Трансформатор тока своими руками: Трансформатор своими руками: инструкция + фото

Содержание

Трансформатор своими руками: инструкция + фото

Принцип действия трансформатора

От устройства трансформатора перейдём к принципу его работы. Для этого рассмотрим трансформатор изображённый на рисунке ниже.

Данный трансформатор состоит из двух катушек (обмоток) I и II, находящихся на стержневом магнитопроводе. К катушке I подводится переменное напряжение u1; это катушка называется первичной обмоткой. На выводах катушки II, называемой вторичной обмоткой, формируется напряжение u2, которое передается приёмникам электрической энергии.

Работа трансформатора заключается в следующем. При протекании переменного тока i1 в первичной обмотке I создаётся магнитное поле, магнитный поток, которого пронизывает не только создавшую его обмотку (магнитный поток Ф1), но и частично вторичную обмотку (магнитный поток Ф). То есть обмотки трансформатора являются магнитно связанными, при этом степень связи зависит от взаимного расположения обмоток: чем дальше обмотки друг от друга, тем меньше магнитная связь между ними и меньше магнитный поток Ф.

Так как через первичную обмотку протекает переменный ток, то и создаваемый им магнитный поток непрерывно изменяет свою величину и свое направление. Согласно закону электромагнитной индукции, при изменении пронизывающего катушку магнитного потока, в катушке индуцируется переменная электродвижущая сила. Таким образом, в первичной обмотке индуцируется электродвижущая сила самоиндукции, а во вторичной обмотке – электродвижущая сила взаимноиндукции.

Если присоединить концы вторичной обмотки к приемнику электрической энергии (нагрузке), то через неё потечёт ток i2. В тоже время в первичную обмотку будет поступать ток i1 от источника энергии (генератора). Таким образом энергия от первичной обмотки во вторичную будет передаваться при помощи переменного магнитного потока Ф.

На рисунке видно, что часть магнитного потока первичной  Ф1 и вторичной Ф2 обмотки не замыкается через магнитопровод. Они не участвуют в передаче энергии, а образуют так называемое магнитное поле рассеяния.

Одной из задач проектирования трансформаторов является сведение магнитного потока рассеяния к минимуму.

Трансформатор тока

Кроме стандартного типа трансформаторов напряжения существует особый вид, называемый трансформатором тока. Основное его назначение — изменять значение тока относительно своего входа. Другое название такого вида устройства — токовый.

Токовое устройство по виду ничем не отличается от трансформатора напряжения, его отличия — в подключении и количестве витков в обмотке. Первичка выполняется с помощью одного или пары витков. Эти витки пропускаются через тороидальный магнитопровод, и именно через них измеряется ток. Токовые устройства выполняются не только тороидального типа, но и могут быть выполнены и на других видах сердечниках. Главным условием является то, чтобы измеряемый провод совершил полный виток.

Вторичная обмотка при таком исполнении шунтируется низкоомным сопротивлением. При этом величина напряжения на этой обмотке не должна быть большого значения, так как во время прохождения наибольших токов сердечник будет находиться в режиме насыщения.

В некоторых случаях измерения проводятся на нескольких проводниках которые пропущены через тор. Тогда величина тока будет пропорциональна силе суммы токов.

Как изготовить самостоятельно

Понижающий трансформатор можно выполнить как отдельное устройство либо расположить в блоке питания техники. По сути, это радиоэлектронный элемент и его под силу смастерить своими руками.

Сначала стоит подготовить инструменты и материал, произвести предварительный расчет. Для работы потребуется:

  • ленточная изоляция высокого качества;
  • сердечник, снятый со старого телевизора;
  • провода с эмалевой изоляцией;
  • простой станок для намотки, например, из доски (ширина – 10 см, длина – 40 см).

Пошаговые действия:

  1. Изготовить каркас, вырезав из картона внутреннюю часть, немного большую в отличие от стержня сердечника. Если используется сердечник в виде буквы “О”, то потребуется 2 катушки. При сердечнике буквой “Ш” хватит одной катушки.
  2. На круглый сердечник предварительно намотать изоляцию в 3 слоя после первичной обмотки.
  3. Накрутить второй слой с и выведением наружу концов обмотки. Вторичная, равно как и первичная обмотка, прокладываются в идентичном направлении. Главное, не забывать выводить провода.
  4. Вставить железные полоски в готовую катушку, обогнуть ими каркас с одной стороны, соединить внизу. Оставить между каркасом и сердечником воздушный зазор.
  5. Сделать основание для трансформатора. На дощечку (толщина 5 см) прикрепить металлическими скобами 2 бруска (50х50 см) на расстоянии в 30 см друг от друга. Согнуть скобы так, чтобы огибали нижнюю часть сердечника.
  6. Вывести на каркас концы обмоток, прикрепить к контактам.

На каждый Вольт должно прийтись по 10 витков. Рассчитать их нужное количество несложно. Сердечник можно вынуть из ненужного трансформатора любого типа или изготовить из жести. Подойдет консервная банка, из которой вырезается 80 полосок в длину 30 см, ширину – 2 см от. Отжигаются полоски их в печи, остужаются, очищаются от окалины и покрываются лаком. Можно с одной стороны оклеить тонкой бумагой.

Заметка! Все разметки и линии нельзя делать графитом.

Расчет конструкции производится по формуле P = U * I,. Из нее исчисляется мощность, которая выдержит вторичную обмотку.

Как организуется внеочередная проверка знаний?

Организует внеочередную проверку знаний:

  • служба ОТ;
  • непосредственный руководитель работ;
  • инспектор ГИТ или другой проверяющий;
  • специализированный центр по договору с компанией, сотрудники которой будут экзаменоваться. Нужно учитывать, что в центре можно проверять знания только тех сотрудников, которые там обучались. Например, по Положению 1/29 нельзя провести обучение силами предприятия, а на проверку знаний придти в специализированный центр.

Обучение по охране труда в специализированном центре имеет преимущество – в их комиссии по проверке знаний включаются представители надзорных органов. Поэтому к таким проверкам все готовятся особенно тщательно. Во время проверки состояния безопасности на предприятии удостоверение с подписью инспектора – дополнительный «+». В собственные комиссии предприятий их можно не включать – здесь достаточно руководителей и главных специалистов подразделений, специалистов по ОТ, представителей трудящихся. Минимальная численность комиссии – 3 человека. Включая должностных лиц в комиссию, нужно понимать сферу их деятельности и ответственности. Соответственно комплектуются группы. Например, включать в одну группу обучающихся грузчиков и электрослесарей нецелесообразно.

Перед экзаменом трудящимся можно и нужно раздавать билеты, списки контрольных вопросов, чтобы они могли лучше подготовиться к экзамену и не тратить время на изучение ненужного материала. А вот ответы на билеты раздавать нельзя. Эту информацию трудящиеся должны получить во время обучения. Можно проводить пробные проверки знаний, если есть время. Главная ценность такой подготовки – возможность проработать ошибочные ответы, детально разъяснить неправильно понятые положения

Нужно обращать внимание, чтобы трудящиеся не только знали требования правил, инструкций и норм, но и четко понимали, как реализовать их на практике. В этом помогает моделирование ситуаций в аудитории или при помощи автоматизированных обучающих комплексов

Как будет проводиться проверка, какой материал будет проверяться, решает ее инициатор. Поэтому, когда во внеплановую проверку вовлекается большое количество трудящихся, а срок плановой проверки знаний уже близок, можно совместить 2 вида обучения. При этом все вопросы можно проверить в рамках 1 экзамена с заполнением соответствующей документации. Называть мероприятие лучше плановой проверкой, потому что проведение внеплановой проверки ее не отменяет. Чтобы отметить расширенный формат мероприятия, можно назвать его, например «расширенной плановой проверкой знаний».

Материал, по которому проводилась внеплановая проверка знаний, включается в программы последующих обучений и инструктажей. Соответственно, устаревшие нормы из них убираются. Внесенные изменения утверждаются приказом или распоряжением.

Поскольку оперативно корректировать периодичность проверки знаний по охране труда в крупных организациях – дело не одного дня, при вводе новых нормативных документов государство дает специалистам по обучению время на адаптацию учебных программ. Например, документ утверждается и выкладывается в общий доступ в январе, а вступает в силу только в июле. За это время можно успеть организовать обучение трудящихся и избежать нарушений. Возможен другой путь, как это было сделано в ФЗ о спецоценке условий труда – документ был утвержден и сразу же введен в действие, но чтобы перестроиться под требования его положений, компаниям был дан определенный срок.

Как повысить силу тока в цепи?

Бывают ситуации, когда требуется повысить I, который протекает в цепи, но при этом важно понимать, что нужно принять меры по защите электроприборов, сделать это можно с помощью специальных устройств. Рассмотрим, как повысить силу тока с помощью простых приборов

Рассмотрим, как повысить силу тока с помощью простых приборов.

Для выполнения работы потребуется амперметр.

По закону Ома ток равен напряжению (U), деленному на сопротивление (R). Простейший путь повышения силы I, который напрашивается сам собой — увеличение напряжения, которое подается на вход цепи, или же снижение сопротивления. При этом I будет увеличиваться прямо пропорционально U.

К примеру, при подключении цепи в 20 Ом к источнику питания c U = 3 Вольта, величина тока будет равна 0,15 А.

Если добавить к цепи еще один источник питания на 3В, общую величину U удается повысить до 6 Вольт. Соответственно, ток также вырастет в два раза и достигнет предела в 0,3 Ампера.

Подключение источников питания должно осуществляться последовательно, то есть плюс одного элемента подключается к минусу первого.

Для получения требуемого напряжения достаточно соединить в одну группу несколько источников питания.

В быту источники постоянного U, объединенные в одну группу, называются батарейками.

Несмотря на очевидность формулы, практические результаты могут отличаться от теоретических расчетов, что связано с дополнительными факторами — нагревом проводника, его сечением, применяемым материалом и так далее.

В итоге R меняется в сторону увеличения, что приводит и к снижению силы I.

Повышение нагрузки в электрической цепи может стать причиной перегрева проводников, перегорания или даже пожара.

Вот почему важно быть внимательным при эксплуатации приборов и учитывать их мощность при выборе сечения. Величину I можно повысить и другим путем, уменьшив сопротивление

К примеру, если напряжение на входе равно 3 Вольта, а R 30 Ом, то по цепи проходит ток, равный 0,1 Ампер

Величину I можно повысить и другим путем, уменьшив сопротивление. К примеру, если напряжение на входе равно 3 Вольта, а R 30 Ом, то по цепи проходит ток, равный 0,1 Ампер.

Если уменьшить сопротивление до 15 Ом, сила тока, наоборот, возрастет в два раза и достигнет 0,2 Ампер. Нагрузка снижается почти к нулю при КЗ возле источника питания, в этом случае I возрастают до максимально возможной величины (с учетом мощности изделия).

Дополнительное снизить сопротивление можно путем охлаждения провода. Такой эффект сверхпроводимости давно известен и активно применяется на практике.

Чтобы повысить силу тока в цепи часто применяются электронные приборы, например, трансформаторы тока (как в сварочниках). Сила переменного I в этом случае возрастает при снижении частоты.

Если в цепи переменного тока имеется активное сопротивление, I увеличивается при росте емкости конденсатора и снижении индуктивности катушки.

В ситуации, когда нагрузка имеет чисто емкостной характер, сила тока возрастает при повышении частоты. Если же в цепь входят катушки индуктивности, сила I будет увеличиваться одновременно со снижением частоты.

Чтобы повысить силу тока, можно ориентироваться на еще одну формулу, которая выглядит следующим образом:

I = U*S/(ρ*l). Здесь нам неизвестно только три параметра:

  • S — сечение провода;
  • l — его длина;
  • ρ — удельное электрическое сопротивление проводника.

Чтобы повысить ток, соберите цепочку, в которой будет источник тока, потребитель и провода.

Роль источника тока будет выполнять выпрямитель, позволяющий регулировать ЭДС.

Подключайте цепочку к источнику, а тестер к потребителю (предварительно настройте прибор на измерение силы тока). Повышайте ЭДС и контролируйте показатели на приборе.

Как отмечалось выше, при росте U удается повысить и ток. Аналогичный эксперимент можно сделать и для сопротивления.

Для этого выясните, из какого материала сделаны провода и установите изделия, имеющие меньшее удельное сопротивление. Если найти другие проводники не удается, укоротите те, что уже установлены.

Еще один путь — увеличение поперечного сечения, для чего параллельно установленным проводам стоит смонтировать аналогичные проводники. В этом случае возрастает площадь сечения провода и увеличивается ток.

Если же укоротить проводники, интересующий нас параметр (I) возрастет. При желании варианты увеличения силы тока разрешается комбинировать. Например, если на 50% укоротить проводники в цепи, а U поднять на 300%, то сила I возрастет в 9 раз.

Выбор инструментов

Чтобы сделать намотку для трансформатора максимально правильно, следует приобрести нужные для работы приспособления:

Часто для подобных целей применяют колодку из натурального массива, в которой делают отверстие для необходимой оси, а также подгоняют под требуемые каркасные размеры. Легче сделать всё это посредством дрели.

Её следует укрепить таким образом, чтобы размещение было параллельно настольной поверхности, в патрон вставляется непосредственно прут, на который заблаговременно нужно надеть колодку с трансформаторным каркасом. Желательно выбрать прут, который имеет резьбу. В данном варианте колодка просто фиксируется посредством гаек.

Также к элементу, без которого невозможно составить схему для собственноручного создания трансформатора, считается приспособление для размотки. Как правило, подобного типа устройства функционируют, как и приспособления для размотки, разница состоит в том, что в этом варианте можно не использовать ручку вращения.

Чтобы определиться с количеством требуемых витков, потребуется специальный прибор, к примеру, водяной счётчик. Для бесперебойной работы прибора необходимо соединить его со станком наматывающего типа посредством гибкого валика. При отсутствии данного приспособления можно подсчитать витки в уме.

Принцип функционирования

Провод, а также катушку необходимо закрепить в приборе намотке, при этом основу прибора – в приспособлении намотки. Следует проводить спокойные без срывов движения. Опустить провод на каркасную часть.

Между поверхностью, а также проводом должно оставаться 20 сантиметров, чтобы разместить руку на столе для удержания провода. Помимо этого на настольной поверхности должны располагаться дополнительные материалы, без которых невозможно создать собственными руками повышающий трансформатор.

Правой рукой нужно умеренно вращать устройство для намотки, а другой – держать провод

Важно ровная укладка провода. Далее нужно провести изоляцию каркаса, при этом имеющийся на проводе конец следует продеть через отверстие, чтобы быть зафиксированным в области оси прибора намотки.

Начало намотки следует проводить не спеша, максимально аккуратно: важно уметь навыки, чтобы обороты ложились максимально ровно.

Установить счётный прибор на ноль. Склеить изолирующий элемент, либо плотно прижать резиновым кольцом

Все обороты важно делать на пару витков уже в сравнении с предыдущими.

Конструкция и схема трансформатора тока

Обычно трансформаторы тока и амперметры используются вместе как согласованная пара, в которой конструкция трансформатора тока такова, чтобы обеспечить максимальный вторичный ток, соответствующий полномасштабному отклонению амперметра. В большинстве трансформаторов тока существует приблизительное соотношение обратных витков между двумя токами в первичной и вторичной обмотках. Вот почему калибровка трансформатора тока обычно для определенного типа амперметра.

Большинство трансформаторов тока имеют стандартную вторичную номинальную мощность 5 А, при этом первичные и вторичные токи выражаются в таком соотношении, как 100/5. Это означает, что ток первичной обмотки в 20 раз больше, чем ток вторичной обмотки, поэтому, когда в первичном проводнике протекает 100 ампер, во вторичной обмотке будет протекать 5 ампер. Трансформатор тока, скажем, 500/5, будет производить 5 А во вторичной обмотке при 500 А в первичной обмотке, что в 100 раз больше.

Увеличивая количество вторичных обмоток Ns, ток вторичной обмотки можно сделать намного меньшим, чем ток в измеряемой первичной цепи, потому что, когда Ns увеличивается, Is уменьшается пропорционально. Другими словами, число витков и ток в первичной и вторичной обмотках связаны обратно пропорционально.

Трансформатор тока, как и любой другой трансформатор, должен удовлетворять уравнению ампер-виток, и мы знаем из нашего учебника по трансформаторам напряжения с двойной обмоткой, что это отношение витков равно:

из которого мы получаем:

Коэффициент тока устанавливает коэффициент витков, и, поскольку первичный обычно состоит из одного или двух витков, тогда как вторичный может иметь несколько сотен витков, соотношение между первичным и вторичным может быть довольно большим. Например, предположим, что номинальный ток первичной обмотки составляет 100А. Вторичная обмотка имеет стандартный рейтинг 5А. Тогда соотношение между первичным и вторичным токами составляет 100А-5А или 20: 1. Другими словами, первичный ток в 20 раз больше вторичного тока.

Однако следует отметить, что трансформатор тока с номиналом 100/5 не совпадает с трансформатором с номиналом 20/1 или подразделениями 100/5. Это связано с тем, что отношение 100/5 выражает «номинальный ток на входе / выходе», а не фактическое соотношение первичных и вторичных токов. Также обратите внимание, что число витков и ток в первичной и вторичной обмотках связаны обратно пропорционально. Но относительно большие изменения в соотношении витков трансформаторов тока могут быть достигнуты путем изменения первичных витков через окно трансформатора ток, где один первичный виток равен одному проходу, а более одного прохода через окно приводит к изменению электрического соотношения

Но относительно большие изменения в соотношении витков трансформаторов тока могут быть достигнуты путем изменения первичных витков через окно трансформатора ток, где один первичный виток равен одному проходу, а более одного прохода через окно приводит к изменению электрического соотношения.

Так, например, трансформатор тока с отношением, скажем, 300 / 5А можно преобразовать в другой из 150 / 5А или даже 100 / 5А, пропустив основной первичный проводник через его внутреннее окно два или три раза, как показано ниже. Это позволяет более высокому значению трансформатора тока обеспечивать максимальный выходной ток для амперметра, когда используется на меньших первичных линиях тока.

Ссылки по теме

  • Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей
    / Нормативный документ от 9 февраля 2007 г. в 02:14
  • Библия электрика
    / Нормативный документ от 14 января 2014 г. в 12:32
  • Справочник по электрическим сетям 0,4-35 кВ и 110-1150 кВ. Том 10 
    / Нормативный документ от 2 марта 2009 г. в 18:12
  • Кабышев А.В., Тарасов Е.В. Низковольтные автоматические выключатели
    / Нормативный документ от 1 октября 2019 г. в 09:22
  • Правила устройства воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ с самонесущими изолированными проводами
    / Нормативный документ от 30 апреля 2008 г. в 15:00
  • Маньков В.Д. Заграничный С.Ф. Защитное заземление и зануление электроустановок
    / Нормативный документ от 27 марта 2020 г. в 09:05
  • Князевский Б.А. Трунковский Л.Е. Монтаж и эксплуатация промышленных электроустановок
    / Нормативный документ от 17 октября 2019 г. в 12:36

Монтаж составных частей, требующих разгерметизации бака трансформатора

После выполнения подготовительных работ трансформатор подается по рельсовому пути либо в мастерскую ТМХ, либо в машзал на фундамент или монтажную крестовину.
Монтаж составных частей силового трансформатора ведут без ревизии активной части и подъема «колокола», если не было нарушений условий транспортировки, выгрузки с повреждениями внутри бака трансформатора и хранения их.
Разгерметизацию силового трансформатора для установки составных частей (вводов, цилиндров, ТТ) следует производить в ясную сухую погоду. До этого следует подготовить рабочее место: установить подмости, стеллажи, ограждения. При разгерметизации принимаются меры к предохранению изоляции от увлажнения в процессе монтажа.
Очень эффективным устройством, значительно замедляющим процесс увлажнения изоляции при разгерметизации, является установка осушки воздуха «Суховей». Установка «Суховей» служит для глубокой осушки и очистки от механических примесей воздуха, используемого для подачи в бак трансформатора при его вскрытии, и производстве ревизии активной части. Опыт применения такой установки показывает, что воздух, прошедший через установку «Суховей», во много раз меньше увлажняет твердую изоляцию активной части трансформатора

Время разгерметизации в этом случае может быть значительно увеличено, но при этом не должно превышать 100 ч, а допустимое время разгерметизации больших люков под трансформаторы тока и вводы – 3 ч на каждый.
Работы во время разгерметизации силового трансформатора следует вести по разработанному часовому графику и выполнять с большой осторожностью и аккуратностью во избежание загрязнения внутреннего объема бака и падения внутрь инструментов и посторонних предметов. Монтаж составных частей силового трансформатора производят в следующем порядке

Удаляют из бака бакелитовые цилиндры вводов и крепеж к ним. Снимают транспортные детали и детали крепления отводов Проводят внешний осмотр креплений активной части и состояния механизма и контактов устройства РПН. Устанавливают патрубки вводов, встроенные ТТ. При установке вводов 110 кВ силовых трансформаторов мощностью до 100 МВА масло сливать не требуется.
Для установки ввод следует застропить, поднять, произвести центровку над патрубком, опустить, закрепить его и присоединить токоведущий стержень к отводу обмотки

При монтаже герметичных вводов перед установкой необходимо проверить и отрегулировать давление масла во вводе, обратить особое внимание на правильное размещение и установку соединительных трубок, а также контрольных манометров.
При монтаже наклонных вводов строповка, подъем и установка вводов выполняются с помощью специальной траверсы, полиспаста или талрепов.
После окончания монтажа внутренних частей остатки трансформаторного масла сливают (у трансформаторов, транспортируемых без масла) через донную пробку и герметизируют бак для последующего вакуумирования и заливки или доливки масла в трансформатор

Типы устройств

В зависимости от мощности, конструкции и сферы их применения, существуют такие виды трансформаторов:

  • Автотрансформатор конструктивно выполнен как одна обмотка с двумя концевыми клеммами, а также в промежуточных точках устройства имеются несколько терминалов, в которых располагаются первичные и вторичные катушки.
  • Трансформатор тока включает в себя первичную и вторичную обмотку, сердечник из магнитного материала, а также оптические датчики, специальные резисторы, позволяющие ускорять способы регулировки напряжения.
  • Силовой трансформатор — это устройство, передающее ток, при помощи индукции электромагнитного поля, между двумя контурами. Такие трансформаторы могут быть повышающими или понижающими, сухими или масляными.
  • Антирезонансные трансформаторы могут быть как однофазными, так и трёхфазными. Принцип работы такого устройства мало чем отличается от трансформаторов силового типа. Конструктивно представляет собой устройство литого типа с хорошей теплозащитой и полузакрытой структурой. Трансформаторы антирезонансного типа применяются при передаче сигнала на большие расстояния и в условиях больших нагрузок. Идеально подходят для работы в любых климатических условиях.
  • Заземляемые трансформаторы (догрузочные). Особенностью этого типа является расположение обмоток в форме звезды или зигзага. Часто заземляемые приборы применяют для подключения счётчика электрической энергии.
  • Пик — трансформаторы используются в устройствах радиосвязи и технологиях компьютерного производства, по принципу отделения постоянного и переменного тока. Конструкция такого трансформатора является упрощённой: обмотка с определённым количеством витков расположена вокруг сердечника из ферромагнитного материала.
  • Разделительный домашний трансформатор применяется при передаче энергии переменного тока к другому устройству или оборудованию, блокируя при этом способности источника энергии. В бытовых условиях такие приборы обеспечивают регулирование напряжения и гальваническую развязку. Чаще всего применяются для подавления электрических помех в чувствительных приборах и защиты от вредного воздействия электрического тока.

Сборка повышающего трансформатора

Разбирают сердечник. Так как использован О-образный его тип из трансформаторного железа от телевизора, то это легко сделать, так как он состоит из двух половин. Надевают на «рога» обе катушки и соединяют обе части аппарата, зажимают крепежные детали.

Схема устройства однофазного трансформатора.

При использовании отдельных пластин для сборки вначале по мощности трансформатора определяют толщину его пакета и, соответственно, нужное число Ш-образных или О-образных листов (по справочнику). Затем их поочередно вставляют в отверстие на гильзе катушки и стягивают шпильками и гайками (в пластинах есть для этого специальные отверстия).

Если при включении трансформатора слышен шум или дребезг, то надо поплотнее закрутить крепеж. Это делают до тех пор, пока «жужжание» не прекратится. Производят испытание: включают трансформатор в сеть вторичной обмоткой – на первичной стороне должно появиться напряжение 12 В.

Если это условие выполнено, то трансформатор собран правильно.

Расчетная часть

Итак, начнем. Для начала необходимо разобраться, что представляет из себя такое устройство. Трансформатор состоит из двух или более электрических катушек (первичной и вторичной) и металлического сердечника, выполненного из отдельных железных пластин. Первичная обмотка создает магнитный поток в магнитопроводе, а тот в свою очередь индуцирует электрический ток во второй катушке, что показано на схеме ниже. Исходя из соотношения числа витков в первичной и вторичной катушки, трансформатор либо повышает, либо понижает напряжение, пропорционально ему меняется и ток.

От размеров сердечника зависит максимальная мощность, которую трансформатор сможет отдать, поэтому при проектировании отталкиваются от наличия подходящего сердечника. Расчет всех параметров начинается с определения габаритной мощности трансформатора и подключаемой к нему нагрузки. Поэтому сначала нам необходимо найти мощность вторичной цепи. Если вторичная катушка не одна, то их мощность нужно суммировать. Расчетная формула будет иметь вид:

P2=U2*I2

Где:

  • U2 — это напряжение на вторичной обмотке;
  • I2 — ток вторичной обмотки.

Получив значение, нужно сделать расчет первичной обмотки, учитывая потери на трансформации, предполагаемый КПД около 80%.

P1=P2/0.8=1.25*P2

От значения мощности Р1 подбирается сердечник, его площадь сечения S.

S=√Р1

Где:

  • S в сантиметрах;
  • Р1 в ватт.

Теперь мы можем узнать коэффициент эффективной передачи и трансформации энергии:

w’=50/S

Где:

  • 50 — это частота сети;
  • S — сечение железа.

Эта формула дает приблизительное значение, но для простоты расчета вполне подойдет, так как мы изготавливаем деталь в домашних условиях. Далее можно приступить к расчету количества витков, сделать это можно по формуле:

w1=w’*U1

w2=w’*U2

w3=w’*U3

Так как расчет у нас упрощенный и возможна небольшая просадка напряжения под нагрузкой, увеличьте число витков на 10 % от расчетного значения. Далее нужно правильно определить ток наших обмоток, сделать это нужно для каждой обмотки в отдельности по этой формуле:

I1=P1/U1

Определяем диаметр необходимого провода по формуле:

d = 0.8*√I

Исходя из таблицы 1 выбираем провод с искомым сечением. Если подходящего значения нет, нужно сделать округление в большую сторону до табличного диаметра.

Если посчитанного диаметра нет в таблице, или слишком большое заполнение окна получается, то можно взять несколько проводов меньшего сечения и получить в сумме искомое.

Чтобы узнать поместятся ли катушки на нашем самодельном трансформаторе, требуется посчитать площадь окна тр-ра, это образованное сердечником пространство, в которое помещаются катушки. Уже известное число витков умножаем на сечение провода и коэффициент заполнения:

s= w*d²*0.8

Данный расчет производим для всех обмоток, первичной и вторичной, после чего нужно суммировать площадь катушек и сделать сравнение с площадью окна магнитопровода. Окно сердечника должно быть больше площади сечения катушек.

Оцените статью:

Расчет трансформатора тока | Все своими руками

Бывают такие ситуации когда нужно контролировать большие токи в цепях переменного напряжения, например как контролировать ток в цепи сварочного аппарата, где ток достигает 150-250А. Для такого контроля отлично подходит трансформатор тока. Этот трансформатор нечем не отличается от обычного трансформатора, по сути это и есть обычный трансформатор с известным отношением витков первичной и вторичной обмотки.

На схеме представлен пример трансформатора тока с током в первичной обмотке 6А, на выходе этого трансформатора напряжение 6В

Принцип работы такого трансформатора прост и рассчитывается все довольно просто
1. Берется за основу абсолютно любой каркас трансформатора. Для простоты возьму колечко любого размера и намотаю на него 100 витков, это количество витков может быть абсолютно любое, но для простоты расчета пусть будет 100. Эта обмотка вторичка, с которой будет сниматься измеряемое напряжение. Первичная обмотка должна быть один виток, а точнее кабель пропущенный через кольцо. Отсюда известно, что отношение тока между первичной и вторичкой 1:100.

2. Теперь через первичную обмотку в один виток пропущу ток в 6А, зная отношение в витках можно узнать ток в вторичной обмотке трансформатора 6А/100=0,06А. Когда ток вторички известен вспомню закон Ома R=V/I, исходя из него узнаю на сколько Ом нужно нагрузить вторичку, чтобы при токе в 0,06А напряжение на выходе было 6В. R=V/I, R=6(В)/0,06(А)=100 (Ом), то есть если вторичку нагрузить на 100 Ом, напряжение на вторичке будет 6В при токе в первичке 6А
При максимальном токе на резисторе R2 будет рассеиваться некоторая мощность, поэтому нужно еще рассчитать рассеиваемую мощность на резисторе P=U*I,  P=6(В)*0,06(А)=0,36(Вт) минимальный резистор рассеиваемой мощностью о,5Вт

Вот таким простым способом можно измерять любые токи, главное правильно рассчитать трансформатор и балластный резистор.
Как смог рассказал о принципе работы, добавить тут нечего. Если вам интересны и полезны мои статьи, подписывайтесь на обновления в Контакте и Одноклассниках, что бы всегда быть в курсе новых тем.
С ув. Эдуард

 

Похожие материалы: Загрузка...

Индукционный нагрев своими руками. Техника съема энергии с трансформатора тока

Индукционный нагрев своими руками. Техника съема энергии с трансформатора тока

 Целью является практическая реализации обогрева дома с использованием техники индукционной плавки металлов. Идея, не обладает новизной и состоит в том, чтобы индуктор разместить вокруг трубы отопления. Нагревая трубу, тем самым мы нагреваем воду которая циркулирует в системе отопления. Базовой предпосылкой, которая может значительно снизить затраты на электроэнергию является колебательный контур (индуктор->конденсаторы) который работает в резонансе. Возникает повышение напряжения примерно в десятки раз, которым и осуществляется нагрев металла.

 

 Классические индукционные схемы, как показала практика замены выходящих из строя транзисторов, требует дорогой элементной базы. За основу была взята схема индукционного нагрева использующая ZVS (zero voltage switching) метод переключения транзисторов. Схема взята с сайта http://www.rmcybernetics.com/projects/DIY_Devices/diy-induction-heater.htm.

 

 В собранной схеме, были использованы транзисторыы STP40N10, диоды шоттки 50SQ100 5A,100В; резисторы 240 ОМ, измереенная ёмкость батареи конденсаторов CBB81/224/2000V - 2,3 мкф. Магнитная проницаемость ферритового кольца - L2, по заявлению продавца 10000, но схема запускается с ферритовым кольцом. Источниеи питания - два аккумулятора замененны на трансформатор ОСМ1-1.6 c переменным напряжением 24 вольта и постоянным на конденсаторе порядка 27 Вольт. Схема заработала сразу, каких либо настроек не протребовалось. Более или менее интересный результат при данном размере индуктора начинается от 20 вольт.

 

 Напряжение на каждом из транзисторов относительно корпуса по 800 Вольт, не важно где мерять. Частота работы схемы без металлической трубы в индукторе, 321 Кгц, ток потребления 1,7 Ампера. При добавлении металлической трубы частота понижается до 138 Кгц, ток потребления вырастает до 5А. Труба 0,5 дюйма, индуктором с внутренним диаметром 85 мм нагревается в районе средней точки до вишневого цвета.


 Лучше всего в таких схемах использовать плёночные конденсаторы фирм Evox Rifa,Faratronic,Pilcor. КПД поднимется,да и количество кондёров потребуется в разы меньше.

 Ток потребления определяется заполнением индуктора металлом. Стоит использовать под бесшовную трубу с максимальной толщиной стенок. При токе потребления более 12 ампер, транзисторы STP40N10 долго не живут. Рекомендованное на сайте водяное охлаждение не используется. Греются радиатор и индуктор, конденсаторы холодные. Для охлаждения транзисторных радиаторов я использовал вентилятор от компьютера. При необходимости отвод тепла можно организовать на тот же стояк отопления.

 

Трансформатор тока.

 Вторым, не менее, если не более интересным способом нагрева теплоносителя является трансформатор тока. Трансформатор тока представляет из себя ферритовое кольцо, установленное на проводе идущем от блока конденсаторов к индуктору. Подойдут ферритовые кольца, любой магнитопроницаемости. В том числе и кольцо из трансформаторного железа. Чем ниже магнитная проницаемость магнитопровода, тем меньший радиус кольца допустим, тем ниже частота тока на выходе, тем сильнее греется магнитопровод. В случае использования трансформаторного железа эффективность нагрева максималена. Ферритовые кольца с внутренним диаметром менее 60мм для длительной работы схемы не использовать. При малом, внутреннем, диаметре ферритового кольца, менее 50мм , резко растает ток потребления, необходимый для поддержания резонанса, транзисторы выходят из строя. В случае использования сердечника от ТВС необходим зазор, это не по феншую. В случае встречной намотки обмоток, как показано на фотографии, эдс отсутсвует.

 

 Ниже представлена схема подключения нагрузки. Лампу 220В 95W включать без диодного моста можно, но при этом следует уменьшить число витков трансформатора тока примерно до пяти, иначе лампа эффектоно сгорит. На сдвоенную пару витков, используемых в намотке обращать внимание не стоит. Так же следует поступить с парой проводов черный и красный, на транзисторных радиаторах к ним подключались высоковольтные конденсаторы от СВЧ печей. Конденсаторы сильно грелись, пришлось их заменить, провода пусть пока будут.

 Ферритовые кольца размещенные в индукторе увеличивают частоту до 400 кГц, токовый трансформатор ее понижает до 100 кГц. Яркость свечения лампы регулируется частотой за счет увеличения либо уменьшения сердечника из ферритовых колец в индукторе.

 


 На тестере видно, что при подключении нагрузки ток вырос на два ампера. (В первом случае ток необходимо умножить на 100) Это примерно равно мощности используемой лампы. Безвомездного съема энергии с токового трансформатора нет. Подключение активной нагрузки увеличивает ток потребляемый устройством. А вот использовать ферритовые кольца для нагрева теплоносителя в дополнение к индуктору - очень интересный вариант.

 

Дуговой разряд.

 На каждые три-четыре витка токового трансформатора приходится 1000 вольт. Попытка замера напряжения на большем числе витков закончилась неудачей по причине выхода из строя тестера. Можно предположить, что напряжение на токовом рансформаторе около пяти-шести тысяч вольт, поэтому третьим источником тепла, в предлагаемой схеме является дуговой разряд. Как его еспользовать для нагрева теплоносителя, я пока не решил. Плавится все с чем дуговой разряд находится в тесном контакте.

 

 

 
Промежуточный итог.

 1. Осуществлять нагрев трубы отопления токами фуко.
 2. Дополнительная тепловая мощность за счет охлаждения радиаторов, на которых установлены транзисторы.
 3. Охлаждения феррита токового трансформатора теплоносителем (водой).
 4. Использование дугового разряда - проблематично. Очень высокая температура. Но очень перспективно. Наличие дуги не увеличивает потребление тока устройством.

 

Пример страниц руководства:

 

Скачать руководство полностью:

А.Мищук - Индукционный нагрев. Техника съема энергии с трансформатора тока.pdf

КАК РАСЧИТАТЬ И ИЗГОТОВИТЬ ТРАНСФОРМАТОР ТОКА

КАК РАСЧИТАТЬ И ИЗГОТОВИТЬ ТРАНСФОРМАТОР ТОКА

Виктор Хрипченко пос. Октябрьский Белгородской обл.

      Занимаясь расчетами мощного источника питания, я столкнулся с проблемой - мне понадобился трансформатор тока, который бы точно измерял ток. Литературы по этой теме не много. А в Интернете только просьбы - где найти такой расчет. Прочитал статью [1 ]; зная, что ошибки могут присутствовать, я детально разобрался с данной темой. Ошибки, конечно, присутствовали: нет согласующего резистора Rc (см. рис. 2) для согласования на выходе вторичной обмотки трансформатора (он и не был рассчитан) по току. Вторичная цепь трансформатора тока рассчитана как обычно у трансформатора напряжения (задался нужным напряжением на вторичной обмотке и произвел расчет).

Немного теории

      Итак, прежде всего немного теории [4]. Трансформатор тока работает как источник тока с заданным первичным током, представляющим ток защищаемого участка цепи. Величина этого тока практически не зависит от нагрузки вторичной цепи трансформатора тока, поскольку его сопротивление с нагрузкой, приведенное к числу витков первичной обмотки, ничтожно мало по сравнению с сопротивлениями элементов электрической схемы. Это обстоятельство делает работу трансформатора тока отличной от работы силовых трансформаторов и трансформаторов напряжения.

      На рис. 1 показана маркировка концов первичной и вторичной обмоток трансформатора тока, навитых на маг-нитопровод в одном и том же направлении (I1 - ток первичной обмотки, I2 -ток вторичной обмотки). Ток вторичной обмотки I2 пренебрегая малым током намагничивания, всегда направлен так, чтобы размагничивать магнитопровод.

      Стрелками показано направление токов. Поэтому если принять верхний конец первичной обмотки за начало то началом вторичной обмотки н также является ее верхний конец. Принятому правилу маркировки соответствует такое же направление токов, учитывая знак. И самое главное правило: условие равенства магнитных потоков.

      Алгебраическая сумма произведений I1 x W1 - I2 x W2 = 0 (пренебрегая малым током намагничивания), где W1 - количество витков первичной обмотки трансформатора тока, W2 - количество витков вторичной обмотки трансформатора тока.

      Пример. Пусть вы, задавшись током первичной обмотки в 16 А, произвели расчет и в первичной обмотке 5 витков - рассчитано. Вы задаетесь током вторичной обмотки, например, 0,1 А и согласно вышеупомянутой формулы I1 x W1 = I2 x W2 рассчитаем количество витков вторичной обмотки трансформатора.

W2 = I1 x W1 / I2

      Далее произведя вычисления L2 -индуктивности вторичной обмотки, ее сопротивление XL1, мы вычислим U2 и потом Rc. Но это чуть позже. То есть вы видите, что задавшись током во вторичной обмотке трансформатора I2, вы только тогда вычисляете количество витков. Ток вторичной обмотки трансформатора тока I2 можно задать любой - отсюда будет вычисляться Rc. И еще -I2 должен быть больше тех нагрузок, которые вы будете подключать

Трансформатор тока должен работать только на согласованную по току нагрузку (речь идет о Rc).

      Если пользователю требуется трансформатор тока для применения в схемах защиты, то такими тонкостями как направление намоток, точность резистивной нагрузки Rc можно пренебречь, но это уже будет не трансформатор тока, а датчик тока с большой погрешностью. И эту погрешность можно будет устранить, только создав нагрузку на устройстве (я и имею в виду источник питания, где пользователь собирается ставить защиту, применяя трансформатор тока), и схемой защиты установить порог ее срабатывания по току. Если пользователю требуется схема измерения тока, то как раз эти тонкости должны быть обязательно соблюдены.

      На рис. 2 (точки - начало намоток) показан резистор Rc, который является неотьемлимой частью трансформатора тока для согласования токов первичной и вторичной обмотки. То есть Rc задает ток во вторичной обмотке. В качестве Rc не обязательно применять резистор, можно поставить амперметр, реле, но при этом должно соблюдаться обязательное условие - внутреннее сопротивление нагрузки должно быть равным рассчитанному Rc.

      Если нагрузка не согласованная по току - это будет генератор повышенного напряжения. Поясняю, почему так. Как уже было ранее сказано, ток вторичной обмотки трансформатора направлен в противоположную сторону от направления тока первичной обмотки. И вторичная обмотка трансформатора работает как размагничивающая. Если нагрузка во вторичной обмотке трансформатора не согласованная по току или будет отсутствовать, первичная обмотка будет работать как намагничивающая. Индукция резко возрастает, вызывая сильный нагрев магнито-провода за счет повышенных потерь в стали. Индуктируемая в обмотке ЭДС будет определяться скоростью изменениями потока во времени, имеющей наибольшее значение при прохождении трапецеидального (за счет насыщения магнитопровода) потока через нулевые значения. Индуктивность обмоток резко уменьшается, что вызывает еще больший нагрев трансформатора и в конечном итоге - выход его из строя.

      Типы магнитных сердечников приведены на рис. 3 [3].

      Витой или ленточный магнитопровод - одно и то же понятие, также как и выражение кольцевой или тороидальный магнитопровод: в литературе встречаются и то, и другое.

      Это может быть ферритовый сердечник или Ш-образное трансформаторное железо, или ленточные сердечники. Ферритовые сердечники обычно применяется при повышенных частотах - 400 Гц и выше из-за того, что они работают в слабых и средних магнитных полях (Вт = 0,3 Тл максимум). И так как у ферритов, как правило, высокое значение магнитной проницаемости µ и узкая петля гистерезиса, то они быстро заходят в область насыщения. Выходное напряжение, при f = 50 Гц, на вторичной обмотке составляет единицы вольт либо меньше. На ферритовых сердечниках наносится, как правило, маркировка об их магнитных свойствах (пример М2000 означает магнитную проницаемость сердечника µ, равную 2000 единиц).

      На ленточных магнитопроводах или из Ш-образных пластин такой маркировки нет, и поэтому приходится определять их магнитные свойства экспериментально, и они работают в средних и сильных магнитных полях [4] (в зависимости от применяемой марки электротехнической стали - 1,5.. .2 Тл и более) и применяются на частотах 50 Гц.. .400 Гц. Кольцевые или тороидальные витые (ленточные) магнитопроводы работают и на частоте 5 кГц (а из пермаллоя даже до 25 кГц). При расчете S - площади сечения ленточного тороидального магнитопровода, рекомендуется результат умножить на коэффициент к = 0,7...0,75 для большей точности. Это объясняется конструктивной особенностью ленточных магнитопроводов.

      Что такое ленточный разрезной магнитопровод (рис. 3)? Стальную лента, толщиной 0,08 мм или толще, наматывают на оправку, а затем отжигают на воздухе при температуре 400.. .500 °С для улучшения их магнитных свойств. Потом эти формы разрезаются, шлифуются края, и собирается магнитопровод. Кольцевые (неразрезные) витые магнитопроводы из тонких ленточных материалов (пермаллоев толщиной 0,01.. .0,05 мм) во время навивки покрывают электроизолирующим материалом, а затем отжигают в вакууме при 1000.. .1100 °С.

      Для определения магнитных свойств таких магнитопроводов надо намотать 20...30 витков провода (чем больше витков, тем точнее будет значение магнитной проницаемости сердечника) на сердечник магнитопровода и измерить L-индуктивность этой обмотки (мкГн). Вычислить S - площадь сечения сердечника трансформатора (мм2), lm-среднюю длину магнитной силовой линии (мм). И по формуле рассчитать jll - магнитную проницаемость сердечника [5]:

(1) µ = (800 x L x lm) / (N2 x S) - для ленточного и Ш-образного сердечника.

(2) µ = 2500*L(D + d) / W2 x C(D - d) - для кольцевого (тороидильного) сердечника.

      При расчете трансформатора на более высокие токи применяется провод большого диаметра в первичной обмотке, и здесь вам понадобится витой стержневой магнитопровод (П-образный), витой кольцевой сердечник или ферритовый тороид.

      Если кто держал в руках трансформатор тока промышленного изготовления на большие токи, то видел, что первичной обмотки, навитой на магнитопровод, нет, а имеется широкая алюминиевая шина, проходящая сквозь магнитопровод.

      Я напомнил об этом затем, что расчет трансформатора тока можно производить, либо задавшись Вт - магнитной индукцией в сердечнике, при этом первичная обмотка будет состоять из нескольких витков и придется мучиться, наматывая эти витки на сердечник трансформатора. Либо надо рассчитать магнитную индукцию Вт поля, создаваемую проводником с током, в сердечнике.

      А теперь приступим к расчету трансформатора тока, применяя законы [6].

      Вы задаетесь током первичной обмотки трансформатора тока, то есть тем током, который вы будете контролировать в цепи.

      Пусть будет I1 = 20 А, частота, на которой будет работать трансформатор тока, f = 50 Гц.

Возьмем ленточный кольцевой сердечник OJ125/40-10 или (40x25x10 мм), схематично представленный на рис. 4.

Размеры: D = 40 мм, d = 25 мм, С = 10 мм.

      Далее идет два расчета с подробными пояснениями как именно расчитывается трансформатор тока, но слишком большое количество формул затрудняет выложить расчеты на странице сайта. По этой причине полная версия статьи о том как расчитать трансформатор тока была конвертирована в PDF и ее можно скачать воспользовавшись ССЫЛКОЙ.    
   


Адрес администрации сайта: [email protected]
   

 

Параметры трансформатора тока | Заметки электрика

Доброго времени суток, уважаемые гости и читатели сайта «Заметки электрика».

Сегодня мы рассмотрим основные характеристики и параметры трансформаторов тока. Эти параметры будут необходимы нам для правильного выбора трансформаторов тока.

Итак, поехали.

Основные характеристики и параметры трансформаторов тока

1. Номинальное напряжение трансформатора тока

Первым основным параметром трансформатора тока, конечно же, является его номинальное напряжение. Под номинальным напряжением понимается действующая величина напряжения, при которой может работать ТТ. Это напряжение можно найти в паспорте на конкретный трансформатор тока.

Существует стандартный ряд номинальных значений напряжения у трансформаторов тока:

Ниже смотрите примеры трансформаторов тока с номинальным напряжением 660 (В) и 10 (кВ). Разница на лицо.

2. Номинальный ток первичной цепи трансформатора тока

Номинальный ток первичной цепи, или можно сказать, номинальный первичный ток — это ток, протекающий по первичной обмотке трансформатора тока, при котором предусмотрена его длительная работа. Значение первичного номинального тока также указывается в паспорте на конкретный трансформатор тока.

Обозначается этот параметр индексом — I1н

Существует стандартный ряд номинальных значений первичных токов у выпускаемых трансформаторов тока:

Прошу обратить внимание на то, что ТТ со значением номинального первичного тока 15, 30, 75, 150, 300, 600, 750, 1200, 1500, 3000 и 6000 (А) в обязательном порядке должны выдерживать наибольший рабочий первичный ток, равный соответственно, 16, 32, 80, 160, 320, 630, 800, 1250, 1600, 3200 и 6300 (А). В остальных случаях наибольший первичный ток не должен быть больше номинального значения первичного тока.

Ниже на фото показан трансформатор тока с номинальным первичным током равным 300 (А).

3. Номинальный ток вторичной цепи трансформатора тока

Еще одним параметром трансформатора тока является номинальный ток вторичной цепи, или номинальный вторичный ток — это ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока.

Значение номинального вторичного тока, тоже отображается в паспорте на трансформатор тока и оно всегда равно 1 (А) или 5 (А).

Обозначается этот параметр индексом — I2н

Сам лично ни разу не встречал трансформаторы тока со вторичным током 1 (А). Также по индивидуальному заказу можно заказать ТТ с номинальным вторичным током равным 2 (А) или 2,5 (А).

4. Вторичная нагрузка трансформатора тока

Под вторичной нагрузкой трансформатора тока понимается полное сопротивление его внешней вторичной цепи (амперметры, обмотки счетчиков электрической энергии, токовые реле релейной защиты, различные токовые преобразователи). Это значение измеряется в омах (Ом).

Обозначается индексом — Z2н

Также вторичную нагрузку трансформатора тока можно выразить через полную мощность, измеряемую в вольт-амперах (В*А) при определенном коэффициенте мощности и номинальном вторичном токе.

Если сказать точно по определению, то вторичная нагрузка трансформатора тока — это вторичная нагрузка с коэффициентом мощности (cos=0,8), при которой сохраняется установленный класс точности трансформатора тока или предельная кратность первичного тока относительно его номинального значения.

Вот так сложно написал, но просто вчитайтесь в текст внимательнее и все поймете.

Обозначается индексом — S2н.ном

И здесь тоже существует ряд стандартных значений номинальной вторичной нагрузки трансформаторов тока, выраженных через вольт-амперы при cos=0,8:

Чтобы выразить эти значения в омах, то воспользуйтесь следующей формулой:

К этому вопросу мы еще с Вами вернемся. В следующих статьях я покажу Вам как самостоятельно можно рассчитать вторичную нагрузку трансформатора тока наглядным примером из своего дипломного проекта. Чтобы ничего не пропустить, подписывайтесь на новые статьи с моего сайта. Форму подписки Вы можете найти после статьи, либо в правой колонке сайта.

5. Коэффициент трансформации трансформатора тока

Еще одним из основных параметров трансформатора тока является коэффициент трансформации. Коэффициент трансформации трансформатора тока — это отношение величины первичного тока к величине вторичного тока.

При расчетах коэффициент трансформации разделяют на:

  • действительный (N)
  • номинальный (Nн)

В принципе их названия говорят сами за себя.

Действительный коэффициент трансформации — это отношение действительного первичного тока к действительному вторичному току. А номинальный коэффициент — это отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току.

Вот примеры коэффициентов трансформации трансформаторов тока:

  • 150/5 (N=30)
  • 600/5 (N=120)
  • 1000/5 (N=200)
  • 100/1 (N=100)

6. Электродинамическая стойкость

Здесь сразу нужно внести ясность, что такое ток электродинамической стойкости — это максимальное значение амплитуды тока короткого замыкания за все время его протекания, которую трансформатор тока выдерживает без каких-либо повреждений, препятствующих дальнейшей его исправной работе.

Своими словами, это способность трансформатора тока противостоять механическим и разрушающим воздействиям тока короткого замыкания.

Ток электродинамической стойкости обозначается индексом — Iд.

Есть такое понятие, как кратность электродинамической стойкости. Обозначается индексом Кд и является отношением тока электродинамической стойкости  к амплитуде номинального первичного тока I1н.

Требования электродинамической стойкости не распространяются на шинные, встроенные и разъемные трансформаторы тока. Читайте статью про классификацию трансформаторов тока. По другим типам трансформаторов тока данные о токе электродинамической стойкости можно найти все в том же паспорте.

7. Термическая стойкость

Что такое ток термической стойкости?

А это максимальное действующее значение тока короткого замыкания за промежуток времени t, которое трансформатор тока выдерживает без нагрева токоведущих частей до превышающих допустимых температур и без повреждений, препятствующих дальнейшей его исправной работе. Так вот температура токоведущих частей трансформатора тока, выполненных из меди не должна быть больше 250 градусов, из алюминия — 200.

Ток термической стойкости обозначается индексом — ItТ.

Своими словами, это способность трансформатора тока противостоять тепловым воздействиям тока короткого замыкания за определенный промежуток времени.

Существует такое понятие, как кратность тока термической стойкости. Обозначается индексом Кт и является отношением тока термической стойкости ItТ к действующему значению номинального первичного тока I1н.

Все данные о токе термической стойкости Вы можете найти в паспорте на трансформатор тока.

Ниже я представляю Вашему вниманию скан-копию этикетки на трансформатор тока типа ТШП-0,66-5-0,5-300/5 У3, где указаны все его вышеперечисленные основные параметры и характеристики.

P.S. На этом я завершаю свою статью про основные характеристики и параметры трансформаторов тока. В следующих статьях я расскажу Вам про обозначение выводных концов, принцип работы трансформатора тока, режимы работы, класс точности и другие интересные темы.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:


Схемы датчиков тока на основе трансформатора тока

В статье предложены варианты пассивных и активных (на ОУ широкого применения и на специализированной микросхеме)датчиков, собранных на основе трансформатора тока.

Нередко требуется измерять или контролировать ток, потребляемый от электрической сети различными нагрузками, например электроприборами.

Для этих целей широко применяют как пассивные резистивные датчики и датчики на основе трансформаторов тока, самодельных или выпускаемых серийно, так и различные активные датчики на основе специализированных микросхем с гальванической развязкой от сети и без неё.

Основное назначение такого датчика тока - преобразовать переменный ток в переменное или постоянное напряжение, пропорциональное этому току.

Когда на выходе необходимо получить постоянное напряжение, совместно с пассивными датчиками потребуется применение выпрямителей, усилителей ИТ. д., и такие датчики, конечно, более востребованы.

Далее речь пойдёт о датчиках с использованием трансформатора тока. Основа такого датчика - трансформатор, по первичной обмотке (один или несколько витков) которого протекает ток нагрузки, а во вторичной наводится напряжение, пропорциональное этому току. Основной параметр трансформатора - коэффициент трансформации тока, который показывает, во сколько раз ток во вторичной обмотке (на низкоомной нагрузке) меньше, чем в первичной.

Датчик можно сделать пассивным, применив для получения постоянного напряжения простейший однополупериодный выпрямитель, или активным, с использованием различных микросхем.

В статье рассмотрены три варианта датчиков: на основе диодного выпрямителя, на основе выпрямителя на ОУ и на основе специализированной микросхемы ZXCT1009 [1, 2].

Передаточные характеристики этих датчиков показаны на рис. 1 при условии, что первичная обмотка трансформатора тока - один виток провода, через который протекает синусоидальный ток. При увеличении числа витков первичной обмотки крутизна передаточной характеристики пропорционально увеличится.

Рис. 1. Передаточные характеристики датчиков.

Принципиальная схема

Схема датчика на основе диодного однополупериодного выпрямителя показана на рис. 2 Конденсатор С1 подавляет импульсные сетевые помехи, выпрямитель собран на конденсаторе С2 и диоде VD1.

На выходе интегрирующей цепи R1C3 формируется постоянное напряжение, пропорциональное среднему значению тока нагрузки.

Все детали установлены на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита, чертёж которой показан на рис. 3.

Рис. 2. Схема датчика на основе диодного однополупериодного выпрямителя.

Датчик налаживания не требует. Выпрямительный диод должен быть диодом Шоттки, но если чувствительность не нужна и датчик рассчитан на ток более 0,5 А, можно применить обычный выпрямительный или импульсный диод, например, серий 1N400x, 1N4148, КД522. Поскольку датчик пассивный, его чувствительность и крутизна передаточной характеристики относительно невелики (см. рис. 1).

Рис. 3. Печатная плата для схемы датчика.

Активный датчик тока

Чтобы повысить чувствительность, можно использовать активный датчик тока, например, применив ОУ. Схема такого варианта показана на рис. 4 На двух ОУ DA1.1 и DA1.2 собран двухполупериодный выпрямитель [3].

Рис. 4. Схема активного датчика тока на LM358AM.

Принцип работы такого выпрямителя основан на использовании ОУ с однополярным питанием. При подаче на неинвертирующий вход ОУ он будет усиливать сигнал положительной полуволны переменного напряжения и ограничивать сигнал отрицательной полуволны.

На ОУ DA 1.1 собран неинвертирующий усилитель с малым коэффициентом усиления (около 2), а на ОУ DA1.2 - усилитель с коэффициентом усиления около 10.

Конденсатор С1 подавляет импульсные и высокочастотные помехи. резистор R1 обеспечивает номинальный коэффициент трансформации трансформатора тока Т1. Резистор R2 и диод VD1 ограничивают минусовое напряжение на неинвертирующем входе ОУ DA 1.1, исключая перегрузку входа ОУ по напряжению.

Положительную полуволну усиливает сначала ОУ DA1.1, затем - ОУ DA1.2, и усиленный в десять раз сигнал появляется на его выходе. Отрицательную полуволну инвертирует и усиливает ОУ DA1.2. поэтому на его выходе формируется полуволна плюсового напряжения. В результате обеспечиваются двухполупериодное выпрямление и одновременно усиление переменного напряжения.

Подборкой резисторов R3-R6 можно подобрать желаемый коэффициент передачи устройства К = R6/R4. при этом соотношение сопротивления резисторов R3 и R5 находят из равенства R5/R3 = (К-1)/(К+1).

Выходной сигнал ОУ DA 1.2 поступает на интегрирующую RC-цепь R7C3, и на конденсаторе C3 формируется постоянное напряжение, пропорциональное среднему значению тока нагрузки.

Рис. 5. Печатная плата.

Рис. 6. Расположение деталей на печатной плате.

Рис. 7. Внешний вид собранного датчика.

Все детали установлены на печатной плате из фольгированного с двух сторон стеклотекстолита, чертёж которой показан на рис. 5, а расположение элементов - на рис. 6.

Одна сторона платы (противоположная установке деталей) оставлена металлизированной, на ней лишь раззенкованы отверстия под крайние выводы разъёма ХР1.

В отверстия в левом нижнем и правом верхнем углах необходимо вставить и с обеих сторон платы пропаять отрезки лужёного провода. Плату можно изготовить из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита.

В этом случае вышеупомянутые отверстия в углах платы соединяют отрезком провода со стороны. противоположной расположению деталей. Внешний вид варианта смонтированной платы показан на рис. 7.

В этих конструкциях применены элементы для поверхностного монтажа. Резисторы - типоразмеров 0805, 1206. оксидные конденсаторы - танталовые типоразмеров С, D. неполярные - К10-17в. Вилка ХР1 - три контакта от однорядной угловой вилки серии PLD-10R.

Трансформатор тока Т1 был снят с платы источника бесперебойного питания. Маркировка на трансформаторе - FALCO 9418. К сожалению, в Интернете никаких конкретных данных найти не удалось, но по своим параметрам (индуктивность и сопротивление обмотки) он близок к трансформаторам тока AS-103 или AS-104 фирмы Talema.

Еще одна схема датчика тока

Если габариты датчика тока не имеют значения, для его изготовления можно применить выводные детали. Схема такого устройства показана на рис. 8, номиналы некоторых элементов изменены по причине их наличия. Чертёж печатной платы этого варианта устройства показан на рис. 9, а внешний вид смонтированной платы - на рис. 10.

Рис. 8. Схема датчика тока с измененными деталями.

Рис. 9. Печатная плата для схемы датчика тока.

Рис. 10. Внешний вид датчика тока.

Датчик тока на микросхеме ZXCT1009F

Упростить схему активного датчика и увеличить крутизну передаточной характеристики датчика тока можно, применив специализированную микросхему ZXCT1009F.

О возможности применения этой микросхемы для измерения переменного тока было рассказано в [2]. Схема устройства показана на рис. 11. Назначение элементов R1 и С1 такое же, как в ранее описанных устройствах.

Диод VD1 защищает вход микросхемы DA1 от нештатной полярности входного напряжения. Эта микросхема работает как однополупериодный выпрямитель, напряжение на выходе интегрирующей цепи R3C2 будет пропорционально среднему значению тока нагрузки.

Рис. 11. Схема датчика тока на микросхеме ZXCT1009F.

Рис. 12. Печатная плата.

Рис. 13. Размещение деталей на печатной плате.

Детали устройства смонтированы на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита, чертёж которой приведён на рис. 12. Расположение элементов показано на рис. 13, а внешний вид варианта смонтированной платы - на рис. 14. Применены элементы для поверх ностного монтажа.

При выборе напряжения питания активных датчиков не следует забывать о так называемом коэффициенте амплитуды Ка (или крест-факторе) потребляемого нагрузкой тока, который характеризует отношение амплитуды потребляемого тока Іа к его действующему (или эффективному) значению Іэф: Ка = Iа/Iэф.

Дело в том, что многие бытовые устройства, питающиеся от сети, имеют встроенный импульсный источник питания с выпрямителем на входе.

Сглаживающий конденсатор выпрямителя заряжается только вблизи максимума сетевого напряжения, и от сети потребляется ток только в эти моменты. Для переменного тока прямоугольной формы Ка = 1, для синусоидального - Ка = 1,41, а для импульсного источника - Кa = 2...4.

Рис. 14. Вид датчика.

Это означает, что в активных датчиках максимальное неискаженное выходное напряжение ииыима,с должно быть больше, чем напряжение Uвых на выходе датчика (см. рис. 1), по крайней мере, в Ка, раз, а напряжение питания - ещё больше.

Например, для датчика на ОУ (двухполупериодный выпрямитель) при Uвых = 2 В и Ка = 2 напряжение питания Uпит >= 4 В для ОУ структуры rail-to-rail или Uпит >= 5...6 В для обычного ОУ.

Поскольку на микросхеме ZXCT1009F собран одполупериодный выпрямитель, при тех же условиях напряжение питания должно быть примерно в три раза больше, чем Uвых. При этом не следует забывать, что для питания самой микросхемы требуется напряжение не менее 1,5...2 В.

Поскольку интегрирующие цепи на выходе датчиков высокоомные, к их выходам следует подключать нагрузку, сопротивление которой, по крайней мере, в десять раз больше сопротивления резистора в интегрирующей цепи.

Каждый из датчиков требует калибровки, которую можно провести с помощью амперметра действующего значения переменного тока, источника переменного напряжения, в качестве которого можно применить вторичную обмотку понижающего трансформатора, включённого в сеть, и мощного переменного резистора.

И. Нечаев, г. Москва. Р-06-19.

Литература:

  1. ZXCT1009. HIGH-SIDE CURRENT MONITOR. diodes.com.
  2. Нечаев И. Микросхема ZXCT1009F и конструкции на её основе. Часть 1. Измерение большого постоянного и переменного токов. Приставка к мультиметру. - Р-11-2018.
  3. Anthony Н. Smith. Full-Wave Active Rectifier Requires No Diodes. - radiolocman.com.

Конструкции трансформаторов, основные виды

Трансформатор — статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений), без изменения частоты.

Среди многообразных трансформаторных устройств чаще всего встречаются трансформаторы:

  • силовые;
  • измерительные;
  • специальные.

Силовые трансформаторы

Термином «силовой» определяют назначение, связанное с преобразованием высоких мощностей. Вызвано это тем, что большинство бытовых и производственных потребителей электрических сетей нуждаются в питании напряжением 380/220 вольт. Однако доставка его на большие расстояния связана с огромными потерями энергии, которые снижаются за счет использования высоковольтных линий.

Воздушные ЛЭП высокого напряжения соединяют в единую сеть подстанции с силовыми трансформаторами соответствующего класса.

А по другим линиям напряжение 6 или 10 кВ подводится к силовым трансформаторам, обеспечивающих питанием 380/220 вольт жилые комплексы и производственные предприятия.

Измерительные трансформаторы

В этом классе работают два вида устройств, обеспечивающих в целях измерения параметров сети преобразования:

1. тока;

2. напряжения.

Измерительные трансформаторы создаются с высоким классом точности. Во время эксплуатации их метрологические характеристики периодически подвергают поверке на правильность измерения как величин, так и углов отклонения векторов тока и напряжения.

Трансформаторы тока

Трансформатор тока – трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику тока, а вторичная обмотка замыкается на измерительные или защитные приборы, имеющие малые внутренние сопротивления.

Измерительный трансформатор тока – трансформатор, предназначенный для преобразования тока до значения, удобного для измерения. Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы.

Главная особенность их устройства заключается в том, что они постоянно эксплуатируются в описанном ранее (в статье про то, как устроен и работает трансформатор) режиме короткого замыкания. У них вторичная обмотка полностью закорочена на маленькое сопротивление, а остальная конструкция приспособлена для такой работы.

Чтобы исключить аварийный режим входная мощность ограничивается специальным устройством первичной обмотки: в ней создается всего один виток, который не может создать при протекании по нему тока большого падения напряжения на обмотке и, соответственно, передать в магнитопровод высокую мощность.

Этот виток врезается непосредственно в силовую цепь, обеспечивая его последовательное подключение. У отдельных конструкций просто создается сквозное отверстие в сердечнике, через которое пропускают провод с первичным током.

Нагрузку вторичных цепей трансформатора тока, находящегося под напряжением, нельзя разрывать. Все провода и соединительные клеммы по этой причине изготавливаются с повышенной механической прочностью. В противном случае на разорванных концах сразу возникает высоковольтное напряжение, способное повредить вторичные цепи.

Благодаря работе трансформаторов тока создается возможность обеспечения постоянного контроля и анализа нагрузок, протекающих в электрической системе. Особенно это актуально на высоковольтном оборудовании.

Номинальные значения вторичных токов измерительных трансформаторов энергетики принимают в 5 ампер для оборудования до 110 кВ включительно и 1 А — выше.

Широкое применение трансформаторы тока нашли в измерительных приборах. За счет использования конструкции раздвижного магнитопровода удается быстро выполнять различные замеры без разрыва электрической цепи, что необходимо делать при использовании обычных амперметров.

Токовые клещи с раздвижным магнитопроводом трансформатора тока позволяют обхватить любой проводник с напряжением и замерить величину и угол вектора тока.

Трансформаторы напряжения

Отличительная особенность этих конструкций заключается в том, что они работают в режиме, близком к состоянию холостого хода, когда величина их выходной нагрузки невысокая. Они подключается к той системе напряжений, величина которой будет измеряться.

Измерительные трансформаторы напряжения обеспечивают гальваническую развязку оборудования первичных и вторичных цепей, работают в каждой фазе высоковольтного оборудования.

Из них создают целые комплексы систем измерения, позволяющие фильтровать и выделять различные составляющие векторов напряжения, учет которых необходим для точной работы защит, блокировок, систем сигнализации.

За счет работы трансформаторов тока и напряжения снимают вектора вторичных величин, пропорциональные первичным в реальном масштабе времени. Это позволяет не только создавать цепи измерения и защит по току и напряжению, но и за счет математических преобразований векторов анализировать состояние мощностей и сопротивлений в действующей электрической системе.

Специальные виды трансформаторов

К этой группе относят:

  • разделительные;
  • согласующие;
  • высокочастотные;
  • сварочные и другого типа трансформаторные устройства, созданные для выполнения специальных электрических задач.

Разделительные трансформаторы

Размещение двух обмоток совершенно одинаковой конструкции на общем магнитопроводе позволяет из 220 вольт 50 герц на входе получать такое же напряжение на выходе.

Напрашивается вопрос: зачем делать такое преобразование? Ответ прост: в целях обеспечения электрической безопасности.

При пробое изоляционного слоя провода первичной схемы на корпусе прибора появляется опасный потенциал, который по случайно сформированной цепи через землю способен поразить человека, нанести ему электротравму.

Гальваническое разделение схемы позволяет оптимально использовать питание электрооборудования и в то же время исключает получение травм при пробоях изоляции вторичной схемы на корпус.

Поэтому разделительные трансформаторы широко используются там, где проведение работ с электроинструментом требует принятия дополнительных мер безопасности. Также они широко используются в медицинском оборудовании, допускающем непосредственный контакт с телом человека.

Высокочастотные трансформаторы

Отличаются от обычных материалом магнитопровода, который способен, в отличие от обычного трансформаторного железа, хорошо, без искажений передавать высокочастотные сигналы.

Принцип их работы демонстрируют фотография простой самодельной конструкции на ферритах.

Согласующие трансформаторы

Основное назначение — согласование сопротивлений разных частей в электронных схемах. Согласующие трансформаторы нашли широкое применение в антенных устройствах и конструкциях усилителей на электронных лампах звуковых частот.

Сварочные трансформаторы

Первичная обмотка создается с большим число витков, позволяющих нормально обрабатывать электрическую энергию с входным напряжением 220 или 380 вольт. Во вторичной обмотке число витков значительно меньше, а ток протекающий по ним высокий. Он может достигать тысяч ампер.

Поэтому толщина провода этой цепи выбирается повышенного поперечного сечения. Для управления сварочным током существует много различных способов.

Сварочные трансформаторы массово работают в промышленных установках и пользуются популярностью у любителей изготавливать различные самоделки своими руками.

Рассмотренные виды трансформаторов являются наиболее распространёнными. В электрических схемах работают и другие подобные устройства, выполняющие специальные задачи технологических процессов.

Ранее ЭлектроВести писали, что на хмельницкой свалке добытый биогаз перерабатывают на электроэнергию.

По материалам: electrik.info.

Микроконтроллер

- Как построить трансформатор тока по очень низкой цене?

Найдите самые дешевые трансформаторы с «железным сердечником», в которых достаточно места внутри ламинированного «окна», чтобы вы могли протолкнуть через него провод. Еще лучше место для двух проводов, но достаточно места для одного.

Вставьте изолированный провод через отверстие так, чтобы получилась 1-витковая обмотка.
Оберните концы (изолированные) друг вокруг друга так, чтобы они образовали плотную петлю вокруг сердечника.
Два сквозных провода (фактически два витка) МОГУТ сделать его немного менее восприимчивым к помехам из-за движения провода.Май.

Теперь у вас есть трансформатор тока.

Поместите небольшой резистор поперек обмотки.
Пропустите переменный ток через провод.
Измерьте напряжение с помощью измерителя.
Отрегулируйте резистор в соответствии с требованиями.

Небольшой силовой трансформатор должен работать хорошо, но подойдет почти любой трансформатор со стальным сердечником. Небольшие межкаскадные аудиотранзисторы со стальным сердечником должны работать, но большее количество витков обычно дает больше вольт на ампер.

Сообщите об этом.

NB Я НИКОГДА не пробовал эту особую схему, но уверен, что она сработает.
Вы сможете откалибровать ряд трансформаторов, регулируя номинал резистора.


Добавлено

Проектирование трансформатора тока:

Короткий:

Для трансформатора с одним витком первичной обмотки, вторичной обмотки N витков и желаемой выходной мощности K вольт на ампер-дюйм. Резистор R на вторичной обмотке равен

R = k x N

Обратите внимание, что намагничивание и насыщение сердечника являются проблемами в реальных случаях.Для входного тока ампер и 1 витка первичной обмотки сердечник должен поддерживать намагничивание в ампер-витках без насыщения.


Более длинный

Трансформаторы тока могут показаться волшебными, но на самом деле они работают по очень стандартным правилам для трансформаторов.

«Нормальный» (идеальный) трансформатор обычно имеет фиксированное приложенное напряжение, которое отражается на выходе, но умножается на отношение витков N (Vout = Vin x N), а выходной ток умножается на 1 / N, так что Iout = Iin / Н.

Трансформатор тока работает не иначе, НО вместо того, чтобы ограничивать Vin и позволять Iin принимать соответствующее значение, мы вместо этого ограничиваем Iin и позволяем Vin принимать любое значение, которое произойдет.На самом деле, обычно нас не волнует ценность Vin - мы заботимся о Vout. Таким образом, мы устанавливаем Iin - ток, который «измеряется», это дает Iout = Iin / N, мы выбираем выходной резистор для потока Iout, чтобы Vout было некоторым желаемым значением для данного Iin, и затем мы измеряем Vout до установить, что такое Ion. Vin - это Vo / N, но почти никогда не измеряется.

Дан трансформатор с 1 витком первичной обмотки и N витками вторичной обмотки.
R = резистор, подключенный к вторичной обмотке, через который проходит Iout. Is = Isecondary
p = Iprimary.
N = передаточное число оборотов (Turns_in / Turns_out). k = желаемое выходное напряжение на R на ампер первичной обмотки. R = резистор во вторичной обмотке.

Затем

Is = Ip / N (стандартное действие трансформатора)
R = Vs / Is
, но Is = Ip / N
Vs = K.Ip, где мы выбираем R, чтобы сделать K = Vout / Iin, чтобы принять значение по нашему выбору.

Установить Ip = 1 А
Is = Ip / N Vs = k
R = Vs / Is = k / (Ip / N) = KN / Ip
As Ip = 1

R = кН !!! Удивительно просто.т.е. выберите K = выходное напряжение на входной усилитель. Выберите или используйте доступное передаточное число N.

Установить R = k.N = Вольт / А x коэффициент передачи

Чтобы найти резистор на выходе, чтобы получить К вольт на ампер. V = iR, поэтому R = V / I. Для Iprim = 1 V sec = k. R = V / isec = VN / Iprim = кН / 1 = кН. | R = Вольт на ампер x коэффициент трансформации.

Основы трансформатора тока

и трансформатор тока

Трансформатор тока ( C.T. ) - это тип «измерительного трансформатора», который предназначен для выработки переменного тока во вторичной обмотке, пропорционального току, измеряемому в первичной обмотке. Трансформаторы тока снижают токи высокого напряжения до гораздо меньшего значения и обеспечивают удобный способ безопасного контроля фактического электрического тока, протекающего в линии передачи переменного тока, с помощью стандартного амперметра. Принцип работы основного трансформатора тока немного отличается от принципа действия обычного трансформатора напряжения.

Типовой трансформатор тока

В отличие от трансформатора напряжения или силового трансформатора, рассмотренного ранее, 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, как показано.

Из-за этого типа устройства трансформатор тока часто называют «последовательным трансформатором», поскольку первичная обмотка, у которой никогда не бывает более нескольких витков, соединена последовательно с токонесущим проводником, питающим нагрузку.

Однако вторичная обмотка может иметь большое количество витков катушки, намотанных на многослойный сердечник из магнитного материала с низкими потерями.Этот сердечник имеет большую площадь поперечного сечения, поэтому создаваемая плотность магнитного потока мала при использовании провода с гораздо меньшей площадью поперечного сечения, в зависимости от того, насколько ток должен быть понижен, когда он пытается вывести постоянный ток, независимо от подключенного нагрузка.

Вторичная обмотка будет подавать ток либо на короткое замыкание в виде амперметра, либо на резистивную нагрузку до тех пор, пока напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, не станет достаточно большим, чтобы насытить сердечник или вызвать отказ из-за чрезмерного пробоя напряжения.

В отличие от трансформатора напряжения, первичный ток трансформатора тока не зависит от тока вторичной нагрузки, а управляется внешней нагрузкой. Вторичный ток обычно составляет 1 ампер или 5 ампер для больших номинальных значений первичного тока.

Существует три основных типа трансформаторов тока: обмотка , тороидальный и бар .

  • Трансформатор тока с обмоткой - Первичная обмотка трансформатора физически соединена последовательно с проводником, по которому проходит измеряемый ток, протекающий в цепи.Величина вторичного тока зависит от коэффициента трансформации трансформатора.
  • Тороидальный трансформатор тока - не содержат первичной обмотки. Вместо этого линия, по которой проходит ток, протекающий в сети, проходит через окно или отверстие в тороидальном трансформаторе. Некоторые трансформаторы тока имеют «разъемный сердечник», который позволяет его открывать, устанавливать и закрывать без отключения цепи, к которой они подключены.
  • Трансформатор тока
  • со стержневым трансформатором - этот тип трансформатора тока использует фактический кабель или шину главной цепи в качестве первичной обмотки, что эквивалентно одному витку.Они полностью изолированы от высокого рабочего напряжения системы и обычно прикрепляются болтами к токоведущему устройству.

Трансформаторы тока могут снижать или «понижать» уровни тока с тысяч ампер до стандартного выходного сигнала с известным коэффициентом до 5 или 1 ампер для нормальной работы. Таким образом, с трансформаторами тока можно использовать небольшие и точные приборы и устройства управления, поскольку они изолированы от любых высоковольтных линий электропередач. Существует множество измерительных приложений и применений для трансформаторов тока, таких как ваттметры, измерители коэффициента мощности, ватт-часы, защитные реле или в качестве катушек отключения в магнитных выключателях или автоматических выключателях.

Трансформатор тока

Обычно трансформаторы тока и амперметры используются вместе как согласованная пара, в которой конструкция трансформатора тока такова, что обеспечивает максимальный вторичный ток, соответствующий полному отклонению амперметра. В большинстве трансформаторов тока существует приблизительное обратное соотношение витков между двумя токами в первичной и вторичной обмотках. Вот почему калибровка ТТ обычно выполняется для определенного типа амперметра.

Большинство трансформаторов тока имеют стандартный номинальный ток вторичной обмотки 5 ампер, при этом первичный и вторичный токи выражаются в виде отношения, например 100/5. Это означает, что первичный ток в 20 раз больше, чем вторичный ток, поэтому, когда по первичному проводнику протекает 100 ампер, во вторичной обмотке протекает ток 5 ампер. Трансформатор тока, скажем, 500/5, будет производить 5 ампер во вторичной обмотке и 500 ампер в первичном проводе, что в 100 раз больше.

Увеличивая количество вторичных обмоток, Ns, вторичный ток может быть намного меньше, чем ток в измеряемой первичной цепи, потому что с увеличением Ns Is уменьшается на пропорциональную величину.Другими словами, количество витков и ток в первичной и вторичной обмотках связаны обратной пропорцией.

Трансформатор тока, как и любой другой трансформатор, должен удовлетворять уравнению ампер-виток, и из нашего руководства по трансформаторам напряжения с двойной обмоткой мы знаем, что это отношение витков равно:

откуда получаем:

Коэффициент тока устанавливает коэффициент витков, и поскольку первичная обмотка обычно состоит из одного или двух витков, в то время как вторичная обмотка может иметь несколько сотен витков, соотношение между первичной и вторичной обмотками может быть довольно большим.Например, предположим, что номинальный ток первичной обмотки составляет 100 А. Вторичная обмотка имеет стандартный номинал 5А. Тогда соотношение между первичным и вторичным токами составляет 100 А к 5 А, или 20: 1. Другими словами, первичный ток в 20 раз больше вторичного.

Следует отметить, однако, что трансформатор тока номиналом 100/5 не то же самое, что трансформатор тока номиналом 20/1 или делениями 100/5. Это связано с тем, что соотношение 100/5 выражает «номинальный входной / выходной ток», а не фактическое соотношение первичного и вторичного токов.Также обратите внимание, что количество витков и ток в первичной и вторичной обмотках связаны обратной пропорцией.

Но относительно большие изменения в соотношении витков трансформаторов тока могут быть достигнуты путем изменения витков первичной обмотки через окно ТТ, где один виток первичной обмотки равен одному проходу, а более одного прохода через окно приводят к изменению электрического коэффициента.

Так, например, трансформатор тока с отношением, скажем, 300 / 5A, можно преобразовать в другой, равный 150 / 5A или даже 100 / 5A, пропустив основной первичный проводник через его внутреннее окно два или три раза, как показано.Это позволяет трансформатору тока с более высоким значением обеспечивать максимальный выходной ток для амперметра при использовании в линиях первичного тока меньшей мощности.

Коэффициент трансформации первичной обмотки трансформатора тока

Трансформатор тока Пример №1

Стержневой трансформатор тока, имеющий 1 виток на первичной обмотке и 160 витков на вторичной обмотке, должен использоваться со стандартным диапазоном амперметров с внутренним сопротивлением 0,2 Ом. Амперметр должен обеспечивать отклонение на полную шкалу, когда первичный ток составляет 800 ампер.Рассчитайте максимальный вторичный ток и вторичное напряжение на амперметре.

Вторичный ток:

Напряжение на амперметре:

Выше видно, что, поскольку вторичная обмотка трансформатора тока подключена к амперметру, который имеет очень маленькое сопротивление, падение напряжения на вторичной обмотке составляет всего 1,0 В при полном первичном токе.

Однако, если амперметр был удален, вторичная обмотка фактически размыкается, и, таким образом, трансформатор действует как повышающий трансформатор.Частично это связано с очень большим увеличением намагничивающего потока во вторичном сердечнике, поскольку реактивное сопротивление утечки вторичной обмотки влияет на вторичное индуцированное напряжение, поскольку во вторичной обмотке отсутствует противодействующий ток, предотвращающий это.

В результате во вторичной обмотке индуцируется очень высокое напряжение, равное отношению: Vp (Ns / Np), развиваемое во вторичной обмотке. Так, например, предположим, что наш трансформатор тока, показанный выше, используется на трехфазной линии электропередачи на 480 вольт на землю.Следовательно:

Это высокое напряжение связано с тем, что соотношение вольт на виток почти постоянно в первичной и вторичной обмотках, и, поскольку Vs = Ns * Vp, значения Ns и Vp являются высокими значениями, поэтому Vs чрезвычайно велико.

По этой причине трансформатор тока никогда не должен оставаться разомкнутым или работать без нагрузки, когда через него протекает основной первичный ток, так же как трансформатор напряжения никогда не должен работать в режиме короткого замыкания. Если необходимо снять амперметр (или нагрузку), сначала следует замкнуть клеммы вторичной обмотки, чтобы исключить риск поражения электрическим током.

Это высокое напряжение возникает из-за того, что, когда вторичная обмотка разомкнута, железный сердечник трансформатора работает с высокой степенью насыщения, и ничто не может его остановить, он производит аномально высокое вторичное напряжение, и в нашем простом примере выше это было рассчитано на 76,8кВ !. Это высокое вторичное напряжение может повредить изоляцию или вызвать поражение электрическим током при случайном прикосновении к клеммам трансформатора тока.

Переносные трансформаторы тока

Сейчас доступно множество специализированных типов трансформаторов тока.Популярный и портативный тип, который можно использовать для измерения нагрузки цепи, называется «клещами», как показано на рисунке.

Токоизмерительные клещи открываются и закрываются вокруг проводника с током и измеряют его ток, определяя магнитное поле вокруг него, обеспечивая быстрое измерение, обычно на цифровом дисплее, без отключения или размыкания цепи.

Помимо ручных зажимов CT, доступны трансформаторы тока с разъемным сердечником, у которых один конец съемный, так что провод нагрузки или сборную шину не нужно отсоединять для их установки.Они доступны для измерения токов от 100 до 5000 ампер с размером квадратного окна от 1 дюйма до более 12 дюймов (от 25 до 300 мм).

Подводя итог, можно сказать, что трансформатор тока (CT) - это тип измерительного трансформатора, используемый для преобразования первичного тока во вторичный ток через магнитную среду. Его вторичная обмотка затем обеспечивает значительно пониженный ток, который можно использовать для обнаружения условий перегрузки по току, минимального тока, пикового или среднего тока.

Первичная обмотка трансформатора тока

A всегда соединена последовательно с главным проводником, поэтому она также называется последовательным трансформатором.Номинальный вторичный ток составляет 1 А или 5 А для простоты измерения. Конструкция может состоять из одного первичного витка, как в тороидальных, кольцевых или стержневых типах, или нескольких витков первичной обмотки, обычно для низких отношений тока.

Трансформаторы тока предназначены для использования в качестве устройств пропорционального регулирования тока. Следовательно, вторичная обмотка трансформатора тока никогда не должна работать в разомкнутой цепи, так же как трансформатор напряжения никогда не должен работать в режиме короткого замыкания.

Очень высокое напряжение будет результатом разомкнутой цепи вторичной цепи трансформатора тока под напряжением, поэтому их клеммы должны быть закорочены, если амперметр должен быть удален или когда ТТ не используется, перед подачей питания на систему.

В следующем уроке о трансформаторах мы рассмотрим, что происходит, когда мы соединяем вместе три отдельных трансформатора по схеме звезды или треугольника, чтобы получить более мощный силовой трансформатор, называемый трехфазным трансформатором , который используется для питания трехфазных источников питания.

Трансформатор тока

| Hackaday

Вытяжка - прекрасное изобретение для удаления излишков дыма и пара с кухни.Но, как и все устройства с электрическим приводом, он работает только при включении. Это была проблема, с которой столкнулся [Питер], чья семья - увлеченные повара, которые часто забывают нажать этот переключатель. Его решение? Автоматический выключатель вытяжки, который включается, когда плита используется, и остается включенным достаточно долго, чтобы полностью рассеять пары.

В основе своей - трансформатор тока на 3-фазной линии электропередачи печи, и мы получили урок чтения с этих устройств с помощью Arduino.У них есть шунтирующий резистор, через который вырабатывается напряжение, а их выход переменного тока подключается к опорному напряжению постоянного тока для питания вывода микроконтроллера. Импеданс довольно высок, поэтому, когда датчик нужно было разместить на некотором расстоянии от микроконтроллера, потребовался буфер операционного усилителя. Затем показания заставляют Arduino запускать пару реле для включения или выключения вытяжки. Мы можем представить, что семейная кухня становится для нее гораздо более приятной средой.

Плиты также могут представлять серьезную опасность, когда их оставляют включенными.С этой целью в прошлом мы также использовали будильник для плиты.

Заголовок: Pbroks13, CC BY-SA 3.0.

Первым шагом к снижению энергопотребления в вашем доме является определение того, сколько вы фактически потребляете. В конце концов, вам нужна базовая линия для сравнения, когда вы начнете вносить изменения. Но возиться с высоким напряжением - это то, чего многие хакеры будут изо всех сил избегать. К счастью, как объясняет [Ксавье Декюпер], вы можете построить очень надежную систему мониторинга энергопотребления своими руками, не изменяя проводку переменного тока.

В видео после перерыва [Ксавье] рассказывает о теории того, как все это работает, но короткая версия заключается в том, что вам просто нужно использовать датчик трансформатора тока (ТТ). Эти маленькие устройства зажимают провод переменного тока и определяют, сколько тока проходит через него посредством индукции. В своем случае он использовал датчик YHDC SCT-013-030, который может измерять до 30 ампер и стоит около 12 долларов США. Он выдает напряжение от 0 до 1 вольт, что позволяет легко считывать показания с помощью АЦП вашего любимого микроконтроллера.

После того, как вы подключили датчик ТТ к микроконтроллеру, все остальное на самом деле просто зависит от того, насколько далеко вы хотите зайти в области программного обеспечения. Вы можете просто записать текущее потребление в обычный текстовый файл, если это ваш стиль, но [Ксавье] хотел бросить вызов самому себе, чтобы разработать систему мониторинга энергии, которая могла бы конкурировать с коммерческими предложениями, поэтому он взял данные и запустил их.

Хороший отрывок из его рецензии объясняет, как используемые Amazon Web Services (AWS) обрабатывают и в конечном итоге отображают все данные, которые он собирает с помощью своего монитора энергопотребления ESP32.Каждые 30 секунд оборудование сообщает AWS о потребляемом токе через MQTT. Показания хранятся в базе данных, и [Xavier] использует GraphQL и Dygraphs для создания визуализаций. Он даже использовал Ionic для разработки кроссплатформенного мобильного приложения, чтобы на ходу мог любоваться своими профессионально выглядящими диаграммами и графиками.

Мы уже видели, как тщательный мониторинг энергопотребления может выявить некоторые удивительные тенденции, поэтому, если вы хотите идти на экологию и не имеете счетчика электроэнергии с оптической связью, метод датчика CT может быть именно тем, что вам нужно.

Читать далее «Создание безопасного домашнего энергомонитора ESP32» →

Устройства с низким энергопотреблением всегда интригуют, поскольку они открывают возможности для приложений с необходимостью работать удаленно или в течение очень длительных периодов времени без внимания. Существуют также всевозможные методы питания таких устройств, например, использование солнечных батарей, суперконденсаторов или других причудливых устройств. Micro Power Snitch - одно из таких устройств, которое может передавать по беспроводной сети информацию о ваших устройствах с питанием от переменного тока.

Устройство построено на основе крошечного микроконтроллера ARM и радиомодуля RFM69. Вся схема управляется за счет отбраковки энергии от трансформатора переменного тока, намотанного вокруг одной из линий электропередач устройства переменного тока. Когда устройство потребляет минимальный пороговый ток (500 Вт при 230 В переменного тока, 250 Вт при 115 В переменного тока), устройство отправляет пакет, который может быть получен и зарегистрирован на другом конце.

Однако лучшая часть этого проекта - это рецензия. Проект разделен на серию из 8 частей, в которых подробно описаны концепции, которые используются для того, чтобы это стало возможным.Это отличный учебник для начинающих, если вы заинтересованы в разработке маломощных устройств.

Мы уже видели некоторые из исследований [jcw] в области энергопотребления, например, это руководство по влиянию кода на энергопотребление.

[Спасибо Рональду за подсказку!]

Полностью укомплектованная морозильная камера может быть благословением, но это еще и катастрофа, ожидающая своего часа. В зависимости от вашего вкуса, там может быть еды на сотни долларов, и единственное, что отделяет ее от свалки, - это бесперебойная подача электроэнергии.Держите морозильную камеру в недоступном месте, и ваша еда подвергнется еще большему риску.

Снижение этого риска - это работа этого аварийного сигнала сбоя питания. Морозильник [Дерека] находится в гараже, где по коду разрешены торговые точки GFCI. Раньше мы рассматривали защиту цепей, в том числе GFCI, и, хотя они могут спасти жизнь, они также могут случайно сработать и стоить вам стейков. [Дерек] поднял простой сигнал тревоги, основанный на текущем потоке в морозильную камеру. Самодельный трансформатор тока, сделанный из разделенного ферритового сердечника и некоторого количества магнитного провода, является датчиком, а пара операционных усилителей и таймер 555 составляют часть обнаружения и сигнализации.И это все мусорное ведро - возьми эту Мэллори Соналерт 1983 года!

Конечно, потеря питания в ответвленной цепи, вероятно, является одним из менее вероятных видов отказа для морозильника, но эти принципы в целом применимы, и их стоит знать. И снимаю шляпу перед [Дереком] за то, что он отказался от микроконтроллера и откатил эту старую школу. Не то чтобы с сигналами холодильника и морозильника IoT что-то не так.

Читать далее «Сигнализация морозильной камеры Junkbox сохраняет стейки в безопасности» →

Если вы организация, которая хранит конфиденциальную информацию или инфраструктуру, с вашей стороны было бы безрассудно размещать ее непосредственно в общедоступном Интернете.Независимо от того, насколько хороша ваша безопасность, всегда существует риск того, что злоумышленник сможет ее обойти и причинить всевозможные вреда. Поэтому используемое решение состоит в том, чтобы физически изолировать такое чувствительное оборудование от остального мира, создав воздушный зазор. Ничто не может войти и ничего не может выйти, по крайней мере, так гласит теория.

Ну, во всяком случае, это теория . [Дэвидл] посылает нам некоторые работы, которые пробивают дыру в некоторых сетях с воздушным зазором, позволяя низкоскоростным данным выходить из воздушного зазора, даже если он не допускает обратного.

Так как же выполняется эта, казалось бы, невыполнимая задача? Ответ приходит через сетевую электрическую инфраструктуру: если воздушный зазор перекрывается сетевым кабелем, то нагрузку на этот сетевой кабель можно модулировать, изменяя работу, выполняемую подключенным к нему компьютером. Эта модуляция затем может быть обнаружена с помощью трансформатора тока или даже путем взлома ИБП или счетчика электроэнергии за пределами воздушного зазора.

Конечно, все читатели Hackaday - это порядочные и законопослушные граждане с хорошей репутацией, для которых подобные вопросы представляют чисто академический интерес.Несмотря на это, в статье очень подробно рассматривается тема, и ее чтение будет увлекательным.

Мы уже затрагивали эту тему, рассматривая такие различные методы, как радиопомехи и шум от вентилятора, а также более подробно.

Один из лучших хаков для умного дома - это реализация какого-то монитора энергопотребления. Достаточно легко сказать , что вы пытаетесь сэкономить энергию, но без жестких данных это просто разговоры.Кроме того, это простой и отличный способ собрать что-нибудь своими руками, которое сможет использовать вся семья.

[Богдан] создал простой монитор мощности для всей квартиры с нуля за выходные, и он был достаточно любезен, чтобы провести нас через всю процедуру, начиная с подбора датчика CT с разъемным сердечником и заканчивая готовым проектом.

Мозгом его проекта является модуль ESP8266, а это означает, что ему нужно было адаптировать датчик CT для выдачи напряжения, которое находится в пределах диапазона АЦП микросхемы от 0 В до 3.3 В. Если вы занимаетесь проектом по мониторингу энергопотребления, это так же просто, как выбрать правильное значение нагрузочного резистора, а затем сместить заземленное напряжение на 1,6 В или около того. Мы говорим, что это легко, но приятно иметь наработанный пример и несколько снимков прицела. Микроконтроллер часто считывает АЦП, выполняет небольшие вычисления, и все готово. Продолжить чтение «Сколько ватт вы используете?» →

Вы когда-нибудь загружали грязную одежду в стиральную машину и запускали цикл только для того, чтобы забыть об этом и через несколько дней обнаружить в машине тлеющую застывшую массу? [Xose Pérez] делал это более одного раза, и чтобы это не повторилось, у него есть проект, который контролирует машину в его подвале и уведомляет его, когда его стирка закончена.

В центре монитора его стиральной машины находится сетевой выключатель ITead Sonoff IoT. Это устройство содержит сетевое реле на 10 А, микросхему ESP8266 для управления им и небольшой сетевой импульсный блок питания. Sonoff не использует контакты ADC ESP, поэтому он сломал один из них на проводе к трансформатору тока, который фиксирует уровень мощности, потребляемой стиральной машиной. Sonoff - одно из тех устройств IoT, которые полагаются на проприетарный облачный сервис и не имеют собственного API, поэтому [Xose] создал для него собственную прошивку, включающую порт ESP библиотеки датчиков тока Arduino.В завершение проекта он добавил к устройству датчик влажности окружающей среды.

В результате упакованный блок возвращает поминутные текущие показания для всего цикла стирки. Чтобы определить, когда цикл закончился, он ждет момента, когда он не потребляет энергию более пяти минут, после чего его система Node-RED отправляет ему уведомление через Pushover.

Этот проект представляет собой очень аккуратно выполненный хакерский взлом на чрезвычайно дешевом аппаратном обеспечении, возможности которого обычно несколько ограничиваются из-за его проприетарного интерфейса.Удивительно, но это не первый монитор для стирки, который мы видели здесь, на Hackaday, у нас был этот монитор для стирки в квартире, использующий акселерометр и Raspberry Pi, и уведомитель для привередливой сушилки, которая настаивала на остановке в середине цикла.

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.

Проволока, проходящая 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 коэффициентами намотки, 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 синусоидальную волну, 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 чтобы получить точное измерение тока, вам нужно будет 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.

Смещение грунта

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 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 около 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. Однако 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 полный размах напряжения 1219 мВ и должен быть около 4.Нагрузка 5-4,7А. 1219 мВ дают нам возможные 1523 значения 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 гораздо 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 можем использовать его даже в ситуациях, в которых будет достаточно однополупериодного 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 то, насколько удивительно точная настройка 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 волны с помощью осциллографа, мы можем рассчитать среднеквадратичное напряжение для формы волны, 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 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, приближаемся ли мы хотя бы 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 сопротивление нагрузочного резистора оказалось так близко 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.

Требования к максимальному напряжению

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 осциллограммы.

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 25x25 мм для размещения схемы. 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 составляет 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 его с моделью трансформатора тока на 15 А или 20 А, вы можете подумать о замене резистора 5 кОм на резистор 10 кОм, или, возможно, даже на более высокий, чтобы обеспечить усиление второго каскада операционного усилителя. не ограничивайте сигнал. Резистор 5 кОм хорошо подходит для датчика 10 А.

Наконец

Надеюсь, этот проект развенчал для вас 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.

DC бесконтактные токовые клещи для осциллографа DIY

0.0 Базовое введение

Иметь осциллограф - это очень хорошо. Это очень полезный инструмент. Но с помощью базовых пробников вы могли наблюдать только значения напряжения.Что если мы хотим наблюдать за током ???

Существует много типов пробников осциллографов, каждый со своей областью применения. Пробник обеспечивает очень важную связь между измеряемым объектом и осциллографом. В этом видео мы поговорим о токовых пробниках, а точнее о неинвазивных токовых пробниках, что означает, что нам не нужно напрямую подключать их к разомкнутой цепи, чтобы проводить измерения. Токи можно измерить, измерив напряжение на известном сопротивлении.Основным недостатком является то, что для установки этого шунтирующего резистора необходимо разомкнуть цепь. Мы видели такой измеритель тока в одном из моих прошлых руководств по мультиметру на базе Arduino. У вас есть ссылка на этот учебник ниже.

См. Руководство по мультиметру Arduino здесь:

В этом видео мы сделаем что-то другое, потому что это дополнительное сопротивление также может повлиять на измерение своим напряжением нагрузки. Токи также можно измерять с помощью токоизмерительного щупа, также известного как токовые клещи.У этих пробников нет недостатков шунтирующих резисторов, как мы только что описали. Токовый зонд просто зажимается над токоведущим проводом, и цепь не нужно размыкать, что является огромным преимуществом.
Токовые пробники примерно делятся на два типа: токовые клещи для переменного и постоянного тока. Я попытаюсь объяснить, как работают оба этих типа. Чтобы понять это, давайте сначала взглянем на мои токовые клещи hantek, которые я только что получил. Это очень полезный инструмент.


Чем как доза это работает? Для этого я сначала открою корпус и осмотрю его компоненты.Как я догадался, схема довольно простая. На наконечнике у нас есть металлический магнитный сердечник, который пропускает через него магнитный поток. Тут тоже должен быть какой-то датчик и все. Затем у нас есть основная схема, в которой мы, вероятно, найдем усилитель и схему селектора шкалы, поскольку у нас есть две разные шкалы на выбор. Вот выходной сигнал осциллографа. Итак, зная эти компоненты, позвольте мне теперь немного объяснить, как все это работает.

Купите зажим hanteck здесь:

1.0 Токовые клещи переменного тока

Как я уже сказал, токовые пробники делятся на два типа: токовые клещи переменного и постоянного тока. Токовые клещи переменного тока в основном представляют собой трансформатор. Первичная обмотка - это проводник, по которому проходит измеряемый ток, в данном случае простой провод, а вторая обмотка закреплена на сердечнике и подключена к осциллографу. Это пассивный пробник, который может работать только с переменными токами. Обычный трансформатор не справляется с постоянным током. Таким образом, принцип действия датчиков постоянного тока сильно отличается от датчиков переменного тока.Давайте сначала посмотрим, как создать собственный пробник переменного тока. Все, что нам нужно, это сердечник трансформатора и немного медной проволоки для создания наших обмоток.


Все, что нам нужно, это сердечник трансформатора и немного медной проволоки для создания наших обмоток. Ток, проходящий через измеряемый провод, создаст вокруг него магнитное поле, как говорит нам закон электромагнитного поля. Благодаря ферритовому сердечнику зажима это магнитное поле будет направлено через этот ферритовый сердечник. Поскольку ток является переменным, магнитный поток изменится, и это приведет к току, индуцированному во вторичной обмотке, как мы можем видеть на фотографии выше.Если индуцируется ток, между двумя концами обмотки будет падение напряжения. Затем мы могли бы измерить это падение напряжения с помощью нашего осциллографа.


Напряжение на выходе вторичной обмотки равно напряжению на первичной обмотке, умноженному на соотношение между током первичной обмотки и током вторичной обмотки. Допустим, мы не знаем ни одного из этих значений. Но с помощью мультиметра переменного тока мы контролируем ток через измеряемый провод и одновременно выходное напряжение на осциллографе.Мы делаем несколько измерений и строим график, чтобы узнать шкалу зажима.



Вы можете купить такой модуль напрямую за несколько долларов, как это (фото ниже). Этот модуль уже дает нам тогда шкалу выходного напряжения 15А на вольт. Итак, у нас должно быть 100 мВ для тока 1,5 А, проходящего через этот провод. Я подключаю этот трансформатор к осциллографу и подаю сигнал переменного тока через свой провод. Вот и все, вот и у меня на осциллографе есть переменный ток.Довольно просто, верно.


Если мы построим собственный трансформатор, мы должны быть осторожны при вычислении масштаба в зависимости от количества сделанных нами обмоток и зная, что первичная обмотка будет только одна, поскольку через сердечник будет проходить только один провод. Но если я приложу к этой цепи постоянный ток, то на моем осциллографе это будет замечено. Это потому, что ток в трансформаторе индуцируется только при изменении магнитного потока. Таким образом, постоянное магнитное поле не будет индуцировать ток в обмотке, поэтому на выходе будет 0.


1.1 Создайте токовые клещи переменного тока


Нам понадобится

Гнездовой разъем BNC LINK eBay
Зажим трансформатора LINK eBay
Конденсатор 10 пФ LINK eBay
Резистор 9 м LINK eBay


Загрузите схему здесь:

2.0 Токоизмерительные клещи постоянного тока

Итак, постоянное магнитное поле не индуцирует ток в обмотке, поэтому на выходе будет 0. Итак, как мы можем измерить и наблюдать постоянный ток? В этом типе зонда мы также будем использовать ферритовый сердечник, который будет переносить магнитное поле.Сердечник снабжен воздушным зазором, в котором будет находиться датчик, в данном случае датчик Холла, который измеряет магнитный поток в сердечнике. Так что теперь нам больше не нужен переменный ток, поскольку мы можем напрямую измерять величину магнитного потока. Ток в первичном проводе, который является измеряемым проводом, намагнитит сердечник. Это магнитное поле измеряется датчиком.

% PDF-1.4 % 2 0 obj > поток application / postscriptAdobe Illustrator CS22007-08-24T10: 56: 30-07: 002007-08-24T10: 56: 30-07: 002007-08-24T10: 56: 30-07: 00

  • 25692JPEG / 9j / 4AAQSkZJRgABAgEASABIAAD / 7QAsUGhvdMuNAMAG9 0AAAAAABAASAAAAAEA AQBIAAAAAQAB / + 4ADkFkb2JlAGTAAAAAAf / bAIQABgQEBAUEBgUFBgkGBQYJCwgGBggLDAoKCwoK DBAMDAwMDAwQDA4PEA8ODBMTFBQTExwbGxscHx8fHx8fHx8fHwEHBwcNDA0YEBAYGhURFRofHx8f Hx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8f / 8AAEQgAXAEAAwER AAIRAQMRAf / EAaIAAAAHAQEBAQEAAAAAAAAAAAQFAwIGAQAHCAkKCwEAAgIDAQEBAQEAAAAAAAAA AQACAwQFBgcICQoLEAACAQMDAgQCBgcDBAIGAnMBAgMRBAAFIRIxQVEGE2EicYEUMpGhBxWxQiPB UtHhMxZi8CRygvElQzRTkqKyY3PCNUQnk6OzNhdUZHTD0uIIJoMJChgZhJRFRqS0VtNVKBry4 / PE 1OT0ZXWFlaW1xdXl9WZ2hpamtsbW5vY3R1dnd4eXp7fh2 + f3OEhYaHiImKi4yNjo + Ck5SVlpeYmZ qbnJ2en5KjpKWmp6ipqqusra6voRAAICAQIDBQUEBQYECAMDbQEAAhEDBCESMUEFURNhIgZxgZEy obHwFMHR4SNCFVJicvEzJDRDghaSUyWiY7LCB3PSNeJEgxdUkwgJChgZJjZFGidkdFU38qOzwygp 0 + PzhJSktMTU5PRldYWVpbXF1eX1RlZmdoaWprbG1ub2R1dnd4eXp7fh2 + f3OEhYaHiImKi4yNjo + DlJWWl5iZmpucnZ6fkqOkpaanqKmqq6ytrq + v / aAAwDAQACEQMRAD8A9U4q7FXYq7FXYq7FXYq7 FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7F XYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FX ynq3 / OXPnay1W8s49H01ktp5IVZhPUiNyoJpL7Yq9b / If819Z / MXStVvNUtLa0ewnjhjW19SjB0L EtzZ / DFU + 0 / 83vI2oedpPJdpdySa / FLNBJAIZQge3VnlBk48PhCHv1xVmeKuxV2KuxV2KuxV2Kux V2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2Kvze8y / 8pHqv / MZcf8nWxS9j / wCcX / zJbQdYm8rfo0XEesStdT6gZ / TFtFa27ySMY / Tfn8KH9pcUFH + QvzJ8iW2o + afzBsvJstrq WlQNdy3MmqST + vPqFysXp8WgCoXMjNy3pQ7Yqm3 / AEOj / wB + d / 3Mv + zXFNPpnFDy / V / zX88L5g1L T / LPkG51 / TtOmNt + lheLaRySxgCZUEkLA + nJyQ0Y7jFWMeWf + cjfOvmi4vbfQfy5mvptOKrfIupI npM5YKG52y7ko23tir078vfOd95p0u6m1PRpfL + q2Nw1teaVcOZHT4FkRwxSLkro4IIWmKspxV2K uxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KvP / wAzPzq8s / l3e2VrrdjqE5v4 3lt5rOOF4 / 3bBWUmSaI8hUHp3xVhn / Q4P5af9WzWv + RFr / 2VYq + StXu47zVr28iBEVzPLMgagYK7 lhWhO ++ KX0F5S0X8uNA / IrUfNlg9rc + d49Jnhvp4bxpZoDqUjW8Qkt1lZI2CSqoqgNR88UKH5AaB + Xcv5ca5N59urS30zV9Qjiiiu7s2Zl / R0YkqjLJE78WufsqcVfP128El1M9vH6MDuzQxVJ4ISSq1 JJNBtucUv0O8h + c9L85eVrLX9OasVylJo6EGKZRSWM1 / lb7 + uKGQYq + dv + cVVVvMH5jqwqrXdqCP EGS8xVhuh6Z5Lk / NrzhpPmvzJdaPoWmXM6aZAb94FJ9cqsfNyzEInQV + Zwq9P8mflz5M1 + x8x2 / l / wAyX2qeWLiRbX1JJ5HlttSt41kWa0uAU5RiO6owYUJHcYq808pecNd / La983eRPMFhPq / mLUVW2 0Vi8ri4km / cxICzf3Uiy + oCtDsV60oFe7flt5Hs / y88nNeaxdy3OqpbNc63fzSySqojUyOkYYkBI wKbCrdcVeAaf5w85aB + YPlr8yNcupo9B833VzKbRnYxQ2jTGAoUJI / dxOkie1MVeif8AOS3mjUdO 1rytpt5e32neTb5nfWLnTSUml4OtYw4 / lU14 + 9aGmKtfl1p35byebNHv / wAvvPFxKLd3 + ueW9SuJ eE0UsTI5hilWN / VWobYMNu2KvfcVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirGPzC / Lzy75 70B9I1mI / CS9pdx0E1vLSgdD + tTscVfBfm / yzfeV / M2peX74hrnTpmhaRQQrqN0kUHejoQw + eKUn xV6RpGn6jF + R + pyWVtNcTa9rlvbOsMbP + 40 + B5ix4g7ercKB9OKHfmNo2r6X5G8i6bLYzxwQ6dPq VzO0bhBNqN21FdqUDCOGIUO / TFXm + KX2l / zin / 5KWH / mOuf1rih65d3dtZ2k13cyCK2t42lnlb7K ogLMx9gBir5w / wCcWdWs4PM / naK4LW76nJDdWQlRk5xQvctIRUfsiVTirHvKXm / yJp / 5wec9V8y6 c2oaJqlxOdOumsjdx1E5YOFZWYB16ELir0vQvzn / ACy0d9UHlzSJrDRh6moajN6D26TXjIkMMNrb 0NZJlhqfhRQFLHcnFXnPmLyZcedfy41b819T1P0PNZuvXsrZJGCWttA3GOxVeolNQ603rx7lsVR2 t / nZdebvyqsPK94JrDzJql1BputXjxMsK2gZfUuy1KAOKBx / rdqYqmH5y / lHqNh + WQmuPN1xqlro oh / Q + mzW1ukZ6RBI3hUP / dE0Hen04qt8ufnfZ3PlrQtI81 + Xn13SVsfq2sRfVDcTQXFm3FbiSOQF HjlhZDy2IYN16YVY3rOjeRPNXnvyyfyh0i7gu4LxZtWvI45oLSGOORWDn1D + 7ZOLVpTwFTgV9cYq 7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq8q / NX / nHzy9 + YGt2 + tPfS6Xfoiw3bwosizxp 9moYrxdQact9u22Kofz7 / wA49eSL78v59K8vaTBZ6xYwmTTb5EUXEssYrwnlpyk9WnE8uhNR0xV5 L + TH / OROieRfKqeWta0i5kFvcSyLc2nplyJW5MHjkaP4lNR9rpiqP / Nr88tG / M7y3beTfKOm6kdV 1C + g / d3MUKK6LyPFTHNKa + pwO4pSprirN / y0 / wCcW / KmiW0N75sVdb1kgM9sSfqUR / lCbGWncvsf 5cVe1WNhY2FslrY20Vpax7RwQIsca / JVAAxVu9iuZrOaK1n + q3LoVhuOAk9NyNm4Ns1D2xV4n + SH 5l + ePNGteZG8z6taRaT5ZKR3HGCOBZGlaZQ7Sk / AqegTir2XS9d0TVlkbS9Qtr9YSBKbWaOYIWrT l6Zalad8VU4vMnl2bUjpcWq2cmphmQ2KTxNOGQEuvpBudVCknbbFUJL588jxX7afL5i0yO / VijWj XluJgw6qYy / Kv0YqiLzzX5Xslga81ixtluYxNbGa5hjEkTfZkTkw5KexG2KodfPfkhmCr5h0xmY0 VReW5JJ7D48VXS + d / JcMrwza / pscsbFJI3u4FZWU0KsC9QQcVReneYNB1NJH03UrW9SEVma3njlC Dr8RRmp9OKqFj5u8qahdJaWGtWF3dy19O3guYZJG4gseKIxY0UE4qqXvmfy1Y3gsr3VrO1vTxpbT XEUcp5 / Z + BmDb9tsVWWfmzytfXi2VlrNjdXjlgltDcwySsVBZqIrFjQAk7Yqjb / UdP062a61C6hs 7VSA09xIsUYLGgBZyBucVS3 / ABx5L9IS / p / TfSLFBJ9bg48gKkV50rQ4qs / x75G / 6mLTP + k23 / 5r xVEz + afLEF4tlPq9lFePw4Wz3MSyt6gBSiFuR5VHHbfFURqes6PpUSTapfW9hFI3BJLmVIVZqV4g uVBNMVQMnnfyXGEMmv6agkXnGWu4ByWpHIVfcVBxVu386 + TbieO3t9e06aeZljhhju4Gd3Y0VVUO SSSaADFV2recfKOjXC22r65p + m3LjksF3dQwOR4hZGU4qj7DUtO1GEz6fdQ3kKtwMsEiyqGAB48k JFaEYqiMVdirsVdirsVdirsVfHX / ADkn + UeoeX / Mt15q0u1aTy9qrma4aJara3Ln94r0 + ykjfEp6 VPHwqpUf + cTItPf81Xa64 + vFpty9hy6 + sXjU8ff0Wk + jFS + y8UOxV2KvnX / nFeOOXX / zIjkUPG91 bK6MAVZTJeAgg9QcVeXeQ186 / l5oOj / mjohN3od5JLaa3Y7hAI5mjVZQD0Ybo9Phfbvuq9M0zWIP PH5j + c9W8mSA32peUeOnS / DHNHcvwjKM3 + 65Aw41r4GtN8VYL5S83fld5e0NPKn5h / l / Kmoxs63m qekPrbsztRj6noTR8Q1PgftXFXsvln8t / wArPMXlH9OwyHzPZR6cdP0mS ++ 3Z21v6jLBxHDjIjSG rEV6UoOpV57 / AM41 / lp5L84eR9fOu6bHc3RvPq8N5uJoV9FWUxOD8JDNX371GBUB5zXyRpH / ADki x87slxocFpB9fmnheUTTDT1RJJI4VdmLSUJ264qjfJun6Xrn5 / 2etfldZS23lKwCDVbyKOS3td0Y SqFcDaQcQEoCTvTviqe / kNDCPz1 / MsiNQY7q9WMgCqqdQeoXwGwxVl / 5pW1u35zflVK0SmR5tTVn IBJEUMTICf8AJZiR4HFXif5n2OraL + aPmXz5owCny7rdl66LsK3MAkDNT9l3jZH8eWKsx / Pzzenn zRLPT9AmJ0ix0r / E + rSA1I9QCK0genRw0h5LX37Yql17BAP + cNrBxGoc3TSFqCpf9KSpyr48Phr4 bYq15V1L8nofIOk2upeQLy91KaCCC41KSyaKCWaYhWkF7yLKtWqGA + WFU0 / PP8sxq / m7yF5O0ifh dNpt9bWl5c0aRlsIfWgjlkUKT9jjy7VrvgVIL / 8ANi71T8o / M3kDzvG0Pm7SI4ktpLgfHcCC5jJV v + Lo1HX9td / ElV6j5y / KfyX / AMq + 8z + YbywS91ZtFkns7iUU + qraWAFvHbhaBFQxBvFjWtcVYl + Q X5WeTvM / 5VLe3lmsWt / XpnttZiqLmCSBlMLI1eiEV49DirEZNW0 / yJ578zt + Z3kxvMD6revLa6rO qyqISz0MHrAxsGUrSjArSnyVe0 / kNqn5Z3dlrA8hz3EFlLOl1c6HdAhrSWROBZKl / gkCDo7AFevb FXquKuxV2KuxV2KuxV2KrJoYZ4nhmRZYZAVkjcBlZTsQQdiDiqSaT5C8kaPqLalpWgafY6ga / wCl W9tFHIoIIbiyqCvIHfj174qn2KuxVRvbhra0muFgkuWiQuLeEKZHIFeKBii1PapGKvBPyF0Hzz5P 1jzdda55Xvoota4Xdr6TW7nlbtO / on96Pif16KelRvTFWV / kR5W1Wx / LF / KfmzRJLQxyTxzwXPpP FcQ3LM / w + m79A1DWmKsV8u / kj5l8k + avNz + WZpEstQ0eZ / Lt8rDnFdpNHLFbScia7oBU7MvXuMVT DWPNv5ual5cl0HXvyuGo6nc27RfWVuIJLIvIlBIVPPhQndfU + kYqn35WeRtc8g / lJcaXfQNf6xOZ 7qSwsyjsHnVY1iVnZEYqFBY1p1pXqVUm / wCcY / KvmvynomraT5i0e40 + ae5F3DPIYmiZfTWMqCjs 3Kq16dMVS / 8Aw35xb / nJFvOT + XLz / DpX6n9YJtySPqv1b1Snq19Pnv48d6V2xVC + Yvy + 88 + QfzaH nXyLpb6noGptXVdItGVCOf8AfR + mSPhZv3kZAorbbDqq3ZeXfzG8ifmTrHnXRPLMuuaH5oVp7jTh LFFe20lxIJysigy / Ekhb7PJaHqDirI9M03z755 / MvQPNGu6A / lnQfK8dybO2uZklubi4uU4E8UoU UAKdx26muyqloHlDVde1z8ybDzDoV3p2kebTEbG6m9FlAt4zErsI5GZXD8ZEFPnhVjHlz8ofMflv 8jvMmnfouW882eY5DA1tCY + SQwyFIeTOyLworSbH9obYFUrnyf58k / 5xytPIg8tXv6eiuW5JW39P h9ca79Tn6vTi / Hxr7b4qyLyf5n / NjQPJOm + Xbj8s576XTrZbYSm9tkikEeyFkIcjalffFV01r + Y9 5 + Y3kHzDrHl + 4lbSYLxtZmtfQEUT6lG6xwxq0vJhbLIqO3ehIr3VRP8AzkF + SMfnTTm17Q4VXzTZ JugoovIUB / dN0 / eL + wx / 1TtTiqzbzzbanJ + V + qaZZWE19qN7pUthDawcOYluLcwgt6jIoVS1W3xV jX / OOWgeYvLvkR9D1 / S59Nvbe6klBmMbJIk24KGN3 + zx + KoGKpfb + bfzm0FL7S9a8lS + a9NS5ng0 7UoJ4VlmtkciM3EJEhPJKfEQPep3xVb + R35ceY9I80eY / OOt6ZD5f / TZ42WgQOriGNpPUJb0 / gHR QoHvsvTFXs2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2 KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2K uxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2Ku xV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV // 9k =
  • uuid: BA14EF2D53C111DC83B6888F314AC56 Cuuid: BA14EF2E53C111DC83B6888F314AC56 Cuuid: BA14EF2C53C111DC83B6888F314AC56Cuuid: BA14EF2B53C111DC83B6888F314AC56C конечный поток эндобдж 4 0 obj > поток
  • конечный поток эндобдж 3 0 obj > поток

    Токовый пробник за 10 долларов - Как измерить ток с помощью осциллографа - Neurochrome

    Как вы, наверное, заметили, статьи моей базы знаний не содержат рекламы.Вместо того, чтобы отвлекать вас надоедливой рекламой, прошу вас сделать пожертвование. Если вы находите содержимое этой страницы полезным, рассмотрите возможность внесения пожертвования, нажав кнопку «Пожертвовать» ниже.

    Как измерить ток с помощью осциллографа: токовый пробник за 10 долларов

    Возможность измерения тока с помощью осциллографа иногда может быть полезна, например, при характеристике неизвестного импеданса или при разработке ограничителей тока. Единственная загвоздка в том, что осциллограф измеряет напряжение в зависимости от времени.Итак, чтобы измерить ток осциллографом, нужен какой-то токовый пробник. Такие датчики доступны в продаже, но их цены обычно начинаются от 1000 долларов и доходят до килобаксов, что делает их недоступными для среднего любителя. К счастью, есть и другие варианты.

    Токочувствительный резистор

    Одна из возможностей для измерения тока - добавить немного сопротивления последовательно с проверяемым током. Использование резистора 0,1 Ом даст 0.1 В / А на резисторе. Однако лучше всего это работает, если ток идет на землю. Если резистор измерения тока не может подключиться к земле, необходимо выполнить дифференциальное измерение, либо путем измерения разности напряжений на резисторе измерения тока с помощью двух щупов и вычисления разницы, либо с помощью дифференциального пробника. К сожалению, дифференциальные пробники также довольно дороги: от 1 тыс. Долларов до 5 тыс. Долларов.

    Токоизмерительные трансформаторы

    Быстрый поиск в Mouser или Digikey обнаруживает сотни трансформаторов, предназначенных для измерения тока.Один из привлекательных вариантов - Triad Magnetics CST-1030 (Mouser P / N: 553-CST-1030), доступный менее чем за 10 долларов. Другой вариант доступен в Sparkfun: Sparkfun SEN-11005.

    Согласно Triad Magnetics, CST-1030 показывает вторичное напряжение 0,0977 В / А при нагрузке резистором 100 Ом. Если вам нужен более удобный коэффициент преобразования 0,1 В / А, используйте 102 Ом. Здесь хорошо подойдет металлический пленочный резистор 250 мВт с допуском ± 1%. Или, если у вас, как у меня, есть полный комплект резисторов EIA E-12 ± 1%, вы обнаружите, что параллельная комбинация 120 Ом и 680 Ом также даст 102 Ом.

    CST-1030 распознает токи до 30 A RMS. Я снабдил свой коннектором BNC для легкого подключения к испытательному оборудованию.

    Трансформатор тока прост в использовании. Просто пропустите провод с током, который необходимо измерить, через отверстие в трансформаторе и измерьте выходную мощность трансформатора. Хотя этот трансформатор предназначен для работы на частоте сети питания (50-60 Гц), он на удивление широкополосный.

    Пропускная способность

    Поскольку CST-1030 является трансформатором, а не датчиком Холла, он, естественно, не может измерять постоянный ток.Однако, как показывает измерение ниже, оно действительно близко.

    Я провел это измерение с помощью аудиоусилителя на основе LM3886 и Audio Precision APx525 для подачи синусоидального напряжения на резистивную нагрузку 4 Ом. Для каждой точки измерения выходная амплитуда усилителя регулировалась, чтобы обеспечить протекание требуемого испытательного тока в нагрузке. Ток нагрузки измерялся с помощью CST-1030, просто пропуская выходной провод Speaker + через трансформатор.

    Полоса пропускания CST-1030 шире, чем возможности измерения APx525, поэтому, чтобы найти точки -3 дБ, я использовал генератор функций и мультиметр HP 34401A.При испытательном токе 250 мА CST-1030 показал полосу пропускания от 3,2 Гц до 330 кГц, что, безусловно, достаточно для измерений в звуковом диапазоне.

    Повышение чувствительности

    Единственным недостатком трансформатора для измерения тока, по-видимому, является то, что для его работы требуется довольно значительный ток. Как видно из измерения, полоса пропускания токового пробника начинает ухудшаться, когда измеряемый ток уменьшается до 100 мА. Это можно до некоторой степени уменьшить, увеличив количество витков первичной обмотки, как показано ниже.

    При пяти витках первичной обмотки (как показано выше) чувствительность трансформатора тока увеличивается в пять раз, таким образом, трансформатор выдает 0,5 В / А. Как показано в измерении ниже, это увеличивает полосу пропускания трансформатора на более низких частотах при измерении более низких токов.

    Измерение тока с помощью осциллографа

    Я построил этот токовый пробник для измерения пускового тока тороидального силового трансформатора. Я просто пропустил один из первичных проводов через отверстие в трансформаторе измерения тока и измерил напряжение на выходе трансформатора с помощью осциллографа.Результат виден ниже.

    Поскольку токовый пробник обеспечивает 0,1 В / А, вертикальная шкала в приведенном выше измерении составляет 50 А / деление.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *