Уважаемые!

Есть вопрос, подскажите пожалуйста.

Пусть имеем проводник с током до 50А.
Этот проводник пропущен через стандартный
трансформатор тока с коэффициентом 100А/1А.

Схема измерения тока во вторичной (измерительной)
обмотке трансформатора построена следующим образом:
между инвертирующим и неинвертирующими входами ОУ включена
собственно сама
вторичная обмотка, с выхода ОУ на инверт вход висит резик ОС, выход
ОУ зацеплен на вход АЦП.

Возможности сразу включить этот девайс в сильноточную цепь возможности нет,
потому устройство отлаживается на токах в первичной цепи порядка 1-5А.

Засада в том, что наш энергетик утверждает, что ненагруженные
трансформаторы тока должны быть обязательно зашунтированы, причем
смысл этого пояснить не может (типа так надо и все!).
Думается моими мозгами, что болтающийся ненагруженный транс
создает в точке его нахождения некую индуктивность с некислыми потерями,
потому шунтирование вторичной обмотки устраняет данную индуктивность сводя к нулю
потери.

Но, шунтирование вторичной цепи, естественно, дает обратный эффект для измерения
ОУ-шкой - даже при полном отсутсвии ООС сигнала ан выходе ОУ нет.

Вопрос можно ли в такой ситуации измерить ток, точнее как это корректно сделать...


Заранее благодарен, С уважением Жорик.

Не понял при чем алюминиевая шина?
Каждый трансформатор тока имеет номинальную мощность. Например 5 ВА. Если у него вторичный ток равен 1 А, то при нагрузке больше 5 Ом. мощность будет больше номинальной и ошибка будет больше допустимой. Это происходит из-за насыщения сердечника.
____
Не могли бы Вы разъяснить - в чем бредовость схемы 4?

Бредовость №4- в фазовом сдвиге вплоть до потенциальной неустойчивости схемы, обусловленной введением конденсатора как дополнительной реактивности.

Про алюминиевую шину - пардон, я и сам, два раза перечитав, не понял сейчас Видимо, пост был направлен на критику попытки "разгрузить" стандартный измерительный ТТ и включить его нестандартно, без обеспечения постоянного шунтирования вторички резистивно.

А насыщение сердечника более актуально на ТТ >>1кВ с малым Ктр.

Поясните, пожалуйста

Да вот с утра уже озадачился. в 2005 г мы играли в тендерах на ПР АИИС КУЭ для уральских ТГК, собирал информацию по ТТ и ТН 110 кВ.
И была статья (монография?) про устройство и нюансы ТТ 35..110 кВ. Там случаются заказные ТТ 1:20 c первичкой, состоящей не из одного витка и некоторыми особенностями конструкции для получения 0,2S класса точности.
Относительно этих точных трансформаторов и было замечание в статье - типа метрологические свойства снижаются после ударных токов. Связано это с только намагничиванием сердечника, как будто (т.е. без изменения геометриии и "целостности" трансформатора, восстановимо).

Если найду документ, выложу - почитаем

Так насыщение сердечника для любых напряжений актуально- все от тока зависит, в первую очередь.

Я думал, что проблема с рисунком 4 в том, что конденсатор-электролит работает без смещения. Тогда есть вариант с возможностью уменьшить емкость.
http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/an_pk/3285
Рисунок:


А если Вас смущает устойчивость, то это в смысле, что в схемах с операционными усилителями вообще нельзя применять разделительные конденсаторы?
Заглянул в Хоровица(1986г), вроде бы применяет.
А по поводу погрешности фазы, конечно добавится.Но
1- Если взять достаточно большую емкость, то погрешность будет очень малой по сравнению с остальными.
2- Если ток меряется не для ваттметра, то она и не важна.
3- Если ток меряется для ваттметра, то можно специально внести аналогичную погрешность в цепь измерения напряжения, или скорректировать программно при перемножении.
Вот например в AppNote Atmel AVR465:Single Phase Power Meter применили конденсаторы
Рисунок:

_______
А насыщенность все таки актуальна для любого трансформатора тока с железом. Именно из-за нее получается погрешность. Есть устройства похожие на трансформаторы тока, но без сердечника, http://en.wikipedia.org/wiki/Rogowski_coil
так оно не насыщается так как нет железа.

Сообщение отредактировал Laksus - Jun 24 2008, 06:30

Laksus, да я не против. Аппнот AVR - это ведь "настольный" пример. Но для промышленного учета/защиты ставить 47,0х16 с температурой, отличающейся от комнатной, в измерительную цепь, имхо, вольности. Керамика подобной ёмкости - тоже не фонтан по стабильности.
Да и зачем там вообще разделительный конденсатор? Не проще и лучше ли использовать дифференциальную схему? Например на специальном ОУ для токовых датчиков, находящихся в "горячей" шине для шунта или вторичку трансформатора вывесить, куда нужно для смещения?

Rogovsky coil в ТТ для учёта электроэнергии в 506155607IIC_Paper.pdf на AD, помимо википедии, есть




Сколько лишних движений нужно заради поставить конденсатор, да?



Это для transconductance amplifier. Цель резистора- создать связь по постоянному току для ОУ с "токовым входом". А у Вас такой ОУ? Чем вызвано его применение?

Не забудьте, что конденсатор и индуктивность вт. обмотки образует последовательный контур. Добротность его может быть очень приличная, особенно при условии, что источник сигнала- источник тока. Если уж так хочется, лучше поставить разделительный конденсатор на выходе ОУ.

Designer56, я и говорю про ток в первичке. Вернее, про ампер-витки

Вроде договорились, слава богу...
Кстати, вопрос к автору поста: какую погрешность преобразования тока Вам нужно получить?

______
Как влияет "неточный конденсатор" на результат измерения, на примере AVR465.
Допустим он 47 мк, его емкостное сопротивление равно
X_C=1/(2*pi*f*C)=1/(2*pi*50*47E-6)= 68 Ohm

Общее сопротивление цепочки из него и последовательного с ним резистора:
Z=sqrt(68^2+6800^2)=6800.33999 Ohm
Допустим оно "уплыло" и стало 100 мк, в результате:
Z=sqrt(34^2+6800^2)=6800.08499 Ohm

(6800.08499-6800.33999)/6800.33999=0.000037498 = -0.004 %
Аналогично малая погрешность добавляется и по фазе, доли градуса.

А в схеме 3, без конденсатора, тоже есть есть погрешность от смещения нуля,
без конденсатора она на выходе умножается на коэффициент усиления схемы,
а с конденсатором на единицу.
___
Специальные ОУ имеют на порядки большие цены чем обычные.
Не знаю какая точность нужна Жорик_у, а я например хочу сделать дешевенький измеритель токов моторов и меня вполне устроит 5% в узком диапазоне зато дешево.
____________________________

Да нет это обычный ОУ, включенный так как рисовал Жорик_у.
Конденсатором убирают влияние смещения нуля. В отличие от AVR465 тут действительно могут возникать опасные резонансы.
____________________________

Ну в схеме "transconductance amplifier" обмотка и конденсатор включены последовательно через виртуально закороченные входа ОУ и резонанс очень даже может быть.
А в случае AVR465.
Сопротивление конденсатора 47 мк на частоте 50 Гц составляет
X_C=1/(2*pi*f*C)=1/(2*pi*50*47E-6)= 68 Ohm
Добротность контура это отношение реактивных сопротивлений к активным (грубо).
Активное сопротивление (в наихудшем диапазоне в AVR465) составляет 6800 Ом.
Q=68/6800=0.01 это никакая добротность, резонанса никакого быть в этом контуре не может.
___________

Извините, или я неправильно понимаю Вас или Вы непонимаете откуда берется насыщение в трансформаторе тока.
Если трансформатор закорочен, то ток первички во всем рабочем диапазоне трансформатора довольно точно компенсируется током вторички. И магнитная индукция в сердечнике малая. А если включена нагрузка, то ток вторички не может скомпенсировать первичный. Чем больше сопротивление нагрузки - тем больше нарушение компенсации и магнитное поле в сердечнике.
А все Ваши высказывания как-то звучат,
что насыщение зависит только от первичного тока.

плюс-минус 1..2А по первичной цепи. Прибор намечается быть индикаторным, но не измерительным , потому жесткие требования не предъявляются...

Большое всем спасибо.
По первоначальной схеме в принципе добавлен все-таки шунт.
Из приведенных четырех есть вопрос: на схеме 3, в частности, стоят встречно-параллелные диоды как ограничители,
вот есть сомнения, если на шунте в пересчете первички НИКОГДА не будет больше, скажем 0.5В (считаем, что диоды всегда будут заперты), то вроде смысла особо ставить их нет. Или могут возникать некоторые моменты, когда во вторичной цепи может протекать ток больший, чем это определено по прямому расчету I1/I2 при котором I1 НИкогда не выйдет за рамки допустимого (источник не потянет)?

При коммутации могут быть импульсы, диоды явно необходимы, тем более их цена - копейки.

Это значит, 2- 4%. при такой точности можно просто нагрузить правильно расчитанный ТТ на выпрямительный мост с параллельно соединенным конденсатором и резистором шунта на его выходе. Причем сопротивление шунта выбрать с учетом нужного вых. напряжения.

В случае обрыва шунта ТТ может выдать киловольты (все напряжение хх).
Далее что-то пробьется по изоляции и т.д.