Как проверить напряжение в розетке мультиметром

В настоящее время существует несколько способов проверки работоспособности приборов в системе электрического снабжения.

Перед тем, как проверить (замерить) напряжение в розетке мультиметром, необходимо ознакомится с правилами использования оборудования, предназначенного для выполнения тестирования. В этой статье все о том, как мультиметром проверить напряжение в сети 220в.

Особенности мультиметра

Измерительный комбинированный прибор мультиметр известен также под названиями тестер и авометр. Такое устройство объединяет сразу несколько функций, и может быть выполнено в форме легкого переносного прибора для базовых измерений или достаточно сложного, стационарного оборудования.

Стандартный, самый минимальный набор функций такого прибора, бывает представлен измерением следующих показателей:

1. напряжение;
2. ток;
3. сопротивление.

Современными производителями выпускаются устройства, способные замерять конденсаторную ёмкость, частоту тока, а также прозванивать диоды и снимать основные параметры транзистора.

Кроме всего прочего, мультиметр может быть представлен:

• цифровыми моделями с сегментными индикаторами;
• аналоговыми стрелочными моделями.

В бытовых условиях чаще всего используется цифровой мультиметр, при выборе которого нужно ориентироваться на следующие параметры:

• максимальные и минимальные границы измерений, которые подбираются в соответствии с областью применения прибора;
• показатели погрешности измерительного прибора, позволяющие получить данные с разной степенью точности;
• параметры разрядности показаний на дисплее, указывающие на уровень точности выводимых измерительных данных;
• питание измерительного прибора, которое может обеспечиваться стандартными батарейками или мощными аккумуляторами.

Следует отметить, что кроме всего прочего, мультиметры различаются исполнением корпуса, но в бытовых условиях чаще всего используется самый простой пластиковый вариант.

Для использования в быту оптимальным станет прибор, имеющий погрешность в 2—3%, разрядность 2,5 и небольшой диапазон измерений.

Подключение щупов к мультиметру

Щупы мультиметра представлены металлическими стержнями с изоляцией. Посредством щупов обеспечивается контакт между измерительным прибором и тестируемым устройством.

В нижней части корпуса измерительного прибора располагаются специальные гнезда, к которым требуется подключать щупы. Выпускаются модели с двумя или тремя гнёздами. Щуп красного цвета нужно подключать в любой свободный разъём.

Любые минусовые разъемы маркируются знаками «Заземление» и «COM». К такому разъёму чаще всего подключается провод черного цвета. Замер сопротивления тока не выше 200 мА и измерение напряжения осуществляется разъемом, имеющим маркировку «VО©mA».

Электрический мультиметр: тестер для различных электротехнических измерений

Разъемы с надписью «10А» или «10 ADC» предназначаются для замера силы тока в пределах 200 мА – 10 А. Если щуп мультиметра в процессе тестирования будет подключен к неверному разъёму, то многократно возрастает риск сгорания предохранителя или самого проверяемого прибора.

Очень удобными в быту являются дополнительные щупы, снабженные наконечниками-«крокодилами» и отличающиеся достаточно длинными проводами.

Мультиметр – нужный прибор для проверки напряжения в сети. Как проверить диод мультиметром – читайте инструкцию по тестированию.

Схемы подключения лампочек параллельным и последовательным способом смотрите тут.

Схема подключения дросселя для ламп дневного света представлена здесь.

Выбор режима измерения

Наличие даже незначительных, но регулярных скачков напряжения, способно негативно отражаться на разных бытовых приборах. Значительно пострадать может техника, имеющая электрические моторы.

Недостаток напряжения способствует преждевременному износу моторных приборов, а избыток — выводит из строя микросхемы.

На любом мультиметре, помимо разъёмов для подключения щупов со шнурами, в обязательном порядке присутствует цифровой дисплей или измерительная шкала, а также многопозиционный переключатель, посредством которого требуется выбрать режим работы измерительного прибора.

Основные положения мультиметра:

• OFF —выключение измерительного прибора;
• АСV — замер напряжения переменного типа;
• DСV — замер напряжения постоянного типа;
• АСA — замер уровня переменного тока;
• DСА — замер уровня постоянного тока;
• Ω — замер показателей сопротивления;
• hFЕ — замер транзисторных параметров.

Для замера параметров напряжения переменного типа, мультиметр переключается в положение, обозначаемое «АСV» или «V~».

Как правило, такое положение предполагает значения 200V и 750V. Измерение уровня напряжения постоянного типа осуществляется при переключении тестера в положения, обозначаемые «DСV» или «V». При измерении уровня сопротивления показатели чувствительности могут колебаться от 200 Om до 2 тыс. килоОм, а замеряя постоянное напряжение нужно ориентироваться на параметры чувствительности в пределах 0,2-1,0 тыс Вольт.

Важно помнить, что процедура замера силы тока предполагает последовательное подключение тестера в цепь, а измерение параметров сопротивления и напряжения выполняется при параллельном подключении.

Вставка концов щупов в розетку

Напряжение может иметь переменные или постоянные значения, в соответствии с которыми требуется выбрать оптимальное положение на измерительном приборе. Выбор диапазона не слишком сложный, но чаще всего устанавливаются максимальные значения с постепенным переключением на меньший уровень.

Очень важно проверить правильность выбора гнезд и подключения щупов:

• провод черного цвета нужно установить на клемму, имеющую маркировку «СОM», что обозначает «Минус» или «Земля»;
• провод красного цвета нужно установить на клемму, в маркировке которой присутствует литера «V».

Правила работы с мультиметром

Рядом с регулятором выбора режима тестирования определяются пограничные значения, которые при замерах уровня напряжения в электрической розетке на 220 Вольт должны устанавливаться на деление с маркировкой «750».

Измерительный прибор считается готовым к выполнению замеров, если после установки всех параметров на дисплее появится ноль, а щупы мультиметра вставлены в тестируемую эклектическую розетку.

Показания прибора

Замеры уровня напряжения в электрической сети с переменным током осуществляются вне зависимости от того, какой из щупов измерительного прибора касается фазы, а какой — ноля.

При наличии в электрической розетке напряжения, показатели мультиметра являются неизменными и составляют 220 (+/-) Вольт. При отсутствии в сети напряжения, измерительный прибор покажет на дисплее 0 Вольт.

Аналогичным способом осуществляются замеры постоянного напряжения, но при таком тестировании очень важно щуп с проводом черного цвета устанавливать на «минус», а красный провод — на «плюс».

В этом случае положение регулятора при выборе режима должно быть представлено сектором с маркировкой DСV.

Важно помнить об особенности мультиметра отображать правильные данные замеров, но с отрицательным знаком, при неправильно установленных щупах.

Варистор используется в качестве предохранителя при использовании электроприборов. Но иногда данная деталь может давать сбой. Как проверить варистор мультиметром и как установить прибор, читайте в статье.

Порядок сборки и подключения разных типов люстр описан в следующей статье.

Только правильная организация проверки напряжения тестером позволяет получить максимально точные данные, обнаружить и устранить неполадку в электрической розетке.

Видео на тему

Измерение эффективных значений напряжений и токов

Классические измерения значений напряжения (тока) основаны на понятиях «среднее» и «эффективное». Для усреднения значения функции напряжения V во времени берётся чистая площадь функции, рассчитанная за определённый интервал времени, и делится на этот временно́й интервал:

Причём если значение напряжения (тока) является постоянной или периодической величиной, то его среднее значение не зависит от интервала, в течение которого производится измерение.

С другой стороны, если функция напряжения (тока) растёт без ограничения во времени, среднее значение зависит от интервала измерения и не обязательно будет постоянным, то есть никакого среднего значения в данном случае не существует. К счастью, на практике в мире электротехники значения напряжений и токов не растут безгранично и, следовательно, имеют определимые средние значения. Это является следствием того факта, что источниками реального напряжения (тока), как правило, являются либо батареи с постоянными или медленно (экспоненциально) затухающими значениями токов/напряжений, либо генераторы, имеющие на выходе сигналы в виде ограниченных синусоидальных функций времени, либо сочетания перечисленного. Синусоидальные функции с постоянной амплитудой имеют чистое нулевое среднее значение за интервалы времени, кратные их периоду. Более того, их средние значения могут быть рассчитаны за бесконечное число интервалов, не равных периоду синусоиды. Эти средние значения также будут равны нулю. Но хотя среднее значение ограниченной синусоидальной функции равно нулю, её так называемое эффективное значение нулю не равно. В качестве примера приведём электрические водонагреватели, которые прекрасно работают, будучи запитанными от сети переменного тока с синусоидальным напряжением с нулевыми средними значениями.

Эффективное значение

Эффективное значение симметричных периодических функций напряжения (тока) от времени основано на понятии «нагревательная способность». Рассмотрим тестовую установку, показанную на рис. 1.

Сосуд на рисунке изолирован и заполнен некоторой стабильной жидкостью (например, трансформаторным маслом), способной достичь термодинамического равновесия. Если на внутренний нагреватель сосуда подать ток постоянного напряжения V_x, температура жидкости станет подниматься. В какой-то момент будет достигнуто состояние, при котором электрическая энергия, подаваемая на нагреватель в этом сосуде, будет равна потере энергии (тепла), и жидкость сосуда приобретёт равновесную температуру T_x градусов.

Заменим в этом экспериментальном сценарии источник постоянного напряжения V_x на источник с периодически изменяющимся во времени напряжением. Тогда через некоторое время T_final снова будет достигнуто тепловое равновесие. Если это условие равновесия устанавливает ту же температуру T_x, которая была достигнута ранее с приложенным напряжением постоянного тока V_x, то можно сказать, что эффективное значение этой изменяющейся во времени функции равно V_x.

Отсюда и определение эффективного значения, которое иллюстрирует формула (2):

Здесь R – сопротивление. Если V(t) – периодическая функция времени с периодом T_p, а T_final – целое число, умноженное на период (n × T_p), то интеграл по T_final будет просто n-кратным интегралом по T_p. Результаты применения этих соображений приведены в формуле (3):

­Формула (3) показывает, что эффективная эквивалентная теплопроизводительность ограниченной периодической функции напряжения (тока) может быть определена за один период. Это уравнение и есть представление действующего, или среднеквадратического значения электрического тока (Root Mean Square). Отсюда и происходит общеизвестная аббревиатура RMS.

Примеры использования формулы RMS

Прямое применение формулы (3) для распространённых случаев даёт следующие результаты.

Примечание. Приведённые примеры иллюстрируют, что среднеквадратическое значение определяется формой периодической функции. Для вычисления среднеквадратического значения часто ошибочно используется значение пика (гребня) функции напряжения (тока) во времени, делённое на 2. Этот метод может привести к ошибкам, и его определённо следует избегать.

Эффективные значения сложных функций

Чрезвычайно полезным для определения среднеквадратических значений фактом является то, что любая ограниченная во времени периодическая функция может быть выражена в виде суммы некоего постоянного значения и набора синусоид, представляющих гармонический спектр сложного колебания (преобразование Фурье).

где t – текущее время; ω_n=2π/T × n; T – длительность периода периодической функции; A_n, B_n – амплитудные коэффициенты Фурье; A₀ – постоянная составляющая периодического сигнала.
Если этот ряд подставить в интегральное выражение формулы для RMS, получаем следующее:

где F_n – амплитуда n-й гармоники.

Практические соображения

На рис. 2 показаны результирующие кривые, образованные сложением двух синусоид: одной с частотой 60 Гц и второй с частотой 180 Гц. Кривая 1 соответствует нулевому сдвигу фаз между синусоидами, а кривая 2 – сдвигу фаз 90°.

Кривая 1: V(t)=170×sin(377×t)+50×sin(1131×t).
Кривая 2: V(t)=170×sin(377×t)+50×cos(1131×t).

Форма результирующей кривой определяется гармониками фазы и частоты.

В промышленных электросетях часто присутствуют гармоники, влияющие на форму волны и её пиковые значения.
Например, кривая 2 типична для токов намагничивания в трансформаторах и двигателях при частоте 60 Гц. В недорогих устройствах для измерения среднеквадратических значений часто используются выпрямители, которые фиксируют пиковое значение, просто умножаемое затем на 0,707 и отображаемое как среднеквадратическое значение. Очевидно, что в некоторых случаях этот метод может дать ошибочные показания RMS. В этом примере использование формулы V_p/√2 явно даёт неверные результаты:

для кривой 1 получаем: 203 × 0,707 = 144 В, что не является истинным среднеквадратическим значением;
для кривой 2 получаем: 155 × 0,707 = 110 В, что также не является истинным среднеквадратическим значением.

Правильным среднеквадратическим значением для обеих этих составных функций будет следующее:

Таблица 1 иллюстрирует два примера вычислений RMS с использованием индивидуальных коэффициентов Фурье и формулы (5). Первым примером является выпрямленная двухполупериодным выпрямителем синусоида с пиком 1 В. Обратите внимание, что для функции двухполупериодного выпрямления измерительному устройству, необходимому для получения показаний RMS с погрешностью 0,01%, требуется полоса пропускания, захватывающая пятую гармонику, и разрешение 10 мВ.

Другой пример, проиллюстрированный таблицей 1, представляет собой пилообразную функцию напряжения 1 В.

В этом примере измерительному устройству, необходимому для получения показаний RMS с погрешностью 0,3%, требуется полоса пропускания, захватывающая двадцать пятую гармонику, и разрешение 10 мВ.

В целях иллюстрации предположим, что пульсации переменного тока на выходе выпрямителя могут быть аппроксимированы пилообразной функцией. В табл. 1 показано, что для измерения среднеквадратических пульсаций переменного тока с пиковыми значениями 10 мВ на выходе выпрямленной синусоиды частотой 20 кГц с погрешностью 0,3% измерительное устройство должно иметь полосу пропускания более 500 кГц и разрешение для фиксации уровней напряжения 40 дБ (100 мкВ). Этот пример ясно показывает, что на точность измерения истинного среднеквадратического значения чрезвычайно сильно влияют форма измеряемого сигнала, ширина полосы пропускания и разрешение.

Любое устройство измерения истинного среднеквадратического значения должно быть способно точно реализовать формулу (3). Тонкость этого утверждения состоит в том, что электронная реализация формулы (3) требует, чтобы устройство имело очень широкую полосу пропускания и было способно распознавать малые измеряемые величины.

Пик-коэффициент

Ещё одним показателем качества источника питания, часто используемым для описания периодической временно́й функции напряжения (тока), является пик-коэффициент, или пик-фактор (Crest Factor – CF). Это показатель, характеризующий способность источника питания питать нелинейную нагрузку, потребляющую импульсный ток. Пик-коэффициент для конкретной формы волны определяется как пиковое значение, делённое на среднеквадратическое значение:

Для ранее приведённых типовых случаев RMS можно вычислить и CF:

1. Чистая синусоида: CF=√2
2. Меандр: CF = 1.
3. Несимметричная периодическая импульсная волна со спадами D: CF=1/√D
4. Симметричная периодическая треугольная волна: CF=√3
5. Выпрямленная двухполупериодным выпрямителем синусоида: CF=√2
6. Выпрямленная однополупериодным выпрямителем синусоида: CF=2.

Для рис. 2 получаем:
кривая 1: CF = 1,62;
кривая 2: CF = 1,24.

Измерительные устройства Dataforth RMS

Итак, для качественных измерений среднеквадратических значений требуются измерительные приборы, которые точно реализуют уравнение среднеквадратического значения. Эти устройства должны иметь широкую полосу пропускания и хорошее разрешение для сигналов низкого уровня, что позволяет им поддерживать измерения при высоких значениях пик-коэффициентов. Компания Dataforth разработала два продукта, удовлетворяющих этим требованиям, – True RMS-модули ввода SCM5B33 (рис. 3) и DSCA33 (рис. 4). Оба этих продукта обеспечивают гальваническую изоляцию 1500 В между входом и выходом. SCM5B33 – это съёмный панельный модуль, а DSCA33 – устройство, предназначенное для монтажа на DIN-рейку. Каждый из них обеспечивает один канал входа переменного тока, значение которого преобразуется в истинное среднеквадратическое значение постоянного тока, фильтруется, гальванически развязывается, усиливается и преобразуется в выходной сигнал напряжения или тока.

Модуль SCM5B33

Модуль ввода SCM5B33 True RMS (рис. 5) обеспечивает один канал входа переменного тока, который преобразуется в стандартное выходное напряжение или ток процесса.

Модули SCM5B содержат полностью изолированную со стороны компьютера цепь, на которую может быть подано до ±50 В относительно общего провода (контакт 16). Эта полная изоляция означает, что для правильной работы выхода не требуется никакого соединения между общим входом/выходом и общим питанием. При желании выход модуля можно сделать включённым постоянно, просто подключив контакт разрешения чтения 22 к общему проводу ввода/вывода (контакт 19).

Входной сигнал напряжения или тока с полевой стороны обрабатывается предварительным усилителем и преобразователем среднеквадратических значений на полевой стороне изолирующего барьера. Преобразованный в постоянный ток сигнал затем гальванически развязывается запатентованной схемой и передаётся через трансформаторный изолирующий барьер, подавляющий передачу синфазных пиков и выбросов. Схема на стороне компьютера восстанавливает сигнал и преобразует его к стандартному выходному уровню. Модули питаются от +5 В постоянного тока ±5%.

Для моделей с токовым выходом требуется внешний источник питания с согласованным напряжением от 14 до 48 В постоянного тока. Подключение с последовательной нагрузкой осуществляется между контактом 20 (+) и контактом 19 (–).

Основные характеристики модуля

• Измерение напряжения RMS (0…300 В) или тока (0…5 А).
• Предназначен для стандартной работы с частотами от 45 до 1000 Гц (расширенный диапазон до 20 кГц).
• Совместим со стандартными трансформаторами тока и потенциальными трансформаторами.
• Отраслевые стандарты выхода: 0…1, 0…20, 4…20 мА, 0…5 или 0…10 В постоянного тока.
• Точность ±0,25%, калибруется на производстве.
• Гальваническая изоляция на основе трансформатора 1500 В (среднеквадратическое значение).
• Защита от перегрузки по входу до 480 В макс. (пиковый и постоянный ток) или 10 А RMS непрерывно.
• Сертификаты ANSI/IEEE C37.90.1-1989, CSA, FM.

Модуль DSCA33

Модуль ввода DSCA33 True RMS (рис. 6) по всем основным характеристикам идентичен SCM5B33. Отличие состоит в его конструктиве, оптимизированном для размещения на DIN-рейке.

Модули DSCA33 обладают превосходной стабильностью во времени и не требуют повторной калибровки, однако в ситуациях, когда необходима точная настройка, это можно сделать вручную. Регулировки выполняются с помощью потенциометров, расположенных под этикеткой на передней панели, и не являются интерактивными.

Заключение

Итак, мы увидели, что измерить и рассчитать действующее значение тока или напряжения в условиях нестабильных показателей сетей реального производства не так-то просто: для этого требуется привлечение довольно сложного математического аппарата либо использование готовых качественных измерительных модулей из разряда рассмотренных в этой статье. Второе, разумеется, будет более практичным и простым решением. Что же касается надёжности и качества этих модулей Dataforth, то можно отметить их широкий диапазон рабочих температур –40…+80°C, малую погрешность измерений (класс точности 0,2), как для синусоидальных, так и для несинусоидальных токов, а также соответствие требованиям директивы 2014/34/EU (ATEX) для взрывозащищённого оборудования. ●

Статья подготовлена по материалам компании Dataforth

E-mail: [email protected]

Измерение напряжения переменного тока с помощью адаптера питания переменного тока — документация OpenEnergyMonitor 0.0.1

Измерение напряжения переменного тока необходимо для расчета активной мощности, полной мощности и коэффициента мощности. Это измерение можно выполнить безопасно (не требуя работы с высоким напряжением) с помощью адаптера питания от переменного тока к переменному. Трансформатор в адаптере обеспечивает изоляцию от сети высокого напряжения.

На этой странице кратко описана электроника, необходимая для сопряжения адаптера питания переменного тока с Arduino.

Как и в случае измерения тока с помощью датчика ТТ, основная задача электроники формирования сигнала, описанной ниже, состоит в том, чтобы настроить выход адаптера переменного тока так, чтобы он соответствовал требованиям аналоговых входов Arduino: положительное напряжение между 0 В и опорное напряжение АЦП (обычно 5 В или 3,3 В — emontx).

Доступны адаптеры переменного тока

переменного тока для различных номиналов напряжения. Первое, что важно знать, это номинальное напряжение вашего адаптера. Мы составили справочный список основных адаптеров переменного напряжения, которые мы использовали (мы стандартизировали 9V RMS-адаптер).

Выходной сигнал адаптера переменного тока имеет форму, близкую к синусоидальной. Если у вас есть адаптер питания 9 В (RMS), положительный пик напряжения будет 12,7 В, отрицательный пик -12,7 В. Однако из-за плохой стабилизации напряжения с этим типом адаптера, когда адаптер не нагружен (как в этом случае), выходное напряжение часто составляет 10-12 В (среднеквадратичное значение), что дает пиковое напряжение 14-17 В. Выходное напряжение трансформатора пропорционально входному напряжению переменного тока, см. ниже примечания о сетевом напряжении в Великобритании.

Электроника формирования сигнала должна преобразовывать выходной сигнал адаптера в сигнал с положительным пиковым напряжением менее 5 В (3,3 В для emonTx) и отрицательным пиковым напряжением более 0 В.

Итак, нам нужно:

1. масштаб   вниз осциллограмма и

2. добавьте смещение , чтобы не было отрицательной составляющей.

Форма сигнала может быть уменьшена с помощью делителя напряжения, подключенного к клеммам адаптера, а смещение (смещение) может быть добавлено с помощью источника напряжения, созданного другим делителем напряжения, подключенным к источнику питания Arduino (таким же образом мы добавили смещения для схемы измерения тока).

Вот принципиальная схема и кривые напряжения:

Резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения, который снижает напряжение переменного тока адаптера питания. Резисторы R3 и R4 обеспечивают напряжение смещения. Конденсатор C1 обеспечивает низкоомный путь к земле для сигнала переменного тока. Значение не является критическим, от 1 мкФ до 10 мкФ будет удовлетворительным.

R1 и R2 должны быть выбраны так, чтобы выходное пиковое напряжение составляло ~1 В. Для адаптера AC-AC с 9Выход V RMS, подойдет комбинация резисторов 10 кОм для R1 и 100 кОм для R2:

 пиковое_напряжение_выход = R1 / (R1 + R2) x пиковое_напряжение_вход =
10 кОм / (10 кОм + 100 кОм) х 12,7 В = 1,15 В 

Смещение напряжения, обеспечиваемое резисторами R3 и R4, должно составлять половину напряжения питания Arduino. Таким образом, R3 и R4 должны иметь одинаковое сопротивление. Более высокое сопротивление снижает потребление энергии. Для emonTx с батарейным питанием, где важно низкое энергопотребление, мы используем резисторы 470k для R3 и R4.

Если Arduino работает при напряжении 5 В, результирующий сигнал имеет положительный пик 2,5 В + 1,15 В = 3,65 В и отрицательный пик 1,35 В, что удовлетворяет требованиям аналогового входного напряжения Arduino. Это также оставляет некоторый «запас» для минимизации риска повышенного или пониженного напряжения.

Комбинация 10k и 100k R1 и R2 отлично работает для emonTx с питанием 3,3 В, с положительным пиком 2,8 В и отрицательным пиком 0,5 В.

Если вам нужна подробная информация о том, как рассчитать оптимальные значения для компонентов с учетом допусков компонентов, см. эту страницу.

Эскиз Ардуино

Чтобы использовать приведенную выше схему вместе с измерением тока для измерения активной мощности, полной мощности, коэффициента мощности, Vrms и Irms, загрузите скетч Arduino, подробно описанный здесь: Эскиз Arduino — напряжение и ток

Улучшение качества источника смещения

Этот относительно простой источник смещения напряжения имеет некоторые ограничения. См. Buffered Voltage Bias для получения информации о схеме, обеспечивающей повышенную производительность.

Примечания по ограничениям сетевого напряжения

Стандартное бытовое электропитание для Европы составляет 230 В ± 10 %, что дает нижний предел 207 В и верхний предел 253 В. В соответствии с BS 7671 допустимо падение напряжения в пределах установки 5 %, что дайте нижний предел 195,5 В. Стандарт Великобритании до гармонизации составлял 240 В ± 6 %, что дает верхний предел 254,4 В.

Несмотря на то, что в настоящее время номинальным стандартом в Великобритании является 230 В, система электропитания в целом не регулировалась, и центральное напряжение составляет около 240 В.

Спасибо Роберту Уоллу за обобщение довольно запутанных стандартов, касающихся напряжения сети Великобритании.

Во всей Европе, Африке, Азии, Австралии, Новой Зеландии и большей части Южной Америки используйте электропитание с напряжением в пределах 6 % от 230 В. Для США требования к питанию находятся в пределах 5 % от 240 В (это на счетчике – NEC допускает еще 5-процентное снижение до емкостей в соответствии с 210. 19(A) и 215.2(A)(1)).

https://en.wikipedia.org/wiki/Mains_electricity_by_country

Как измерять напряжение, ток и мощность

Трансформаторы тока (ТТ)

Трансформаторы тока (ТТ) — это датчики, используемые для линейного понижения тока, проходящего через датчик, до более низкого уровня, совместимого с измерительной аппаратурой. Сердечник трансформатора тока имеет тороидальную или кольцевую форму с отверстием в центре. Проволока обвивается вокруг сердечника, образуя вторичную обмотку, и закрывается кожухом или пластиковым кожухом. Количество проволочных витков вокруг сердечника определяет коэффициент понижения, или коэффициент ТТ, между током в измеряемой линии (первичный) и выходным током, подключенным к контрольно-измерительным приборам (вторичный). Измеряемый провод нагрузки пропускается через отверстие в центре трансформатора тока. Пример: ТТ с соотношением 500:5 означает, что нагрузка 500 ARMS на основной линии приведет к выходу 5 ARMS на вторичном трансформаторе тока. Прибор будет измерять 5 ARMS на клеммах и может применять коэффициент масштабирования, введенный пользователем, для отображения полных 500 ARMS. ТТ указывается с номинальным значением, но часто указана точность более 100% от номинальной. Трансформаторы тока могут быть с разъемным сердечником или сплошным сердечником. ТТ с разъемным сердечником имеют открытый шарнир или съемную секцию, чтобы установщик мог подключить ТТ к проводу нагрузки без физического отсоединения измеряемого провода нагрузки.

Предупреждение о безопасности. Несмотря на то, что CT может физически подключаться к установленной линии, перед установкой CT необходимо безопасно отключить питание. Открытые соединения вторичной обмотки при подаче питания на первичную обмотку могут привести к чрезвычайно опасным потенциалам напряжения.

Опции ТТ при покупке включают номинальный диапазон, диаметр отверстия, разъемный/сплошной сердечник, тип выхода (напряжение/ток) и выходной диапазон (0,333 ВСКЗ, ±10 В, 1 СКЗ, 5 СКЗ и т. д.). Поставщики CT часто могут настроить датчик для конкретных нужд, таких как входной или выходной диапазон.

 

 

 

Рис. 5. ТТ с разъемным сердечником обычно имеют петлю или съемную секцию для установки вокруг линии без физического демонтажа, хотя питание все равно должно быть отключено. (Изображение предоставлено Magnelab)

Рис. 6. ТТ со сплошным сердечником дешевле, но для его установки в уже работающих цепях может потребоваться больше труда.
(Изображение предоставлено Magnelab)

Полоса пропускания для измерения ТТ

Полоса пропускания от 1 кГц до 2 кГц достаточна для большинства приложений по обеспечению качества электроэнергии в цепях переменного тока. Для приложений с более высокой частотой подключайтесь напрямую к NI 9246 или NI 9247 для полосы пропускания до 24 кГц или выбирайте более дорогие высокочастотные трансформаторы тока. Все модули, перечисленные в таблице выше, имеют полосу пропускания приблизительно 24 кГц для сигналов, подключенных напрямую. Высокочастотные ТТ более специализированы и имеют характеристики полосы пропускания в диапазоне сотен МГц. NI 9215, NI 9222 и NI 9223 измерительных модуля с частотами дискретизации от 100 квыб/с/канал до 1 Мвыб/с/канал при 16-битном разрешении для высокочастотных измерений.

Для высокочастотных измерений, выходящих за рамки возможностей NI 9223, NI рекомендует осциллограф или дигитайзер для PXI, предназначенный для лабораторных, исследовательских и испытательных систем.

 

Измерение постоянного тока

Трансформаторы тока не измеряют постоянный ток или составляющую постоянного смещения сигнала переменного тока. Для большинства приложений переменного тока в этом нет необходимости. Когда необходимо измерение постоянного тока, NI 9227 имеет встроенные калиброванные шунты и может измерять постоянный ток до 5 Ампер. Для измерения постоянного тока более 5 А используется шунт для измерения тока большой мощности (см. ниже) или датчик Холла (см. ниже), подключенный к соответствующему измерительному модулю.

 

Катушки Роговского

Катушки Роговского, иногда называемые «канатными ТТ», представляют собой еще один вариант датчиков для измерения тока в линии. Катушки Роговского похожи тем, что они наматываются на провод нагрузки, но они гибкие, имеют гораздо большее отверстие, чем стандартные трансформаторы тока, и принцип измерения другой. Катушки Роговского индуцируют напряжение, пропорциональное скорости изменения тока, и поэтому требуют в цепи интегратора преобразования в пропорциональный ток. Интегратор представляет собой отдельный блок/компонент, который обычно монтируется на панель или на DIN-рейку, требует источника питания постоянного тока и выводит на приборы сигналы низкого напряжения или тока. Размер и гибкость поясов Роговского делают их хорошо подходящими для замыкания на большие шины, которые можно найти в коммерческих зданиях или на заводах, особенно когда они уже построены, а измерение мощности добавлено в качестве модернизации, но они дороже, чем ТТ с сопоставимым входом. диапазон.

Рис. 7. Для катушек Роговского требуется внешнее питание, интегрирующая схема (расположена в черном монтажном корпусе на изображении выше) и они дороже, чем типичные ТТ со сплошным/разъемным сердечником, но обеспечивают быструю фазовую характеристику и подходят для модернизации установках и шинах больших размеров благодаря их большому гибкому отверстию. (Изображение предоставлено Magnelab)

Датчики Холла

Датчики Холла основаны на «эффекте Холла», названном в честь Эдвина Холла, когда ток, протекающий через полупроводник, расположенный перпендикулярно магнитному полю, генерирует потенциал напряжения на полупроводнике материал. Для целей измерения тока схема на эффекте Холла размещается в сердечнике перпендикулярно магнитному полю и выдает напряжение, масштабированное к текущей нагрузке в измеряемой линии. ТТ на эффекте Холла обычно имеют лучшую частотную характеристику и могут измерять смещение постоянного тока, но они дороже, требуют питания и могут быть подвержены температурному дрейфу.

Рис. 8. Датчики на эффекте Холла имеют чувствительную цепь, перпендикулярную магнитному полю, и требуют питания. Датчики на эффекте Холла не имеют ограничений по насыщению, как ТТ, и могут измерять постоянные токи, но они более дорогие.

 

Резисторы токовых шунтов

Шунты для измерения тока или токовые шунтирующие резисторы — это резисторы, помещаемые в цепь с целью измерения тока, протекающего через шунт. Это довольно распространенные электрические компоненты, и они существуют для различных применений. Размер шунта будет основан на диапазоне измеряемого тока, диапазоне выходного сигнала и мощности, протекающей по цепи. Для большей точности доступны более дорогие прецизионные резисторы. Шунты не наматываются на провод цепи и размещаются на линии как компонент. Это устраняет изолирующий барьер между измеряемой цепью и измерительным оборудованием и может усложнить установку по сравнению с трансформатором тока или поясом Роговского. Однако шунты могут измерять постоянные токи, имеют лучшую частотную характеристику и лучшую фазовую характеристику.