Малогабаритные трансформаторы тока с выходом 5а
В настоящее время выпускается масса цифровых приборов с пределом измерения по току 5а или 1а. Соответственно, для измерения больших токов, требуются трансформаторы тока, преобразующие этот ток в выходной 5а или 1а. Существует масса недорогих измерительных трансформаторов тока предназначенных для этих целей, но зачастую их размеры и вес затрудняют монтаж в небольших боксах. Об этом мы уже писали (см. недорогие трансформаторы тока для технического учета)
Специально, для примений в условиях стесненного места, когда габариты и масса выходят на первый план, нами выпускаются малогабаритные трансформаторы тока, в частности трансформаторы тока серии Т112С, предназначенные для организации технического учета или контроля в условиях плотного монтажа. На настоящий момент существует две модификации трансформаторов Т112С — для монтажа на кабель (с гибкими выводами) и для монтажа на DIN рейку (с креплением и клеммником).
Габаритные размеры и назначения выводов трансформаторов Т112С для монтажа на DIN рейку приведены на рис 1, внешний вид на фото 1, для монтажа на кабель — на фото 2. Характеристики трансформаторов Т112С приведены в табл. 1
Трансформаторы отличаются малыми габаритами и весом (40х40х40мм с отв. 11мм, вес 120гр) при достаточно высокой точности. Максимальная развиваемая мощность в классе точности достигает 0.5вт (для 5А) или 0,3вт (для 1А), что достаточно для подключения практически ко всем современным цифровым приборам.
Габариты трансформаторов для установки на DIN рейку практически не выходят за пределы DIN рейки, занимая при этом 2DIN, а подключение к приборам производится через разъемный клеммник, что позволяет устанавливать DIN рейки практически вплотную, для повышения плотности установки тр-ров. Например, в боксе на 8 DIN можно установить 8 тр-ров тока, при установке 2-х реек вместо одной. Трансформаторы не подлежат поверке весь срок службы, относятся к неремонтируемым и легко меняются.
Трансформаторы тока имеют номинальный выходной ток 5А или 1А, В таблице приведены данные для трансформаторов с выходом 5А(1А)
Миниатюрные недорогие трансформаторы тока кл. 0.5s для технического учета и контроля
В конструкцию трансформатора с выходом 5А входит кабель подключения ШВВП2×2.5 длинной до 1м. (длина кабеля в мм указывается при заказе вместо параметра «хх»). Трансформаторы имеют окно для контролируемого провода 11-14мм, что достаточно для установки на провода до 40мм2 без снятия с них изоляции. Крепление токового трансформатора на контролируемом проводе производится либо подтяжкой провода к внутренней стенке трансформатора нейлоновой стяжкой, либо с подмоткой изоленты на провод и посадкой в натяг. Вес трансформаторов невелик (100-130гр с учетом провода 1м) и не оказывает серьезных механических напряжений в измеряемом проводе.
Схема включения трансформаторов стандартная и приведена на рис.1.
В таблице представлены далеко не все трансформаторы, выпускаемые для подключения к приборам 5/1а. Есть трансформаторы с большими отверстиями, большими токами и т.д. Кроме того, есть масса трансформаторов предназначенных не для учета, с более слабыми метрологическими характеристиками, и которые можно также задействовать для своих нужд, например для индикации или контроля системами автоматики, а также для непосредственного подключения стрелочных амперметров переменного тока с током полного отклонения 5а, например как на фото 4.
Такие трансформаторы имеют вполне приличную точность, которой достаточно для стрелочных амперметров, особенно учитывая их нелинейную шкалу (фото 5).
Коль скоро мы коснулись стрелочных приборов, не могу не отметить тот факт, что магнитоэлектрическая система амперметров переменного тока требует очень большой ток полного отклонения (150-250а*в), что приводит к росту внутреннего сопротивления измерительной головки и загоняет токовый трансформатор в очень неприятную для него область работы. Это требует серьезного запаса по мощности, что сказывается на габаритах трансформатора.
Для работы со стрелочными приборами гораздо эффективнее использовать миллиамперметры постоянного тока. Они не требуют большой мощности, имею линейную шкалу. Заводы-изготовители делают шкалу на любые токи при заказе миллиамперметра. Для правильной работы с ними нужен только выпрямитель и дополнительный шунт. Он может быть интегрирован в трансформатор, выполнен в виде наружного блока или смонтирован непосредственно на миллиамперметре. Например, как это сделано на фото 6 для работы трансформатора ТТ40 с входным током до 200А на миллиамперметр с током полного отклонения 1мА.
Благодаря высокому коэффициенту трансформации, трансформатор тока ТТ40 имеет высокую точность и линейность. При этом он обладает высоким током насыщения при весьма скромных габаритах. Рассчитать параметры дополнительного шунта несложно. Как это сделать — можно почитать в небольшой статье п.1.2.
В принципе, предприятие обладает всеми необходимыми инструментами (технологиями, материалами и т.д.), которые позволяют выпускать даже единичные экземпляры трансформаторов по уникальным требованиям и с весьма скромным бюджетом. Практически любые токи, диаметры под силовой кабель, степень защиты и т.д. Денег за разработку мы не просим. Мы считаем, что накапливаемая таким образом база знаний позволяет предлагать потребителям именно востребованный продукт. Зачастую у нас уже есть готовые решения даже для самых хитромудрых проектов. Просто невозможно перегружать дальше и так перегруженный информацией сайт. Кроме того, иногда, наши уже готовые решения оказываются даже лучше того что просят.
Не стесняйтесь обращаться в тех. поддержку, задавайте вопросы в произвольной форме по электронной почте, сбрасывайте техническое задание, можете просто обрисовать поставленную задачу.
Учтите, на сайте представлена только малая часть изготавливаемых трансформаторов, еще меньше их в публикуемом прайсе! Наши специалисты обязательно помогут Вам в правильном выборе.
Измерительные трансформаторы напряжения
Малогабаритные измерительные трансформаторы напряжения ТН3-хх/уу исп.А предназначены для работы в цепях переменного тока и имеют линейную передаточную характеристику во всем диапазоне входных напряжений.
Выпускаются в соответствии с техническими требованиями ЮНШИ.671221.002 ТТ
Для измерения цепей напряжением 100-110В рекомендуем применять трансформаторы ТН3-200/0,4В исп.А, ТН3-200/4В исп.А, а для 220В — ТН3-300/1В исп.А. Если заявленные характеристики не устраивают — возможны модификации как по входному, так и по выходному напряжению.
Для всех измерительных трансформаторов напряжения ТН3-хх/уу исп.А выполняются общие требования:
- максимальный перегрев трансформатора при одиночном воздействии испытательного напряжения 4*Uном. (но не более 1 кВ) в течении 1 сек. не должен приводить к перегреву первичной обмотки свыше 75 °C и выходу трансформатора из строя.
- диапазон измеряемых входных напряжений (с учетом перегрузок) должен лежать в пределах 0,05-1,1 Uном.
- входное напряжение Uном (параметр хх) не может превышать 360В, выходное напряжение Uвых (параметр уу) не может превышать 4В (рекомендуется 0,4; 1В).
- измерительные цепи подлежат обязательной калибровке в одной точке для исключения влияния статической погрешности коэфф. трансформации трансформатора. При измерении мощности допускается калибровку проводить по одному из каналов (тока или напряжения) для исключения статических погрешностей обоих каналов одновременно.
- ток холостого хода трансформатора при Uном. не превышает 3 мА
- трансформаторы выпускаются только по заказу, их свободные остатки, включая образцы, на складе могут отсутствовать.
- средний срок изготовления трансформаторов в количествах до 100 шт. составляет от 2-х до 3-х недель, свыше — 5-6 недель.
- расчет и согласование характеристик трансформаторов осуществляется бесплатно на этапе формирования заказа.
- не допускается работа трансформатора при напряжениях, превышающих U ном., а также при однополярном входном напряжении амплитудой свыше 0,3 Uном.
- габаритные и присоединительные размеры измерительного трансформатора напряжения ТН3-хх/уу (исп. А) указаны на рис.1, внешний вид на фото 1.
В целом передаточная характеристика трансформатора ТН3-хх/уу весьма линейна, что видно на примере ТН-200/0,4 (см рис.2), однако некоторая нелинейность все-же присутствует. Неравномерность передаточной характеристики трансформаторов тока на сердечниках из электротехнической стали обусловлена зависимостью магнитной проницаемости сердечника от напряженности магнитного поля в нем и не может быть абсолютно скомпенсирована конструкцией трансформатора. Характер неравномерности передаточной характеристики отображен на рис.3 на примере ТН3-200/0,4 . На графике приведен наихудший вариант, реальные величины погрешностей являются индивидуальными для каждого трансформатора и могут меняться в зависимости от времени и температуры.
Как видно из рисунка, максимальные искажения по амплитуде и фазе вносятся в областях малого входного напряжения, минимальные — в зоне номинального напряжения. Поэтому не рекомендуется применять трансформаторы на магнитопроводах из электротехнической стали для снятия измерительной информации на малых напряжениях. Данные графики не учитывают статическую погрешность коэффициента передачи трансформатора. Однако статическую погрешность можно легко компенсировать при калибровке канала измерения при номинальном входном напряжении (входным делителем).
Если возникают затруднения при определении параметров трансформатора, или указанные характеристики не устраивают — рекомендуем обратиться к нам с запросом по электронной почте . В запросе обязательно укажите параметры которые для Вас важны. Можете просто объяснить задачу, которая перед Вами стоит. В этом случае мы обеспечим Вас
Фото 1. — Внешний вид трансформатора ТН3-хх/уу исп.А
Рис 1. — Габаритные и присоединительные размеры трансформатора ТН3-хх/уу исп.
Рис 2. — Зависимость выходного напряжения от входного у трансформатора ТН3-200/0,4
Рис 3. — Зависимость точностных характеристик трансформатора ТН3-200/0,4 (амплитудная неравномерность в %, угловая — в град.)
Токовые трансформаторы (измерительные трансформаторы тока) Т03
Назначение трансформаторов
Токовые трансформаторы (измерительные трансформаторы тока) Т03 предназначены для работы в цепях переменного тока и имеют линейную передаточную характеристику во всем диапазоне входных токов.
Токовые трансформаторы Т03 разработаны для применения в составе электронных счетчиков электроэнергии, устройствах измерения, контроля, защиты и управления с последующей калибровкой в составе изделия.
Группа общего применения (точные со слабым DC иммунитетом) предназначена для работы в цепях переменного тока 10-200Гц с невысоким уровнем подмагничивания и пригодна для построения систем измерения с точностью 0,5-1% при калибровке в одной точке. Имеет существенный спад АЧХ на частотах свыше 250 Гц. Широко применяется.
Группа АС предназначена для работы в условиях отсутствия подмагничивания и и пригодна для построения измерительных систем с точностью 0,2 — 0,5% на частотах 10-10000 Гц при калибровке в одной точке.
Группа ДС0 предназначена для работы в цепях переменного тока 10-10000 Гц с высоким уровнем подмагничивания и пригодна для построения измерительных систем с точностью 1% при калибровке в одной точке. Требует установки RC цепочки для коррекции начального фазового сдвига.
Группа ДС предназначены для работы в цепях переменного тока 10-1000 Гц с высоким уровнем подмагничивания и пригодна для построения измерительных систем с точностью 1-2% при калибровке в одной точке. Требует установки RC цепочки для коррекции начального фазового сдвига.
Скачать полное описание
Условное обозначение трансформатора
Условное обозначение трансформатора Т03yy-zz-mm-X/Y(Z), где:
- yy — точные со слабым DC иммунитетом; АС — особоточные без DC иммунитета; ДС — точные с DC иммунитетом; ДС0 — особоточные с DC иммунитетом;
- zz — максимальный ток применения при выходном напряжении на нагрузочном резисторе 0.3 В;
- mm — длина гибких выводов трансформатора в мм., 00 — жесткие вывода;
- X — Исполнение: К — корпусное не герметизированное; Т — бескорпусное с изоляцией термоусадочной трубкой; З — герметизированное заливкой компаундом;
- Y — Характеристики первичного витка. Формат записи: ток, форма, подключение, межцентральное расстояние, например:
50М4-21: прямоугольная шина на 50 А, с проушинами под винт М4, межцентровым расстоянием 21 мм;
100-16: прямоугольная шина на 100 А с межцентральным расстоянием 16 мм;
25к-16: круглая шина на ток 25 А с межцентральным расстоянием 16 мм; - Z — коэффициент трансформации: необязательный парметр. Формат записи: (1:2500), где 1 — кол-во витков первичной обмотки, 2500 — кол-во витков вторичной обмотки.
Пример условного обозначения трансформатора для заказа: трансформатор Т03АС-40А-90-К/0 (1:2500)
Пример внесения трансформатора в КД: трансформатор Т03АС-40А-90-К/0 ЮНШИ.671221.001 ТТ
Основные технические характеристики
Диапазон рабочих температур: -40…+85 °C
Основные электрические характеристики представлены в таблицах ниже.
Трансформаторы точные без DC иммунитета
Обобщенные характеристики |
Единицы измерения |
Т03-90А |
Т03-120А |
Т03-160А |
|---|---|---|---|---|
| Ток применения, не более | А | 90А | 120А | 160А |
| Неравномерность амплитудной погрешности, не больше | % | ±0,3 | ±0,25 | ±0,22 |
| Неравномерность угловой погрешности, не более | град | -0,2 | -0,16 | -0,13 |
| Угловая погрешность, не более | град | 0,24 | 0,19 | 0,15 |
| Амплитудный ток насыщения, не менее | А | 150А | 190А | 230А |
| Собственная индуктивность, не менее | Гн | 80 | 80 | 80 |
| Rобм, +-10% | Ом | 110 | 85 | 65 |
| ЭДС, не менее | В | 6,3 | 6,3 | 6,3 |
| Максимальный ЭДС, не менее | В | 7,3 | 7,3 | 7,3 |
| Rн, рекомендуемое | Ом | 10 | 6 | 6 |
| Конструктивное исполнение | К/Т/З | К/Т | К/Т |
Трансформаторы особо точные без DC иммунитета
Обобщенные характеристики |
Единицы измерения |
Т03-АС-30А |
Т03-АС-50А |
|---|---|---|---|
| Ток применения, не более | А | 30А | 50А |
| Неравномерность амплитудной погрешности, не больше | % | ±0,1 | ±0,06 |
| Неравномерность угловой погрешности, не более | град | -0,06 | -0,04 |
| Угловая погрешность, не более | град | 0,1 | 0,06 |
| Амплитудный ток насыщения, не менее | А | 50А | 70А |
| Собственная индуктивность, не менее | Гн | 210 | 210 |
| Rобм, +-10% | Ом | 110 | 65 |
| ЭДС, не менее | В | 2,3 | 2,3 |
| Максимальный ЭДС, не менее | В | 2,9 | 2,9 |
| Rн, рекомендуемое | Ом | 10 | 10 |
| Конструктивное исполнение | К/Т/З | К/Т |
Трансформаторы точные с DC иммунитетом
Обобщенные характеристики |
Единицы измерения |
Т03-ДС-60А |
Т03-ДС-100А |
|---|---|---|---|
| Ток применения, не более | А | 60А | 100А |
| Неравномерность амплитудной погрешности, не больше | % | -1,6 | -1,1 |
| Неравномерность угловой погрешности, не более | град | -0,81 | -0,6 |
| Угловая погрешность, не более | град | 4,85 | 3,8 |
| Амплитудный ток насыщения, не менее | А | 180А | 220А |
| Собственная индуктивность, не менее | Гн | 3,5 | 3,5 |
| Rобм, +-10% | Ом | 85 | 65 |
| ЭДС, не менее | В | 5,8 | 5,8 |
| Максимальный ЭДС, не менее | В | 11 | 11 |
| Rн, рекомендуемое | Ом | 10 | 4 |
| Конструктивное исполнение | К/Т | К/Т |
Трансформаторы особо точные с DC иммунитетом
Обобщенные характеристики |
Единицы измерения |
Т03-ДСО-50А |
Т03-ДСО-60А |
|---|---|---|---|
| Ток применения, не более | А | 50А | 60А |
| Неравномерность амплитудной погрешности, не больше | % | -0,96 | -0,8 |
| Неравномерность угловой погрешности, не более | град | -0,6 | -0,5 |
| Угловая погрешность, не более | град | 9,6 | 7,2 |
| Амплитудный ток насыщения, не менее | А | 140А | 160А |
| Собственная индуктивность, не менее | Гн | 1,8 | 1,8 |
| Rобм, +-10% | Ом | 85 | 65 |
| ЭДС, не менее | В | 3,5 | 3,5 |
| Максимальный ЭДС, не менее | В | 7,1 | 7,1 |
| Rн, рекомендуемое | Ом | 10 | 6 |
| Конструктивное исполнение | К/Т/З | К/Т |
Неравномерность передаточной характеристики (% от действующего первичного тока). 50 Гц, коэффициент трансформации 1:3000.
Неравномерность передаточной характеристики трансформаторов Т03-160А, Т03-90А и Т03-120А
Неравномерность передаточной характеристики
трансформаторов Т03АС-50 и Т03АС-30
Неравномерность передаточной характеристики трансформаторов Т03ДС-100А и Т03ДС-60
Неравномерность передаточной характеристики трансформаторов Т03ДСО-50 и Т03ДСО-60
Угловая погрешность (град. от действующего первичного тока). 50 Гц, коэффициент трансформации 1:3000.
Угловая погрешность трансформаторов Т03-160А, Т03-90А и Т03-120А
Угловая погрешность трансформаторов Т03АС-50 и Т03АС-30
Угловая погрешность трансформаторов Т03ДС-100А и Т03ДС-60
Угловая погрешность трансформаторов Т03ДСО-50 и Т03ДСО-60
Конструктивное исполнение:
Конструктивное исполнение трансформатора Т03хх-уу-zz-К/0
Конструктивное исполнение трансформатора Т03xx-yy-00-З/0
Конструктивное исполнение трансформатора Т03xx-yy-zz-Т/0
Внешний вид и габаритные размеры трансформаторов Т03:
Трансформатор Т03хх-90А-00-З/0 и Т03хх-90А-хх-З/0 (справа)
Трансформатор Т03хх исполнение К/0
Трансформатор Т03-90А-хх-Т/50М4-21
Трансформатор Т03-90А-45-Т/0
Трансформатор Т03-90А-00-З/5к-20 (3:3000)
Трансформатор Т03хх…К/60Ф(П)-20
Примеры использования трансформаторов тока в различных приложениях
Уважаемые господа разработчики, как Вы понимаете, можно приводить огромную массу примеров применения трансформаторов тока, но мы остановимся только на некоторых, не связанных с измерением параметров электрических сетей для функций коммерческого учета. Моя задача постараться донести общий подход к решению практических задач, переодически возникающих при разработке новых приборов или контроле за состоянием переферийных устройств. Все остальное — доделает полет мысли разработчика, а я никоем образом не хочу вводить ограничения и навязывать свое мнение в вопросах выбора. Со своей стороны я постараюсь продолжать публиковать интересные решения для общего обозрения, так что делитесь проблемами и решениями. Итак начнем:
1. Индикация включенной нагрузки
Достаточно часто, возникает необходимость дистанционного контроля за работой различных энергопотребляющих устройств. Например работа ТЭНов. Как правило, в силовую цепь нагревателей помещают спец. защитные отключатели (например биметаллические), которые срабатывают при достижении аварийной температуры. Как узнать — греет ТЭН или нет? Можно пощупать пальцем — вскочил волдырь, значит греет, холодный — либо перегорел, либо включилась защита. А есть более безопасный вариант? Конечно! В цепь питания такого ТЭНа включим трансформатор тока и будем внимательно наблюдать за его работой. Если по первичке трансформатора течет ток — он будет стараться выдать и вторичный ток, который можно использовать, например засветить светодиод или подключить стрелочный индикатор или вообще — передать в контроллер, который будет принимать решения.
1.1. Используем светодиод.
Как Вы знаете, для того, что-бы светодиод светился, на него надо подать ток, чем ток больше — тем ярче светится светодиод, но тем более короткую жизнь он проживает. Обычно величину этого тока принимаю равным 5-10мА, для ярких соответственно 2-5мА. При этом они живут очень долго и счастливо. С учетом того, что светодиод работает на постоянном токе, а трансформатор этого категорически не любит — выходной ток трансформатора мы будем выпрямлять. Можно конечно включить встречно 2 светодиода — один горит на одной полуволне, второй на другой. Это выход, но напряжение стабилизации светодиодов немного разнится от экземпляра к экземпляру, поэтому мы имеем несимметричную нагрузку, а это нехорошо для трансформатора. В принципе, некоторый перекос он прощает, но если просто повесить на выход тр-ра один светодиод, то придется наблюдать за его слабеньким свечением.
Почему слабеньким? Да потому, что работая на одну полуволну, сердечник трансформатора постепенно намагнитится до режима насыщения и трансформатор перестанет правильно работать. Идеальный выход — включить на выходе трансформатора диодный мостик, например на КД522 (LL4148), стоит копейки, а пользу для трансформатора приносит громадную. Если на выход моста включить еще и конденсатор — то и нагрузка начнет ощущать себя поспокойней. Итак мы имеем трансформатор, диодный мост и конденсатор. Включим на выход моста красный светодиод. А для того, что бы он светился правильно — займемся предварительным расчетом и выбором трансформатора.
Для того, чтобы в нагрузку потек ток, трансформатор в нашем примере должен развить на выходе некоторую ЭДС (для преодоления напряжения открывания диодов моста и светодиода). Считаем эту ЭДС: падение напряжения на диоде LL4148 можно принять за 0.9в ( они слабенькие, падение напряжения при хорошем токе побольше чем 0.6в.), их у нас работает по 2 в каждой полуволне, на красном светодиоде — 1.7в. Итого имеем 0.9*2+1,7=3.5в.
Т.е. трансформатор должен уметь развивать на выходе ЭДС значительно больше 3.5 в. Теперь считаем ток на входе: Если на выходе нам нужно 5 мА, то при коэфф. трансформации 1:3000, первичный ток должен быть 5мА*3000=15А. Смотрим сколько нам надо: например ТЭН имеет мощность 1 кВт, т.е. ток = 1000Вт/220в=4.8А. А нам надо 15А! Что делать? Все просто — 15А/4.8А=3, т.е., нам надо трижды просунуть через центральное отверстие токоведущий проводник и мы получим практически искомую величину — 15А, которая нам и нужна. (т.е. получить фактический коэфф. трансформации 3:3000). Итак, ищем трансформатор, который может выдать на выходе ЭДС не менее 3.5в, при этом не уйти в насыщение при 15А на входе, а не вдаваясь в подробности — ищите с запасом в 2-3 раза.
С учетом того, что нам надо просунуть аж 3 витка — ищем трансформатор с подходящим отверстием. Возьмем например Т10-110А-90-З/0 (см фото). Он имеет ЭДС не менее 10В, и что самое для нас главное — огромное отверстие (11мм), в которое легко просунем 3 витка сетевого провода (внимание-только один провод из двух, идущих на ТЭН!).
Проверим: сопр. обмотки у Т10-110А-90-З/0=190 Ом. При токе 5 мА, на обмотку придется 5мА*190 Ом=0,95в. Да еще 3.5в на нагрузке, итого имеем 3.5+0,95=4.45в. что меньше 10в. А это значит что все работает! Если отв. не нужно такое большое, например мотаем 3 витка проводом ПЭТВ2-1.05 и запаиваем его в плату (см примеры монтажа на печ. плату), то можно выбрать трансформатор поменьше и подешевле.
А что, если мы проверяем работу ТЭНа аж на 10 кВт? Коротко считаем: 10кВт/220в=48А. А надо всего 15А! Значит на сетодиод пойдет аж 16мА! Либо мы с этим миримся, либо надо отвести лишний ток от светодиода. Как это сделать? Поставим резистивный шунт параллельно светодиоду. Посчитаем шунт? Итак мы имеем 1.7в на нагрузке, и при этом лишний ток 11мА (5 мА съедает светодиод). Считаем 1.7в/11мА=0,15кОм. Ближайший 150 Ом. Считаем мощность = 1,7в*11мА=19мВт. Значит резистор ставим любой (берем обычный 0.125Вт). С учетом того, что особая точность нам не нужна (не измеряем, а просто светим), на этом расчет остановим.
1.2 Стрелочный индикатор
Ход рассуждений абсолютно такой-же как и при выборе светодиода, но считать надо поточнее и ввести элемент для калибровки (все-таки какой-никакой, а измеритель).
Итак мы имеем все тот-же мост на выходе трансформатора и стрелочный прибор. С учетом того, что стрелочный прибор обладает большой инерционностью, большой конденсатор ему не требуется, но, что-бы убрать всякие переходные процессы, лучше все-же небольшой конденсатор (0.1-0.22 мкФ) поставить. Итак, например, мы имеем полное отклонение стрелки на 100 мкА, сопротивление обмотки 1600 Ом. (первая цифра пишется у прибора на циферблате, вторую можно получить померив сопр. прибора омметром). Считаем падение напряжения на приборе при полном отклонении стрелки: 100мкА*1600ом=160мв. Добавим к этому падение напряжения на мосте 1.6в, итого трансформатор ищем с ЭДС более 1,8в. Например Т04-90А-110-К/0 (см фото) или Т04-90А-110-Т/0 (см фото)
Для случая ТЭНа=1кВт (см выше) имеем на выходе трансформатора 4.8А/3000=1,6мА. Стрелочный прибор зашкаливает на 0.1 мА. Значит лишние 1.5мА надо увести в шунт. Считаем 160мв/1.5мА=107 ом. Т.е. в теории, зашунтировав прибор резистором 107 ом мы получим полное отклонение стрелки при мощности нагрузки 1 кВт. А что будет, если мы поставим резистор 130 ом? А это значит, что ток через стрелочный прибор будет больше максимального и его зашкалит. Что-бы этого не случилось, мы включим последовательно с прибором (внимание не с шунтом!) подстроечный резистор, которым и ограничем ток. Расчет подстроечного резистора: Итак, если мы ставим шунт 130 ом, при прохождении через него тока 1.5 мА, падение напряжения составит 13ом*1.5мА=195 мВ. Считам нужное сопротивление в цепи стрелочного прибора: 195мв/0,1мА=1950ом. Сопротивление катушки 1600ом, 1950ом-1600ом=350ом. Значит, в теории, нам не хватает сопротивления 350ом для того, что бы все замечательно работало. Берем подстроечный резистор 470ом, которым мы легко сможем выставить показание стрелочного прибора в максимум при максимальной мощности (т.к. откалибровать стрелочный прибор по максимальному току в первичке). Что нам собственно и требовалось.
1.3 Передача информации в контроллер или исполнительное устройство.
Все абсолютно так-же как и выше. Единственно, надо решить — мы контролируем форму тока и принимаем решения, или нам не важно как этот ток течет, главное — поймать что его слишком много или слишком мало. В первом случае ставим АЦП, во втором — триггер шмитта, компаратор, или, если работать по принципу есть/нет, то просто логический вход. Наша задача — получиь напряжение заданной величины при заданном входном токе. Рассмотрим это на примере работы того-же ТЭНа 1кВт. Наша задача среагировать на защитное отключение ТЭНа при аварийном отключении ТЭНа внешним размыкателем, например биметаллическим при перегреве.
Используем PIC16F630 имеющий в своем составе компаратор (встроенное опорное по 24 уровням). С учетом того, что при включении нагрузки может проходить мощный пусковой ток, надо ограничить возможность трансформатора выдавать напряжение на м.сх. более напряж. питания м.сх., для этой цели достаточно защитить вход м.сх. стабилитроном. В данном примере предлагаю заменить стабилитрон копеечным диодом LL4148 с прямым включением и не переживать за сохранность микросхемы (весь ток диод заберет на себя и больше 1 в. ну никак не пропустит). С учетом того, что диод реально начнет влиять на измерительную цепь уже на 0.2-0.3в надо ограничиться этим уровнем при измерении, хотя для контроля до 0.6в все будет достаточно корректно.
Далее, по уже знакомому пути, считаем величину нагрузочного резистора: Считаем ток: 4.8А/3000=1.6мА. Примем величину опорного напряжения = 2/24 напр. питания или (при 5в) = 5/24*2=0,41в.Принимаем, что если напряж. на входе компаратора более 0,41в, считаем что ТЭН включен, менее — выключен. Примем, что при 1 кВт нагрузки, на входе компаратора должно быть не менее 0,5в.( т.е. больше 0.41в) Значит: 0.5в/1,6мА=0,3125 кОм. Выбираем ближайший резистор = 330 Ом. Рассуждения по поводу выбора трансформатора уже приводились выше, повторяться не будем.
Как это реализовано можно посмотреть на фото контроллера управления температурой сушильного шкафа (справа, между реле, виден трансформатор Т04-90А-25-Т/25К-18, слева сетевой трансформатор питания ТТН3):
Вид снизу на контроллер, трансформатор Т04-90А-25-Т/25К-18 впаян в разрыв токоведущей шины (широкая шина справа), под трансформатором расположен диодный мост, нагрузочный резистор и сглаживающий конденсатор (стабилитрон пока не установлен), слева PIC16F630.
Если взять резистор сопротивлением побольше расчетного, в этом случае можно снизить требования по емкости сглаживающего конденсатора. В данном примере совсем не обязательно проверять, что нагрузка именно 1 кВт. Она либо есть, либо ее нет. Так что, если контроллер увидит нагрузку не 1 кВт,а 100Вт, это никого не обидит, лишний ток заберет на себя защитный диод, в общем все довольны. Однако, если взять за основу данную схему, то можно обеспечить дистанционный контроль не только за состоянием нагрузки (включена/выключена), но и, например, за количеством перегоревших ламп в подъезде или складе и т.д., т.е. контролировать подключенную мощность.
2. Простейшие защиты электродвигателей
Защиты бывают разные, но мы остановимся на защите от холостого хода (актуально для погружных насосов и насосных станций) и защите от перегрузки (например эл. двигатель открывания ворот). Все остальные применения будут находится между этими вариантами.
2.1. Защита от холостого хода.
Наша задача отключить исполнительное устройство в том случае, если в процессе работы произошло снижение тока потребления ниже заданной величины. Рассмотрим как это сделать. Если мы поставим в разрыв токоведущей шины токовый трансформатор, то, при протекании тока, на его выходе будет создаваться ЭДС, пропорциональная протекающему току. Достаточно эту ЭДС выпрямить, сгладить и передать на исполнительное устройство. Как только ЭДС снизится ниже определенного порога — исполнительное устройство выключится, отключив эл. двигатель. Идея понятна? Идем дальше.
Раз мы имеем на выходе напряжение, что у нас работает от напряжения и не хочет при этом потреблять ток? Конечно полевой транзистор. Как его заставить коммутировать нагрузку при переменном токе? Тоже не проблема — включить его в диагональ моста. Транзистор открыт — мост закорочен, ток через мост идет. Транзистор закрыт — ток через мост не течет, нагрузка отключена. Если в качестве нагрузки включить обмотку реле магн. пускателя — можно управлять двигателем насоса. Ток течет через насос, транзистор открыт, пускатель под напряжением, ток снизился — напряжение снизилось, транзистор закрылся, пускатель выключился, ток упал до нуля, насос выключен. Запуск только вручную (кнопка параллельно мосту) шунтированием моста. Ток потек, транзистор открылся и шунтировал мост параллельно кнопке, бросил кнопку — все работает. ток снизился — все выключилось. Учитывая, что трансформатор электрически изолирован от силовой цепи, его можно смело включать непосредственно на вход полевого транзистора. Если ЭДС > 5.5в (1.2в падение при выпрямлении и 4в — пороговое напряжение полевого транзистора) — транзистор открыт, ниже — транзистор закрыт. Как посчитать нагрузочный резистор для нужного входного тока в п.1. не раз приводилось, так что опустим этот аспект. Как выбрать трансформатор по ЭДС также описано. Не забудьте защитить затвор полевого транзистора стабилитроном от возможного пробоя (обычно 10в.). Учтите, если поставить на затвор полевика управляемый напряжением ключ, да еще и с гистерезисом — можно коммутировать непосредственно саму нагрузку данным устройством. Самое приятное — для такого устройства не требуется внешнее питание, вполне хватает генерации напряжения от тока нагрузки.
2.2 Безконтактное пусковое реле
Здесь даже и писать особенно нечего — это задача п.2.1, с той лишь разницей, что нагрузкой является пусковая обмотка двигателя. При пуске потек значительный ток — подключим пусковую обмотку, двигатель раскрутился, ток снизился — пусковая обмотка сама выключилась. Самое приятное — никаких контактов.
2.3 Защита от перегрузки
Фактически это тоже задача п.2.1, с той лишь разницей, что нагрузку надо выключить если ток возрос, например автоматическое открывание ворот — двигатель довел ворота до упора, пошла перегрузка двигателя (он толкает, а толкать то некуда дальше) — исполнительное устройство отключило пускатель. Можно применить полевик во встроенным каналом (он открыт при нулевом напряжении, а закрывается подачей отрицательного напряжения), но их нет на большие токи и напряжения. Хотя как датчик края вполне хорош, нет контактов и питания, монтируется в любом месте силового кабеля. А вот если поставить инвертирующий каскад перед обычным полевиком, правда потребуется его запитывать (т.е. полностью автономное устройство не получится), то можно управлять магнитным пускателем на отключение. Так как ток потребления маленький, на схему надо подать небольшое напряжение с параметрического стабилизатора с конденсатором в качестве гасящего резистора. Получается также вполне жизнеспособно.
3. Работаем с постоянным током.
3.1 Контроль постоянного тока
Как сделать защиту от перегрузки в цепи постоянного тока? Попробуем оценить этот ток трансформаторм тока. Казалось-бы, как трансформатор будет работать с постоянным током? Как известно — трансформатор работает только в переменном магнитном поле, которое постоянный ток создать не может. Идея проста — создать такое переменное поле, чтобы он смог работать. Однако, если во вторичку давать ток, то и в первичке будет также создаваться ток и влиять на измеряемую цепь. А этого делать нельзя. Давайте возьмем два одинаковых трансформатора, оденем их на общий токоведущий провод, а вторичные обмотки включим последовательно встречно. Теперь, если мы будем подавать переменный ток во вторички, в первичках будут наводиться ЭДС, пропорциональные току, но направленные встречно друг другу, т.е. в сумме равные 0. Таким образов влияние на первичную цепь мы исключим.
Скажете — ну и что с этого? А вот что. Как известно, зависимость магнитной проницаемости ферромагнетиков сильно зависит от напряженности магнитного поля. Т.е., если в обмотку трансформатора подать переменный ток, он будет создавать определенное магнитное поле в сердечнике, равное для обоих полуволн и величина индуктивности обмотки трансформатора будет одинакова для обоих полуволн. А вот если на сердечник наложить постоянное поле, тогда, в одну полуволну поля будут складываться, а в другую — вычитаться. В результате поле в одной полуволне будет больше, чем в другой, и индуктивности не будут равны. Если смотреть на примеры, описанные выше — мы всячески пытались избежать этого варианта и клеймили его как плохой режим работы трансформатора тока, а здесь он придется как раз в пору.. А что создаст нам постоянное поле? А это поле создаст проводник, проходящий через оба трансформатора, в котором мы и собирались имерить постоянный ток.
Помните, мы включили обмотки трансформаторов встречно? В сумме, индуктивности обоих трансформаторов будут постоянны в обоих полуволнах, ток также постоянен, а вот напряжения на них различны для каждой полуволны (индуктивности же разные). Т.е., если проводить замер напряжения на одной из обмоток, оно будет разное для каждой полуволны. Момент можно усугубить, если взять соединенные последовательно 2 резистора, включить их параллельно обмоткам трансформаторов и снимать напряжение со средних точек. Получается измерительный мост и мы снимаем уже разницу напряжений для каждой полуволны. Если направление тока в первичке не представляет интерес, это напряжение с выхода моста можно выпрямить и работать с постоянным напряжением, пропорциональным постоянному току.
Следует учесть, что зависимость магнитной проницаемости от поля нелинейна, и мы не сможем получить линейный выходной сигнал с выхода этой схемы в широком диапазоне.
3.2 Измерение постоянного тока.
Как замерить ток мощного эл. двигателя, работающего от аккумулятора? А как померить ток в цепи под высоким напряжением? Да в принципе точно также как описано выше в небольшом диапазоне или так-же в широком, но с той лишь разницей, что ток надо дать такой, что-бы трансформаторы входили в режим насыщения. В этом случае мы можем уже оценивать не напряжение на выходе, а длительность нахождения трансформатора в режиме насыщения в каждой полуволне или же сам факт вхождения в режим насыщения. Посмотреть на искажения сигнала в режиме насыщения можно на фото:
Эти фото уже фигурировали в предыдущих заметках. Понятно, чем глубже трансформатор уходит в насыщение, тем больше горизонтальная полка. Берем диф. сигнал и работаем с ним. Я не предполагаю детально рассматривать схемотехнические решения, но очень неплохо ввести в обратную связь усилитель сигнала генератора, управляемый напряжением и контролировать уже не сам диф. сигнал, а управляющее напряжение этого усилителя. можно подать линейно изменяюшийся сигнал и ловить его длительность до момента насыщения трансформатора. Можно запустить подмагничивание постоянным током во вторичку (его величина меньше измеряемого тока в коэфф. трансформации раз!) и наложить на него переменный ток. Управляя током подмагничивания добиваться постоянства напряжения на катушке и замерять ток подмагничивания. В общем способов масса, а описание практической реализации займет уйму места и потребует столько-же времени для изучения. Так что на этом и ограничимся.
| Руководства по эксплуатации Сертификаты Особенности применения трансформаторов тока с классом точности S Требования к оформлению заказов трансформаторов предназначенных на экспорт Скачать опросные листы на трансформаторы тока Скачать каталог на трансформаторы (pdf; 32 Мб) Скачать каталог на трансформаторы ТВ (pdf; 4 Мб) Скачать каталог «Трансформаторы для железных дорог» (pdf; 4,8 Мб) Межповерочный интервал — 16 лет. Образец заполнения заявки на продукцию завода
|
Трансформаторы тока серии Т01С
РУКОВОДЯЩИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ПРИМЕНЕНИЮ
Токовые трансформаторы (измерительные трансформаторы тока) серии Т01С предназначены для работы в цепях переменного тока и имеют линейную передаточную характеристику во всем диапазоне входных токов. Данные трансформаторы, продолжают линейку высокоточных трансформаторов построенных на магнитопроводах из нанокристаллических сплавов, и при очень малых габаритах (22×11×8 мм для Т/0 и 25х25×15мм для К/0) обеспечивает превосходные метрологические характеристики (кл. точности не хуже 0.5). Выпускаются с 2017г. и являются прекрасной альтернативой по всем параметрам трансформаторам АС1005, АС1010, АС1015, АС1020 TALEMA, а также Т03С в области небольших токов, там, где жестко ограничены габариты. Сравнение по габаритам Т03С и Т01С представлены на фото 1. Габаритные размеры Т01С исп.Т/0 приведены на рис.1,Т01С исп. К/0 приведены на рис.3. Для заказа также доступны модули трансформаторов Т01С с межцентровым расстоянием 18мм для установки на автоматические выключатели (фото 3 и 4, рис.2).
Фото 1. — Трансформатор Т03С и Т01С
Фото 2. — Трансформатор Т01С-хх-00-К/0 в корпусе 25×25×15 с отв. 8/6мм
Фото 3. — Блок трансформаторов Т01С(3ф) для установки на автоматические выключатели с межцентровым расстоянием 18мм.
Фото 4. — Пример установки блока трансформаторов Т01С(3ф) в щиток
Рис. 1. — Габаритный чертеж Т01С-25А-00-Т/0(1:1000)
Рис. 2. — Габаритный чертеж блока трансформаторов Т01С(3ф)
Рис. 3. — Габаритный чертеж трансформаторов Т01С-хх-К/0
Трансформаторы выпускаются в соответствии с техническими условиями ТУ 27.11.42-001-11976052-2017
Условное обозначение трансформатора Т01С-zz-mm-N/0(Z), где:
| zz | Максимальный ток применения |
| mm | Длина гибких выводов трансформатора в мм., 00 — жесткие вывода |
| N | Исполнение: Т — бескорпусное с изоляцией термоусадочной трубкой; К — корпус 25х25х15 с отв.8 или 6мм |
| (Z) | Коэфф. трансформации: необязательный параметр; формат записи: (1:2000), где 1 — кол-во витков первичной обмотки, 2000 — кол-во витков вторичной обмотки. |
Пример условного обозначения трансформатора для заказа:
Трансформатор Т01С-25А-90-Т/0 (1:1000)Пример внесения трансформатора в КД:
Трансформатор Т01С-25А-90-Т/0 (1:1000) ТУ 27.11.42-001-11976052-2017 Таблица 1. Обобщенные характеристики токового трансформатора Т01С-25А-хх-Т/0(1:1000)| Измеряемый ток (Iизм): | А | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
| Ном. сопротивление нагрузки: | Ом | 100 | 50 | 33,34 | 25 | 20 |
| абсолютная токовая погрешность при Rном, не более: | ||||||
| 0,05 Iном | % | 1,16 | 0,85 | 0,7 | 0,56 | 0,46 |
| 0,1 Iном | % | 1,02 | 0,68 | 0,53 | 0,04 | 0,3 |
| 0,2 Iном | % | 0,73 | 0,45 | 0,29 | 0,19 | 0,12 |
| 1 Iном | % | 0,09 | 0,04 | 0,05 | 0,07 | 0,04 |
| угловая погрешность при Rном, не более: | ||||||
| 0,05 Iном | град. | 0,89 | 0,59 | 0,49 | 0,43 | 0,39 |
| 0,1 Iном | град. | 0,83 | 0,52 | 0,42 | 0,37 | 0,32 |
| 0,2 Iном | град. | 0,71 | 0,43 | 0,32 | 0,28 | 0,25 |
| 1 Iном | град. | 0,37 | 0,23 | 0,18 | 0,18 | 0,2 |
| Коэфф. трансформации | 1:1000 | |||||
| Максимальная ЭДС, не менее: | В | 2 | ||||
| сопротивл. вторичной обм. +/-20% | 59 | |||||
| индуктивность втор. обм.,не менее | Гн | 30 | ||||
| Ток насыщения, не менее на Rном | А | 15 | 18 | 22 | 26 | 28 |
| Габаритные размеры (D*h*d) | мм | 22х11х8 | ||||
| вес | гр. | 8 | ||||
Трансформаторы Т01С выпускаются также на токи 50А и 75А с коэфф. трансформации 1:2000 и 1:3000 соответственно. Для всех трансформаторов серии Т01 с любым индексом выполняются общие требования:
- начало обмотки выполняется белым проводом или расположен слева (фото 1, вывод 1).
Вариант исполнения может быть в герметизированном исполнении с заливкой эпоксидной композицией (исп. Т/0) или в корпусе (исп. К/0) с гибкими или жесткими выводами (фото 2). Внимание! Одноименные вывода 1 или 2 в исполнении 00 Т/0 нельзя закорачивать!
Следует отметить, что токовые трансформаторы Т01 рекомендуется использовать на низкоомную нагрузку для получения высокой точности.
Фото 5. — Трансформатор Т01
ПРИМЕНЕНИЕ В КАЧЕСТВЕ ТРАНСФОРМАТОРА (ДАТЧИКА) ТОКА
class=»dm»>Передаточная характеристика токовых трансформаторов Т01 линейная в очень широком диапазоне токов и сопротивлений нагрузки, что отражено на графике зависимости напряжения на нагрузочном резисторе от входного тока :
Рис. 4. — Передаточная х-ка трансформатора Т01 на нагрузке 25 и 250 ом.
Неравномерность передаточной характеристики трансформаторов тока обусловлена зависимостью магнитной проницаемости сердечника от напряженности магнитного поля в нем и не может быть абсолютно скомпенсирована конструкцией трансформатора. Характер неравномерности передаточной характеристики отображен на рис.3
Трансформаторы тока Т01С могут применяться в диапазоне 30 Гц-10 кГц. Температурный диапазон применения трансформаторов составляет −40…+85 град.С.
Рис. 5. — Неравномерность передаточной характеристики трансформатора Т01С при Rнагр=25 Ом
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
class=»dm»>Трансформаторы тока серии Т01С являются универсальными в применении для измерения переменного тока и значительно превосходят трансформаторы, выполненные на сердечниках из электротехнического железа как по точности, так и по линейности АЧХ.
Если возникают затруднения при выборе трансформатора, или указанные характеристики не устраивают — рекомендуем обратиться к нам с запросом по эл. почте [email protected]. В запросе обязательно укажите номинальный и максимальный измеряемый ток, измерительное напряжение и входное сопротивление устройства измерения, габариты (если важно), другие параметры которые для Вас важны.
Можете просто объяснить задачу, которая перед Вами стоит. В этом случае мы обеспечим Вас БЕСПЛАТНОЙ консультацией с расчетом характеристик трансформатора, моделированием передаточной и точностной характеристик трансформатора применительно к Вашим условиям эксплуатации.
Обратите внимание — цена таких заказных трансформаторов не отличается от цен стандартных трансформаторов и зависит только от объема закупки, т.е. ДЕНЕГ ЗА РАЗРАБОТКУ И КОНСУЛЬТАЦИИ МЫ НЕ БЕРЕМ!
