают метрологически значимое встроенное программное обеспечение ВПО, реализуемое на базе микроконтроллера.

ВПО обеспечивает хранение и защиту от изменений калибровочных значений измерительных каналов в энергонезависимой памяти, математическую обработку и передачу измерительной информации.

Уровень защиты ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений — «высокий» в соответствии с рекомендациями Р 50.2.077-2014.

Идентификационные данные встроенного ПО представлены в таблице 1.

Таблица 1 — Идентификационные данные встроенного ПО

Идентификационные данные (признаки)

Значение

Идентификационное наименование ВПО

TECV.mhx

Номер версии (идентификационный номер ПО), не ниже

1.0.0.0

Цифровой идентификатор ПО

—

Технические характеристики

Метрологические и технические характеристики преобразователей TECV представлены в таблице 2.

Таблица 2 — Метрологические и технические характеристики преобразователей TECV

Наименование параметра

Значение

Наибольшее рабочее напряжение инр, кВ:

— для исполнения TECV-C3

40,5

— для исполнения TECV-P1

24

— для исполнения TECV-L1

12

Номинальная частота _/ном, Гц

50; 60

Наименование параметра

Значение

Номинальное первичное напряжение, и1ном, hB:

—    для исполнения TECV-C3

—    для исполнения TECV-P1

—    для исполнения TECV-L1

от 1 до 40,5 от 1 до 24 от 1 до 12

Номинальное вторичное напряжение выхода по напряжению для модификации А и2ном, В

1; 1,625; 2; 3,25; 4; 6,5; 3,25/V3; 4/V3; 6,5/V3

Класс точности в соответствии с ГОСТ Р МЭК 60044-7-2010:

—    вторичной обмотки для измерений

—    вторичной обмотки для защиты

0,2; 0,5 3P

Номинальный первичный ток /1ном, А

от 10 до 3000

Класс точности в соответствии с ГОСТ Р МЭК 60044-8-2010:

—    вторичной обмотки для измерений

—    вторичной обмотки для защиты

0,2S; 0,5S 5P

Класс точности при наличии гармоник по ГОСТ Р МЭК 60044-8-2010 для вторичной обмотки для измерений

0,1

Номинальное вторичное напряжение выхода по току для модификации А, и2ном:

—    вторичной обмотки для измерений, В

—    вторичной обмотки для защиты, мВ

1; 2; 4

22,5; 150; 200; 225; 333

Номинальный коэффициент перенапряжения (в течение 8 ч)

1,9

Номинальный коэффициент превышения первичного тока для модификации А, ^1ном:

—    вторичной обмотки для измерений

—    вторичной обмотки для защиты

от 2 до 8 от 40 до 80

Номинальная вторичная нагрузка для модификации А, кОм, не менее

—    для цепей тока

—    для цепей напряжения

100

1000

Полоса пропускания по уровню -3 дБ для модификации А, Гц:

—    при измерении силы переменного тока

—    при измерении напряжения переменного тока

от 30 до 3000 от 10 до 20000

Протокол передачи данных/тип синхронизации времени для модификации D

МЭК 61850-9-2LE/ PTPv2; Flexray

Скорость передачи данных для модификации D, отчетов/сек

4000

12800

15000

Климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69:

—    в диапазоне температур окружающего воздуха от -45 до +55 °С

—    в диапазоне температур окружающего воздуха от -60 до +55 °С

У2; У1 ХЛ2; УХЛ1

Наименование параметра

Значение

Г абаритные размеры, не более, мм

(длина х ширина х высота):

— для исполнения TECV-C3

от 400 х 300 х 125

до 600 х 500 х 180

— для исполнения TECV-P1

от 250 х 350 х 140

до 300 х 350 х 140

— для исполнения TECV-L1

350 х 140 х 120

Масса, не более, кг:

— для исполнения TECV-C3

7

— для исполнения TECV-P1

7

— для исполнения TECV-L1

3

Напряжение питания от источника постоянного тока, В:

— для модификации А

±12

— для модификации D

±24

Потребляемая мощность, В-А, не более:

— для модификации А

0,1

— для модификации D

5

Средний срок службы, не менее, лет

30

Средняя наработка на отказ, ч

250 000

Знак утверждения типа

наносится на табличку преобразователей TECV методом термопечати или трафаретной печати, или на титульные листы паспорта и руководства по эксплуатации типографским способом.

Комплектность

Комплект поставки приведён в таблице 3.

Таблица 3

Наименование

Количество

Преобразователь тока и напряжения измерительный комбинированный высоковольтные TECV

от 1 до 3 шт.

Соединительный кабель

от 1 до 3 шт.

Руководство по эксплуатации

1 экз.

Паспорт

1 экз.

Методика поверки

1 экз.

Поверка

осуществляется по документу МП 69430-17 «Преобразователи тока и напряжения измерительные комбинированные высоковольтные TECV. Методика поверки», утверждённому

ООО «ИЦРМ» 29.09.2017 г.

Основные средства поверки приведены в таблице 4.

Наименование и тип средства поверки

Регистрационный номер в Федеральном информационном фонде

Трансформатор тока измерительный переносной ТТИП 5000/5

39854-08

Трансформатор напряжения эталонный СА921-35

55310-13

Прибор электроизмерительный эталонный многофункциональный «Энергомонитор — 3. 1»

26459-04

Установка поверочная векторная компарирующая УПВК-МЭ 61850

60987-15

Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.

Знак поверки наносится на свидетельство о поверке и (или) в паспорт преобразователей

TECV.

Сведения о методах измерений

приведены в эксплуатационном документе.

Нормативные документы

ГОСТ Р МЭК 60044-7-2010 Трансформаторы измерительные. Часть 7. Электронные трансформаторы напряжения

ГОСТ Р МЭК 60044-8-2010 Трансформаторы измерительные. Часть 8. Электронные трансформаторы тока

МИ 3476-2015 Технические требования по реализации цифрового интерфейса для измерительных преобразователей с использованием МЭК 61850-9-2 LE

ТУ 26.51.43-006-21745276-2017 Преобразователи тока и напряжения измерительные комбинированные высоковольтные TECV. Технические условия

SET- Что такое преобразователь тока

Преобразователь тока представляет собой устройство, которое преобразует ток в пропорциональный электрический сигнал промышленного стандарта.

В основном преобразователь тока состоит из четырех частей: чувствительного компонента, преобразователя, преобразователя и силовой цепи.

Как работает преобразователь тока?

Входит ток, обычно это ток, напряжение, частота, мощность и т. д. Затем чувствительный компонент определяет электрический параметр и подает сигнал.
После этого сигнал будет передан компоненту преобразования, который может преобразовать сигнал в сигнал слабого тока. Затем он будет передан в схему преобразования, которая обрабатывает слабый сигнал тока и обеспечивает электрический сигнал промышленного стандарта, обычно 0-5 В, 4-20 мА, RS485.
В конце выходной сигнал поступает на оконечное оборудование, такое как дисплей, ПЛК, блок сигнализации, управление автоматикой и т. д.
Преобразователь тока обычно имеет цепь питания, которая обеспечивает питание компонента преобразования и схемы преобразования.

Почему датчик тока важен во многих различных промышленных системах?

1. Изолированная функция.

В конструкции преобразователя тока входной ток абсолютно изолирован от выходного тока. Как и в промышленной среде, существует множество помех, которые приводят к неточным сигналам измерений. Использование преобразователя тока позволяет избавиться от помех, поэтому выходной сигнал может полностью представлять измеренный сигнал.

2. Функция преобразования.

Преобразователь тока может преобразовывать любой нестандартный электрический ток в электрический сигнал промышленного стандарта, что значительно упрощает использование оконечного оборудования.

3. Усиление сигнала для передачи на большие расстояния.

Преобразователь тока может усилить недельный ток до легко принимаемого стандартного сигнала, поэтому выходной сигнал может передаваться на большие расстояния, например, сигнал 4-20 мА может передаваться на расстояние до 1000 метров.

4. Функция безопасности.

Когда преобразователь тока подвергается воздействию высокого напряжения или тока, он переходит в режим защиты, прерывает процесс преобразования, полностью изолирует вход и выход. Так что это сохранит безопасность терминального оборудования, сохранит безопасность всей системы.

Энергетическая система требует определенного инструментария для контроля и управления ее работой. Раньше эту функцию выполняли электромеханические устройства. С этими устройствами их использование было ограничено близостью к точке измерения. Замена этих механических устройств их электронными эквивалентами позволила системе мониторинга стать более универсальной. Современная система обычно предполагает передачу информации от точки измерения к другим точкам, где эти данные обрабатываются, записываются и используются для контроля параметров системы. Преобразование и передача физических параметров в систему требует использования преобразователей в точках измерения. Эти преобразователи действуют как интерфейс между энергосистемой и измерительной системой. Преобразователи тока — это специальные преобразователи для преобразования необработанных напряжений и токов в энергосистеме в полезные и значимые электрические сигналы, которые можно использовать и передавать в измерительной системе. Входными данными для этих устройств обычно являются токи и напряжения от измерительных трансформаторов, таких как трансформаторы тока (ТТ) и трансформаторы напряжения (ТН), а выходными сигналами являются стандартизированные постоянные токи (0–5 В или 4–20 мА) или цифровые сигналы (RS485).

Датчики постоянного тока | NK Technologies

Преобразователи постоянного тока | НК Технологии перейти к содержанию

Главная » Преобразователи постоянного тока

Наш широкий ассортимент преобразователей постоянного тока гарантирует, что вы найдете именно то, что вам нужно.

Чтобы помочь вам выбрать нужную серию для вашего применения, начните свой выбор здесь!