Чем замерить напряжение в сети: Как измерить напряжение в розетке мультиметром?

Устройства для измерения напряжения i-TOR-6-24-U-2 на сайте I-Tor

i-TOR-6-24-U-2 — инновационный электронный измеритель напряжения, предназначенный для организации коммерческого учёта в ячейках с элегазовой (SF₆) изоляцией среднего напряжения (6-24 кВ).

Большую популярность в электросетевом хозяйстве крупных городов завоевали распредустройства среднего напряжения с элегазовой (SF₆) изоляцией.

Это связано с их высокой компактностью, надёжностью и безопасностью. Но у каждого положительного решения есть и свои недостатки.

Элегазовые моноблоки, количество которых в крупных городах составляет уже не одну тысячу присоединений, не обеспечивают возможность организации коммерческого учёта по стороне 6(24) кВ без сложных и дорогостоящих дополнений. При этом Постановление Правительства РФ №442 от 04.05.2012 «О функционировании розничных рынков электрической энергии…» в требует организации учёта на границе балансовой принадлежности, что ведёт к необходимости переноса точки учёта на сторону высокого потенциала.

Конструкция элегазовых моноблоков обеспечивает полную защиту обслуживающего персонала от случайных прикосновений к токоведущим частям и элементам, находящимся под напряжением. Кроме того, компактность таких устройств — ценнейшее свойство в условиях городской застройки — часто не позволяет расширить их дополнительными шкафами высоковольтного коммерческого учёта. И если измерить ток в кабелях, подключаемых к элегазовым моноблокам, достаточно просто, то измерение напряжения — часто почти неразрешимая проблема.

Эффективным решением является применение i-TOR-6(24)-U-2, которые монтируются либо в кабельные адаптеры, либо в штатные блоки расширения и позволяют организовать высокоточное измерение первичного напряжения в целях коммерческого учёта, без изменения конструкции и идеологии элегазового моноблока

Устройство измерения напряжения в высоковольтной сети i-TOR-6(24)-U-2 предназначено для измерения и масштабного преобразования напряжения в сетях переменного тока промышленной частоты с номинальным напряжением 6,10, 15, 20 и 24 кВ до электрических величин, пригодных для измерения стандартными электроизмерительными приборами, а также для создания высоковольтной развязки между высоковольтной сетью и приборами измерения, а также для индикации наличия напряжения на токоведущих шинах, к которым он подключен.

Устройство i-TOR-6(24)-U-2 имеет трёхфазное исполнение, каждая фаза состоит из следующих элементов:

• Канала связи;
• Измерительного компонента;
• Блока обработки информации.

Все три элемента являются составляющими измерительного прибора, обеспечивающего точные измерения напряжения в фазе.

Номинальные параметры  i-TOR-6(24)-U-2

Параметр	И-ТОР-6-У-2	И-ТОР-10-У-2	И-ТОР-15-У-2	И-ТОР-20-У-2	И-ТОР-24-У-2
Номинальное напряжение сети, кВ	6	10	15	20	24
Коэффициент преобразования по напряжению (действующие значения)	(6 кВ/√3/ (100В/√3)	(10 кВ/√3)/ (100В/√3)	(15 кВ/√3)/ (100В/√3)	(20 кВ/√3)/ (100В/√3)	(24 кВ/√3)/ (100В/√3)
Диапазон напряжений с нормируемой точностью преобразования (действующие значения), кВ	0001pt; text-align: center; line-height: 150%;» _msttexthash=»2367859″ _msthash=»5238″>(0,8÷1,2)· Уном или (2,77÷4,16)	(0,8÷1,2)· Уном или (4,62÷6,93)	(0,8÷1,2)· Уном или (6,93÷10,39)	(0,8÷1,2)· Уном или (9,24÷13,86)	0001pt; text-align: center; line-height: 150%;» _msttexthash=»2414724″ _msthash=»5242″>(0,8÷1,2)· Уном или (11,09÷16,62)
Номинальная мощность нагрузки выхода, при коэффициенте мощности cos φ=(0,8÷1,0), В*А	15
Класс точности преобразования напряжения по ГОСТ1983	0,5
Напряжение оперативного питания	(176÷242)
Климатическое исполнение по ГОСТ 15150	У2
Рабочий диапазон температур	от минус 40 до +500С

Где применяется

Установка в кабельных адаптерах

i-TOR-6(24)-U-2 легко размещается прямо в кабельном адаптере вместо штатной изоляционной заглушки, что обеспечивает высокоточное измерение напряжения без снижения эксплуатационных свойств и безопасности обслуживания.

В целях оптимизации стоимости для измерения тока применяются серийно производимые малогабаритные трансформаторы тока для установки на кабель.

Пример организации узла учёта электроэнергии в кабельном отсеке элегазового моноблока.

В результате появляется возможность организовать узел коммерческого учёта на вводах моноблока 6(10) кВ без существенных затрат, связанных с расширением распредустройства или его реконструкцией.

При таком способе к первичным преобразователям тока (трансформаторам тока) и напряжения (i-TOR-6(10)U) можно подключить любой серийно выпускающийся счётчик электроэнергии, внесённый в государственный реестр средств измерения и интегрировать точку учёта в систему АИСКУЭЭ.

Установка в блок расширения

В тех случаях, когда элегазовый моноблок оснащается специальным блоком расширения по сборным шинам, установку i-TOR-6(24)-U-2 предпочтительнее организовать в нём.

Измерительные компоненты i-TOR-6(24)-U-2 соответствующего исполнения

монтируются вместо штатных изоляционных заглушек и обеспечивают измерение напряжения непосредственно на сборных шинах моноблока.

Измерительные трансформаторы тока, при этом, монтируются в соответствующих кабельных отсеках.

Интеграция

i-TOR-6-24 легко интегрируется в любые системы АСКУЭЭ. Обеспечивается это тем, что с системой АСКУЭЭ взаимодействует не сам i-TOR, а подключенный к нему счётчик. Способов же передачи данных от счётчика в систему коммерческого учёта существует множество. И все они могут быть реализованы.

В самом простом случае, установленный в шкафу счётчик может передавать данные в систему напрямую через свой инетрфейс, либо через внешний или интегрированный GSM-модем.

Питание всей аппаратуры передачи данных осуществляется от цепей питания шкафа учёта, в котором она расположена.

Конструкция

Устройство i-TOR-6-24-U-2 состоит из следующих компонентов:

• Измерительный компонент;
• Кабель связи;
• Блок обработки информации;
• Кабель питания;
• Кабель выхода;
• Провод заземления.
  

Пример внедрения

Все объекты

i-TOR в территориальных сетевых организациях

Задача: Требовалась организация узлов коммерческого учёта электроэнергии на границе балансовой принадлежности на высокой стороне с целью получения денежных средств за транзит.

Продукт: i-TOR-6-24-U-1, i-TOR-6-24-U-2.

Сертификаты

Все документы

Свидетельство Росстандарт об утверждении типа средств измерений

Сертификат соответствия Евродирективам

Сертификат инновационной продукции

Сертификат о утверждении в Казахстане типа средств измерений

Сертификат утверждения в Беларуси типа средства измерений

Сертификат соответствия ГОСТ Р

Декларация соответствия ЕАЭС

Сертификат признания средств измерений в Таджикистане

Оставить заявку

Заполните опросный лист или свяжитесь с нами любым удобным для вас способом

Заполнить опросный лист

Сервис и обслуживание

Принципы сервисно-гарантийного обслуживания:

• Ответ специалиста консультанта в течении 24 часов
• Предоставление подменного оборудования на время гарантийного ремонта
• Работы шеф-монтажа оборудования
• Обучение эксплуатационого персонала
  

Подробнее о сервисе

Вопросы и ответы

org/Question»>

Не нашёл в вашем перечне свой кабельный адаптер. Как быть?

Приведённые в нашем перечне кабельные адаптеры не исчерпывают наши возможности. Мы изготавливаем измерительные компоненты для различных кабельных адаптеров, применяемых в ячейках распределительных устройств с газовой изоляцией с резьбовыми вводными изоляторами (бушингами) типа «С», соответствующими CENELEC — EN 50181 или DIN 47636. Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше

Надо ли демонтировать измерительный компонент при высоковольтных испытаниях кабелей?

Нет. Высоковольтные измерительные компоненты разрабатываются с учётом требований предъявляемых к испытаниям кабельных линий. Подробнее этот вопрос рассмотрен в руководстве по эксплуатации

Измерительные компоненты 15, 20 и 24 кВ большие. Они помещаются в кабельном отсеке ячейки?

Размеры высоковольтных компонентов определяются требованиями к изоляции и безопасной работе. При этом, они обеспечивают возможность установки в кабельных отсеках различных элегазовых моноблоков. В случае, если есть опасения, что кабельный отсек моноблока не вместит измерительный компонент, мы рекомендуем заменить штатную крышку кабельного отсека на увеличенную. Такие крышки есть в номенклатуре всех производителей моноблоков и широко используются в эксплуатации. Вы можете заказать увеличенную крышку у поставщика Вашего моноблока. Мы также можем включить увеличенную крышку кабельного отсека в комплект своей поставки, если Вы попросите нас об этом.

Сколько времени требуется на монтаж i-TOR-6(24)-U-2

Монтаж высоковольтных компонентов очень прост и занимает буквально минуты. Весь комплекс работ по организации коммерческого учёта в элегазовом моноблоке занимает от 2 до 4 часов.

У меня моноблок без элегаза — с твёрдой изоляцией. Что посоветуете?

Идеологически, это схожее оборудование. У нас были проекты по оснащению нашими измерителями учёта ячеек с твёрдой изоляцией, например, Xiria. Свяжитесь с нами и мы найдём решение

• Описание
• Где применяется
• Интеграция
• Документация
• Конструкция
• Пример внедрения
• Сертификаты
• Заказать
• Сервис
• Вопросы и ответы

Как использовать Мультиметр

Мультиметр является очень полезным прибором, который позволит, как начинающему, так и опытному электрику быстро проверить напряжение в сети, работоспособность электроприбора и даже силу тока в цепи. На самом деле, работать данным видом тестера совсем не сложно, главное запомнить правильность подключения щупов, а также предназначение всех диапазонов, указанных на передней панели. 

Знакомимся с тестером

Что находится на передней панели измерительного прибора и какими функциями можно пользоваться при работе с тестером, после чего расскажем, как измерить сопротивление, силу тока и напряжение в сети. Итак, на лицевой стороне цифрового мультиметра находятся следующие обозначения:

• OFF – тестер выключен;
• ACV – переменное напряжение;
• DCV – постоянное напряжение;
• DCA – постоянный ток;
• Ω — сопротивление;

 

Наглядно увидеть внешний вид электронного тестера спереди Вы можете на фото:

 

Наверное, Вы сразу же обратили внимание на 3 разъема для подключения щупов?

Так вот тут нужно сразу же Вас предупредить о том, что необходимо перед измерениями правильно подсоединить щупальца к тестеру.

Черный провод всегда подключается к выходу с маркировкой COM.

Красный по ситуации: для того чтобы проверить напряжение в сети, силу тока до 200 мА либо сопротивление – необходимо пользоваться выходом «VΩmA», если нужно замерить величину тока свыше 200 мА, обязательно вставьте красный щуп в гнездо с обозначением «10 ADC». Если Вы не учтете данное требование и будете использовать разъем «VΩmA» для измерения больших токов, мультиметр быстро выйдет из строя т.к. сгорит плавкий предохранитель!

Существуют также приборы старого образца – аналоговые или как их еще принято называть – стрелочные мультиметры.

Модель со стрелкой уже практически не используется, т.к. такая шкала имеет более высокую погрешность и к тому же замерять напряжение, сопротивление и силу тока по стрелочному табло менее удобно.

Измеряем напряжение

Чтобы самостоятельно измерить напряжение в цепи, необходимо первым делом перевести переключатель в нужное положение. В сети с переменным напряжением (к примеру, в розетке) стрелочка переключателя должна находиться в положении ACV. Щупы нужно подключить к гнездам COM и «VΩmA». Далее выберите примерный диапазон напряжения в сети. Если на данном этапе возникли трудности, лучше установите переключатель на самом большом значении – к примеру, 750 Вольт. Далее, если на табло высветится меньшее напряжение, можно перевести переключатель на более низкую ступень: 200 либо 50 Вольт. Таким образом, уменьшая уставку до более подходящей Вы сможете определить наиболее точное значение. В сети с постоянным напряжением использовать мультиметр нужно таким же образом. Обычно в последнем случае переключатель лучше всего ставить на отметку 20 Вольт (к примеру, при ремонте электрики автомобиля).

Очень важный нюанс, о котором Вы должны знать – подключать шупальца к цепи нужно параллельно, как показано на картинке:

Вот по такой методике нужно пользоваться мультиметром для определения постоянного и переменного напряжения в электрической цепи. Как Вы видите, ничего сложного нет, главное – не дотрагиваться руками до оголенных частей щупальцев, иначе поражения электрическим током на избежать. Кстати, в качестве индикатора напряжения можно также использовать индикаторную отвертку!

Измеряем силу тока

Для того чтобы самостоятельно измерить силу тока в цепи мультиметром, необходимо первым делом определиться – постоянный либо переменный ток протекает по проводам. После этого нужно узнать примерное значение в Амперах, чтобы выбрать подходящее гнездо для подключения черного щупа — «VΩmA» либо «10 А». Рекомендуем Вам изначально вставить щуп в разъем с более высоким токовым значением и если на табло высветится меньшая величина, переключить штекер в другое гнездо. Если же опять Вы видите, что измеряемое значение меньше, чем уставка, необходимо использовать диапазон с меньшей величиной в Амперах.

Обращаем Ваше внимание на то, что если Вы решили пользоваться мультиметром в качестве амперметра, подсоединять тестер к цепи нужно последовательно, как показано на картинке:

Измеряем сопротивление

Ну и безопаснее всего по отношению к сохранности мультиметра будет использовать прибор для измерения сопротивления элементов цепи. В этом случае можно установить переключатель на любой диапазон сектора «Ω», после чего подобрать подходящую уставку для более точных измерений. Очень важный момент – перед тем как использовать прибор для замера сопротивления, обязательно отключите питание в цепи, даже если это обычная батарейка. В противном случае Ваш тестер в режиме омметра может показать неверное значение.

Чаще всего измерять мультиметром сопротивление приходится при ремонте бытовой техники своими руками. К примеру, если утюг не работает, можно замерить сопротивление нагревательного элемента, который, скорее всего, вышел из строя.

 

Кстати, если при измерении сопротивления на участке цепи мультиметром Вы увидели на табло значение «1», «OL» либо «OVER» то нужно перевести переключатель на диапазон выше, т.к. при выбранной Вами уставке происходит перегрузка. В то же время, если на циферблате высвечивается «0», переведите тестер на меньший диапазон измерений. Запомните это момент и пользоваться мультиметром при замерах сопротивления не будет сложно!

Используем прозвонку

Если присмотреться на переднюю панель тестера, то можно увидеть еще несколько дополнительных функций, о которых мы еще не рассказали. Некоторые из них используют только опытные радиотехники, поэтому домашнему электрику нет смысла о них рассказывать (все равно в бытовых условиях они вряд ли пригодятся). Но есть еще один важный режим тестера, которым, возможно, Вы будете пользоваться – прозвонка (на картинке ниже мы указали ее обозначение). К примеру, чтобы найти обрыв нулевого провода в цепи, нужно прозвонить электропроводку, и если цепь замкнута, Вы услышите звуковую индикацию. Для этого нужно всего лишь подключить щупы в нужные 2 точки схемы.

Опять-таки, очень важный нюанс – питание на участке цепи, которую Вы собрались прозванивать, должно быть обязательно отключено.

 

Выполнение измерений напряжения и тока сети переменного тока [Analog Devices Wiki]

Эта версия (09 сентября 2021 г., 19:59) была одобрена Дугом Мерсером.

Содержание

• Измерение напряжения и тока сети переменного тока

  • Фон:

  • Измерение формы сигнала сетевого напряжения

    • Метод понижающего трансформатора напряжения

    • Метод трансформатора тока 1:1

  • Электронная нагрузка, преобразователь I в V

  • Измерение формы сигнала сетевого тока

    • Трансформатор измерения тока

  • Проверка частотной характеристики

  • Электронная нагрузка, преобразователь I в V

  • Проведение реальных измерений

    • Дополнительные тесты в реальных условиях

  • Измерение формы сигнала сетевого напряжения

  • Заключение

  • Приложение: Другое готовое оборудование

  • Дополнительный материал

    • Первичное/вторичное соотношение оборотов

  • Фазовый сдвиг

В других документах обсуждались функции измерения напряжения и тока ADALM1000 (SMU). В этом документе обсуждаются методы безопасного измерения напряжения и тока в сети переменного тока с использованием активных обучающих модулей.

ADALM1000.html

Фон:

Каналы SMU M1k могут измерять постоянный ток от -200 мА до +200 мА. Из-за частоты дискретизации 100 KSPS он также может измерять переменный ток. Но измеряемый ток должен втекать или вытекать из канала SMU. Это ограничивает диапазон напряжений, к которым должен быть «привязан» ток, от 0 до +5 В. Для измерения тока в более широком диапазоне напряжений можно использовать микросхему монитора токового шунта, такую ​​как AD8210 из набора аналоговых деталей ADALP2000.

ad8541.html EVAL-ADALP2000.html

Каналы SMU M1k используют этот же чип для измерения тока. Диапазон рабочих входных синфазных напряжений AD8210 составляет от −2 90 103 В 90 104 до +65 90 103 В 90 104 по отношению к выводу заземления микросхемы. Больший диапазон напряжения, но все же недостаточный для безопасного измерения тока бытового прибора или осветительного прибора, работающего от 120 90 103 В 90 104 переменного тока. Итак, что мы можем использовать для этого? Введите понижающий трансформатор напряжения для измерения напряжения в сети и трансформатор измерения тока для измерения тока в линии.

Измерение формы волны сетевого напряжения

Метод понижающего трансформатора напряжения

Для отображения формы сигнала сетевого напряжения переменного тока используется понижающий трансформатор напряжения, который гальванически развязывает и уменьшает (понижает) напряжение перед его измерением с помощью входа M1k канала B. Напряжение сети 120

В RMS должно быть уменьшено, чтобы соответствовать диапазону от 0 до 5 вольт M1k. Трансформатор, выбранный для этого примера, имеет номинальное вторичное напряжение 9 90 103 В Среднеквадратичное значение при нагрузке 250 мА . Вторичное напряжение p-p без нагрузки составляет около 35 90 103 В 90 104 (+/- 16,5 90 103 В 90 104 пик). Его необходимо дополнительно уменьшить с помощью резистивного делителя напряжения с коэффициентом более 10, а также смещением, чтобы отцентровать его вокруг 2,5 90 103 В 90 104, как показано на рисунке 1. Общее общее снижение напряжения должно быть не менее 100:1. .

Рис. 1. Понижающий трансформатор и резистивный делитель

Рис. 2. AC-AC понижающий настенный адаптер-трансформатор

Этапы калибровки

Понижающий коэффициент для комбинированного трансформатора и резистивного делителя измеряется путем подключения выходов каналов A и B AWG M1k к первичной обмотке трансформатора. Два канала AWG настроены как комплементарные синусоидальные волны 60 Гц от 0 до 5 90 103 В 90 104 для создания дифференциального напряжения 10 90 103 В 90 104 от пика к пику на первичной обмотке. Вторичная обмотка трансформатора подключена через резисторный делитель напряжения 220K/22K к BIN (режим Split I/O) и 2,5 V средняя рейка. Масштабные коэффициенты усиления и смещения канала B затем настраиваются таким образом, чтобы форма сигнала напряжения CHB также составляла 10 В пик-пик, рис. 3. В то же время мы можем измерить разность фаз (сдвиг) от входа к выходу комбинированного сигнала. путь прохождения сигнала, рис. 4.

Рисунок 3. Измеренные входные/выходные сигналы тестового напряжения

Знание этого фазового сдвига (ошибки) измерения будет важно позже при расчете реальной и мнимой мощности и коэффициента мощности.

Рис. 4. Измеренное тестовое напряжение на входе/выходе, фаза

Теперь, когда понижающий трансформатор подключен к розетке переменного тока, мы можем измерить форму сигнала сетевого напряжения переменного тока. Чистая синусоида 60 Гц от генератора сигналов произвольной формы проходит через трансформатор с небольшими искажениями, как мы видели на рис. 3, однако фактическая форма волны переменного тока 60 Гц демонстрирует значительные искажения, как показано на рис. 5. Пики формы сигнала измеряются при +/- 175 В и среднеквадратичное напряжение 124,7 В .

Рис. 5. Измеренная кривая напряжения переменного тока в сети.

Метод трансформатора тока 1:1

Альтернативный метод измерения сетевого напряжения переменного тока состоит в том, чтобы сначала преобразовать напряжение в малый ток с помощью резисторной нагрузки с большим сопротивлением. В этом примере мы используем 5 90 119 мА 90 104 RMS в качестве номинального целевого тока. Два последовательно соединенных резистора 12 кОм используются для распределения тепла (мощности) и напряжения между ними. В каждом из них около 1/3 Вт, поэтому следует использовать резисторы мощностью ½ Вт или выше. 5 9Затем ток 0119 мА подается через небольшой трансформатор 1:1. Хорошим выбором является синфазный дроссель, часто используемый для фильтрации линий электропередач импульсных источников питания. Два типичных примера показаны ниже на рисунке 6. Схема показана на рисунке 7.

Рис. 6. Пример трансформаторов с синфазным дросселем 1:1

Рис. 7. Метод преобразования напряжения в ток

Для изоляции высоковольтных соединений и из соображений безопасности трансформатор и резисторы монтируются в пластиковом корпусе от другого (умершего/бывшего в употреблении) штепсельного адаптера, как показано на рис. 8. Затем крышку можно приклеить обратно, чтобы предотвратить случайное прикосновение к сети переменного тока. высокое напряжение. Использование такого старого корпуса штепсельного адаптера, как этот, также обеспечивает удобный способ подключения к розетке переменного тока.

Рис. 8. Трансформатор и резисторы, установленные в корпусе штепсельного адаптера.

Этапы калибровки

Первым шагом является измерение фактических значений резисторов с помощью точного цифрового мультиметра. Отношение первичного тока к вторичному в идеале должно быть 1:1, но в любом реальном трансформаторе оно будет меньше 1. Установка для калибровочного испытания показана на рис. 9. Известный синусоидальный ток 60 Гц, равный примерно 5 мА RMS, составляет поступает от SMU канала B в режиме SIMV. Вторичный ток измеряется SMU канала А в режиме SVMI, установленном на то же значение 2,5 В Напряжение постоянного тока в качестве фиксированного источника питания 2,5 В . Общее сопротивление и коэффициент трансформатора тока будут использоваться для преобразования измеренных данных о форме волны тока в напряжение.

Рис. 9. Тест отношения входного/выходного тока

Рисунок 10. Измеренные входные/выходные сигналы тестового тока

Знание этого фазового сдвига (ошибки) измерения будет важно позже при расчете реальной и мнимой мощности и коэффициента мощности.

Рисунок 11. Измеренная амплитуда и фаза входного/выходного тока теста

Чтобы сравнить метод трансформатора напряжения и метод трансформатора тока, измеряющие формы сигналов напряжения сети переменного тока, они показаны на рис. 12. Измеренное среднеквадратичное значение тока равно 4,96 мА , что согласуется с используемыми резисторами 24 кОм.

Рис. 12. Сравнение форм сигналов трансформатора напряжения и тока.

Используя функцию построения математического графика, мы можем преобразовать сигнал трансформатора тока обратно в напряжение, умножив эффективное (откалиброванное) напряжение на сопротивление тока (~ 24 кОм) и построить его в том же вертикальном масштабе, что и сигнал трансформатора напряжения, как показано на рисунке. 13.

Рис. 13. Сравнение форм напряжения и расчетного напряжения.

Электронная нагрузка, преобразователь I в V

M2k не имеет возможности измерения тока, как в M1k SMU. Решение состоит в том, чтобы построить операционный усилитель I в схему преобразования V . Операционный усилитель AD8542 Dual CMOS с одним источником питания и одним источником питания используется в качестве преобразователя I в 90 103 В 90 104, как показано на рис. 14. Виртуальная земля в суммирующем соединении, вывод 2, представляет очень низкоимпедансную нагрузку на вторичной обмотке. Резистор обратной связи 350 Ом преобразует ток в напряжение, которое измеряется каналом осциллографа M2k на выводе 1.

Рис. 14. Схема преобразователя операционного усилителя I в В для M2k.

Измерение формы сигнала сетевого тока

Трансформатор измерения тока

Трансформатор измерения тока — это трансформатор, оптимизированный или предназначенный для выработки переменного тока во вторичной обмотке, который пропорционален току, который «ощущается» или измеряется в первичной обмотке. Как и любой трансформатор, трансформаторы тока гальванически изолируют измерения токов в цепях высокого напряжения от гораздо более низкого напряжения и обеспечивают удобный способ безопасного контроля фактического электрического тока, протекающего в высоковольтной линии электропередачи переменного тока. В нашем случае это может быть SMU M1k.

Принцип работы базового трансформатора тока несколько отличается от обычного трансформатора напряжения. В отличие от силового трансформатора, используемого для повышения или понижения напряжения, трансформатор тока часто состоит только из одного или нескольких витков в качестве первичной обмотки. Эта первичная обмотка может состоять из одного плоского витка, катушки из прочного провода, обернутого вокруг сердечника, или просто провода, вставленного через центральное отверстие, как показано на фотографии трансформатора с токоизмерительными клещами (модель LCTC- 0250) рис. 15. У этого токоизмерительного «пробника» зажимы открываются, так что его можно зажать вокруг проводника, по которому течет измеряемый ток, без необходимости отсоединения проводника. Такие пробники тока предназначены для использования в сетях с питанием от сети 50/60 Гц. Датчик LCTC-0250 имеет диапазон измерения тока до 100 А и встроенный резистор тока к напряжению (нагрузки), поэтому выходное напряжение указано как 15 мВ/А.

Рис. 15. Накладной трансформатор тока, модель LCTC-0250.

Многие производители предлагают ряд индукторов для измерения тока, которые представляют собой тороидальную катушку с отверстием в центре, через которое пользователь пропускает провод (или петли провода) для измерения переменного тока, рис. 16. В зависимости от конкретной модели и спецификации эти типы трансформаторов тока предназначены для использования в импульсных системах управления электропитанием и работают в диапазоне частот от 20 9от 0255 кГц до 200 кГц . Показана версия PE-51718 с центральным отводом, 100 витков, 20 мГн. Размер, без учета выводов, составляет 20 мм в высоту, 11 мм в ширину и 10 мм в глубину, что достаточно мало, чтобы поместиться на макетной плате без пайки.

Преимущество использования такой катушки в качестве трансформатора чувствительности заключается в том, что вы можете выбрать любое количество витков для вторичной обмотки. До тех пор, пока центральное отверстие не будет заполнено в зависимости от калибра используемой проволоки.

Рис. 16. Пример Pulse Engineering Center с отводом 100:1 20 мГн

Трансформатор тока со встроенной первичной обмоткой от CoilCraft показан на рисунке 17. Поскольку он полностью герметизирован, мы не можем сказать, как он устроен. Расчетный диапазон частот для этого примера 200:1, 80 мГн составляет от 1 кГц до 1 МГц .

Рисунок 17, CoilCraft 200:1 80 мГн, пример CS4200V-01

На рис. 18 показан токоизмерительный трансформатор поверхностного монтажа от Wurth Elektronik. В этом примере первичная обмотка — это просто широкая металлическая полоса, которая проходит вверх и вокруг центральной вторичной обмотки. Производитель указывает индуктивность для этого примера 200:1, 20 мГн на частоте 10 кГц, поэтому он, вероятно, также не предназначен для применения в низкочастотных линиях электропередач.

Рисунок 18, пример Würth Elektronik 200:1 20 мГн из семейства MID-SNS

Проверка частотной характеристики

Для проверки этих трансформаторов тока использовался трансформатор M1k, а испытательная схема показана на рис. 19. Синусоидальный сигнал 4 V пик-пик генерируется каналом AAWG. Затем сигнал передается по переменному току через большой конденсатор на нагрузочный резистор 10 Ом, который преобразует напряжение в пиковый ток 400 мА . Ток воспринимается первичной обмоткой, которая соединена с землей. На вторичной стороне к обмотке катушки подключается нагрузочный резистор 100 Ом, и результирующее напряжение измеряется каналом B в режиме Hi-Z. Другой конец катушки привязан к неподвижному 2,5 V , чтобы центрировать его во входном диапазоне канала B.

Для накладного щупа и катушки защитного заземления одна из более длинных проволочных перемычек из комплекта Analog Parts вставляется через центральное отверстие и используется в качестве первичной обмотки.

Рисунок 19. Схема тестирования полосы частот с использованием M1k

Входная частота изменяется от 20 Гц до 1 кГц во всех следующих тестах. Первая диаграмма Боде предназначена для датчика с зажимом LCTC с одним проводом, проходящим через зажим. Помните, что клещи имеют встроенную нагрузку, поэтому внешний резистор на 100 Ом не был включен в этот тестовый пример. Отклик магнитуды очень плоский, в пределах дБ до 20 Гц, как показано на рисунке 20.

Рис. 20. Диаграмма тела токового датчика LCTC.

Далее идет PE-51718. Как видно из отклика, показанного на рис. 21, ниже 1 кГц он совсем не плоский, чего и следовало ожидать, учитывая минимальную частоту 20 кГц. Более светлый набор кривых относится к одному проводу в качестве основного, а более темный набор — к 4 виткам в качестве основного.

Рисунок 21, график Боде PE-51718

Далее CoilCraft CS4200V-01 и Würth Elektronik 750316796 примеров протестированы на рисунке 22. Оба имеют соотношение витков 200:1. Более темные кривые относятся к устройству CoilCraft на 80 мГн, а более светлые кривые — к устройству Würth на 20 мГн. Как и ожидалось, более высокая индуктивность устройства CoilCraft дает лучшую низкочастотную характеристику. Устройство CoilCraft соответствует спецификации минимальной частоты 1 кГц и даже превышает ее, а устройство Würth, вероятно, работает ровно только выше нескольких кГц при использовании этого значения нагрузочного резистора.

Рисунок 22, CoilCraft CS4200V-01 и Würth Elektronik 750316796 бод участок

Электронная нагрузка, преобразователь I в V

Одним из способов улучшить частотную характеристику любого трансформатора тока является замена резистивной нагрузки электронным решением, , т. е. операционным усилителем I в схему преобразования В . Как показано на рис. 23, операционный усилитель AD8542 CMOS AD8542 с одним напряжением питания может использоваться как преобразователь I в В . . Резистор обратной связи 1 кОм преобразует ток в напряжение, которое измеряется каналом B на выводе 6.

Рис. 23. Схема преобразователя операционного усилителя I в В .

Чтобы проверить частотную характеристику с помощью операционного усилителя, CoilCraft CS4200V-01 (темная кривая) и Würth 750316796 (светлая кривая) снова сравниваются на рисунке 24. Обратите внимание, что масштаб по вертикали теперь составляет 3 дБ /дел. Наблюдается значительное улучшение ровности отклика по сравнению с цифрой 8 со спадом менее дБ на частоте 60 Гц. Отклик CoilCraft теперь примерно такой же плоский, как у токового пробника LCTC на рисунке 18.

Рисунок 24, график Боде для CoilCraft CS4200V-01 и операционного усилителя Würth 750316796 от I до V .

Также обратите внимание, что канал SMU M1k, настроенный на SVMI, эквивалентен схеме преобразователя операционного усилителя I/ V на рис. 23, как мы видели на рисунках 7 и 9.

Реальные измерения

В качестве примера реальных испытаний накладной датчик тока модели LCTC-0250, показанный на рис. 1, и M1k используются для измерения формы волны тока светодиодной цепочки праздничного света. Пробник LCTC-0250 имеет встроенный резистор тока к напряжению (нагрузки), поэтому выходное напряжение указано как 15 мВ/А. Цепочка состоит из 35 последовательно соединенных белых светодиодов. Было раскручено около фута провода и одна ножка была обмотана примерно 5 раз вокруг хомута. Теперь чувствительность будет около 75 мВ /А (5 * 15 мВ /А).

Пробник подключается напрямую ко входу M1k без дополнительного усиления или фильтрации. Как показано на рисунке 25, ток представляет собой простое полуволновое выпрямление, а пиковый ток составляет от 35 до 45 мА . Трудно точно измерить с шумом, а сигнал слишком мал для правильного запуска и применения усреднения трассы.

Рис. 25. Форма сигнала тока без какой-либо обработки сигнала.

Применяя некоторую математическую цифровую фильтрацию, мы можем очистить шум и сделать «сигнал» достаточно большим (в 10 раз), чтобы включить запуск и использовать усреднение трассы. К захваченной трассе сигнала применяется простой цифровой фильтр с 20 отводами и общим коэффициентом усиления 10, а также используется усреднение трассы (установлено среднее значение 8). Теперь форма волны приятная и чистая, а ток размаха составляет 42 мА .

]

Рисунок 26, отфильтрованная кривая тока

Дополнительные тесты в реальном мире

Чтобы измерить свет с помощью стандартного винта в основании Эдисона, розетка была подключена к вилке и шнуру длиной несколько футов. Около фута провода было расстегнуто, и одна ножка была 6 раз обернута вокруг зажима LCTC-0250. Чувствительность будет около 90 мВ /А (6 * 15 мВ /А). Были измерены шесть различных лампочек. На всех следующих снимках экрана осциллограммы формула измерения пользователя канала A использовалась для отображения рассчитанного полного размаха тока (в амперах), а формула измерения пользователя канала B использовалась для отображения рассчитанного (истинного) среднеквадратичного значения тока (в амперах). ). Не обращайте внимания на кривую напряжения канала B. Он нужен только для включения отображения пользовательских измерений канала B.

В качестве первого эксперимента была измерена лампа накаливания. Спецификация для этой лампы: 390 люмен и 40 Вт. На упаковке этих ламп написано «Двойной срок службы», поэтому светоотдача, вероятно, ниже, чем у других аналогичных ламп мощностью 40 Вт.

Измеренное среднеквадратичное значение тока составляет 0,33 А. Если принять среднеквадратичное значение напряжения сети 120·90 103 В, 90 104 среднеквадратичное значение, то среднеквадратичная мощность составит 39,6 Вт. Измеренная потребляемая мощность почти точно соответствует ожидаемой. Поскольку нить накаливания в лампе накаливания является почти чисто резистивной, форма волны тока, показанная на рисунке 27, представляет собой относительно чистую синусоиду. Шкала вертикального напряжения 20 мВ /дел (20/90 или 0,222 А/дел).

Рисунок 27. Форма кривой тока для лампы накаливания мощностью 40 Вт.

Затем тестируется вторая лампа накаливания с яркостью 770 люмен и мощностью 60 Вт. Измеренное среднеквадратичное значение тока составляет 0,498 А. Опять же, если принять среднеквадратичное значение сетевого напряжения 120 90 103 В 90 104 среднеквадратичного значения, то среднеквадратическая мощность составит 59,7 Вт. Измеренная потребляемая мощность почти точно соответствует ожидаемой. быть. Опять же, чисто резистивная форма волны тока, как показано на рисунке 28, представляет собой такую ​​же чистую синусоиду.

Рисунок 28. Форма кривой тока для лампы накаливания мощностью 60 Вт.

Теперь мы можем предположить, что тестовая установка, вероятно, дает точные результаты. Затем измеряется компактная люминесцентная лампа CFL, которая продается в качестве замены лампы накаливания мощностью 40 Вт. Перечисленные характеристики: 700 люмен, 11 Вт и 140 мА . 11 Вт и 140 мА кажутся несовместимыми? Измеренное среднеквадратичное значение тока составляет 0,130 А. При среднеквадратичном напряжении сети 120 90 103 В 90 104 среднеквадратичное значение мощности составляет 15,6 Вт. Измеренное значение мощности составляет 4,6 Вт, или на 42 % выше, чем указано в спецификации. Электронный балласт, используемый в CLF, приводит к довольно неприятному виду кривой тока, показанной на рис. 29.. Он потребляет ток на положительной и отрицательной половинах переменного напряжения, но имеет огромный коэффициент амплитуды.

Рис. 29. Форма кривой тока для первой КЛЛ-лампы.

Затем измеряется еще одна КЛЛ, которая продается как замена лампы накаливания мощностью 60 Вт. Перечисленные характеристики: 15 Вт и 230 мА . 15 Вт и 230 мА тоже кажутся несовместимыми? Измеренное среднеквадратичное значение тока составляет 0,175 А. При среднеквадратичном напряжении сети 120 90 103 В 90 104 среднеквадратичное значение мощности составляет 21 Вт. Измеренное значение мощности на 6 Вт или на 40 % выше, чем указано в спецификации. Текущие формы сигналов согласуются между двумя примерами CLF, если мы сравним рисунки 29.и 30. Лампа большей мощности, конечно, имеет больший пиковый и среднеквадратический ток.

Рис. 30. Форма кривой тока для второй лампы CFL.

Затем измеряют светодиодную лампу, продаваемую в качестве замены лампы накаливания мощностью 60 Вт. Перечисленные характеристики: 800 люмен, 9 Вт и 90 мА . Измеренное среднеквадратичное значение тока составляет 0,077 А. При среднеквадратичном напряжении сети 120 90 103 В 90 104 среднеквадратичное значение мощности составляет 9,24 Вт. Измеренное значение намного ближе к указанному значению и всего на 2,5 % выше. Как мы видим на гораздо более плавной кривой тока на рис. 31, он потребляет ток на положительной и отрицательной половинах переменного напряжения без каких-либо неприятных всплесков, характерных для КЛЛ. Обратите внимание, что вертикальный масштаб на 10 мВ /дел вдвое меньше, чем на предыдущих снимках экрана формы волны.

Рис. 31. Форма кривой тока для светодиодной лампы

В качестве другого примера светодиодной лампы измеряется 40-градусный светодиодный прожектор. Перечисленные характеристики: 840 люмен, 12 Вт и 130 мА . Измеренное среднеквадратичное значение тока составляет 0,108 А. При среднеквадратичном напряжении сети 120 90 103 В 90 104 среднеквадратичное значение мощности составляет 12,96 Вт. Измеренное значение намного ближе к указанному значению и всего на 8 % выше. Как видно из формы сигнала тока на рисунке 32, он потребляет ток на положительной и отрицательной половинах переменного напряжения, но с очень прямоугольными импульсами, которые могут быть двумя разными уровнями по сравнению с более округлой формой сигнала на рисунке 29. . Также отсутствуют неприятные всплески электронного балласта в КЛЛ. Обратите внимание, что масштаб по вертикали составляет 10 мВ /дел, как и на предыдущем снимке экрана с осциллограммой.

Рисунок 32. Форма кривой тока для светодиодного прожектора

Меньший коэффициент амплитуды сигналов светодиодов, вероятно, объясняет, что измеренная мощность близка к указанной мощности. Производители КЛЛ, вероятно, не использовали оборудование с высокой пропускной способностью, такое как M1k, для измерения истинного среднеквадратичного тока своих ламп и упустили высокий коэффициент амплитуды потребляемого тока. Здесь, вероятно, важно отметить, что результаты измерений, показанные до сих пор, не учитывают разность фаз между сигналами напряжения и тока (коэффициент мощности).

Измерение формы сигнала сетевого напряжения

Теперь мы добавим отображение кривой напряжения сети переменного тока, используя технику понижающего трансформатора напряжения. Для проверки установки правильной фазы между напряжением и током используется лампа накаливания мощностью 40 Вт. На рис. 31 показано, что две формы волны совпадают по фазе, как и должно быть для резистивной нагрузки. Обратите внимание, что среднеквадратичное напряжение для линии переменного тока составляет 117,75 Вольт, что кажется правильным.

Рисунок 33. Кривые тока и напряжения для лампы накаливания мощностью 40 Вт.

Теперь на рис. 34 измеряется относительная фаза между током и напряжением для второй лампы КЛЛ.

Рис. 34. Кривые тока и напряжения для второго КЛЛ

Мы оставляем читателю интерпретировать, что это значит. Такие вещи, как мгновенная поточечная мощность, могут быть рассчитаны по двум формам сигнала, а затем, например, по рассчитанному среднеквадратичному значению.

Заключение

Для измерения сетевого напряжения и тока сети переменного тока понижающий трансформатор напряжения и измерительный трансформатор тока могут надежно изолировать высокое линейное напряжение от измерительной схемы. Это очень важное соображение безопасности. Широкий динамический диапазон и относительно высокая частота дискретизации/полоса пропускания 16-разрядного АЦП в M1k позволяют использовать сильноточные (100 А) пробники, такие как LCTC, для измерения токов всего в несколько десятков из мА напрямую без какой-либо обработки сигнала.

Для дальнейшего чтения

Импульсные трансформаторы
Гальваническая развязка

Приложение: Другое готовое оборудование

Зажим Seeed Technology Co., Ltd для датчика тока, номер продукта 1019

, можно заказать через Digikey. Он имеет номинальный вход 0-60А, номинальный выход 0-1 В и соотношение витков N=1:1800.

Зажим на датчике тока

Зажим на датчике тока от SparkFun имеет соотношение витков Np:Ns=1:2000 и соотношение входного/выходного тока 30A/15mA.

ECS1030-L72 Неинвазивный датчик тока — 30 А

Этот модуль датчика сетевого напряжения на базе трансформатора тока ZMPT1010B имеет встроенную электронную схему нагрузки (операционный усилитель). Он имеет открытые винтовые клеммы для подключения к входной линии переменного тока, поэтому он может представлять потенциальную опасность поражения электрическим током, если он не установлен в изолирующем корпусе.

Рис. A2. Модуль датчика сетевого напряжения переменного тока

Из-за такого типа устройства трансформатор тока часто называют «последовательным трансформатором», поскольку первичная обмотка, которая никогда не имеет более нескольких витков, включена последовательно с проводником, подающим ток на нагрузку.

Вторичная обмотка будет иметь большое количество витков, намотанных на сердечник из магнитного материала с малыми потерями. Этот сердечник имеет большую площадь поперечного сечения, поэтому создаваемая плотность магнитного потока является низкой при использовании провода с гораздо меньшей площадью поперечного сечения, в зависимости от того, насколько ток должен быть уменьшен, поскольку он пытается выводить постоянный ток, независимый от подключенного нагрузка.

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

В отличие от применения трансформатора напряжения цель состоит в том, чтобы первичный ток трансформатора измерения тока не зависел от вторичного тока, а вместо этого управлялся внешней нагрузкой. Вторичный ток обычно рассчитан на стандартный 1 ампер или 5 ампер для более высоких значений первичного тока.

Первичное/вторичное соотношение витков

Трансформаторы измерения тока обычно имеют передаточное отношение витков от 1:10 до 1:2000. Чем выше коэффициент витков (r = Nsec/Npri), тем выше разрешение текущего измерения. Однако следует соблюдать осторожность, так как слишком высокое отношение витков потребует увеличения распределенной емкости и индуктивности рассеяния, что может снизить точность трансформатора и его способность работать на более высоких частотах (из-за собственного резонанса). Однако, если количество витков слишком мало (более низкая индуктивность), выходной сигнал может искажаться или «провисать» (при положительном наклоне однополярного входного сигнала), что также может вызвать нестабильность в цепи управления и неточности в измерениях.

Трансформаторы тока бывают трех основных типов: намоточные, тороидальные и стержневые.

Вторичная нагрузка трансформатора тока называется «нагрузкой», чтобы отличать ее от первичной нагрузки.

Фазовый сдвиг

В идеале мы хотим, чтобы первичный и вторичный токи трансформатора тока были в фазе. На практике это невозможно, но при обычных частотах мощности достижимы фазовые сдвиги в несколько десятых градуса, тогда как более простые ТТ могут иметь фазовые сдвиги до шести градусов. Для измерения среднего и среднеквадратичного значения тока фазовый сдвиг не учитывается, поскольку амперметры отображают только величину тока. Однако для мощности, энергии и коэффициента мощности (измерения реальной мощности и реактивной мощности) фазовый сдвиг приводит к ошибкам. Для измерений мощности и энергии ошибки можно считать незначительными при единичном коэффициенте мощности, но они становятся более значительными по мере приближения коэффициента мощности к 0. При нулевом коэффициенте мощности любая указанная мощность полностью обусловлена ​​фазовой ошибкой трансформатора тока. Внедрение электронных счетчиков мощности и энергии позволило откалибровать текущую фазовую ошибку.

университет/курсы/туториалы/alm-awg-ac-mains-tests.txt · Последнее изменение: 9 сентября 2021 г., 19:58, Doug Mercer

Руководство по измерению мощности переменного тока

Руководство по загрузке

Мощность — это скорость выполнения работы (работа/время). Это также скорость, с которой энергия генерируется или используется. Для систем постоянного тока мощность выражается в ваттах: P=VdcAdc. Для систем переменного тока определение мощности является более сложным. Напряжение и ток в цепи переменного тока периодически меняют направление (переменный ток). В чисто резистивной цепи напряжение и ток меняют направление одновременно (синфазно). Измерения мощности выполняются путем измерения среднеквадратичного значения тока и напряжения по формуле P = VrmsArms.

Если также присутствует реактивный элемент (емкостный или индуктивный), напряжение и ток больше не меняют направление одновременно. Ток будет отставать от напряжения, когда в цепь включена индуктивность (см. рис. А). Ток будет опережать напряжение, когда цепь включает емкость. Величина опережения или отставания, выраженная в градусах, представляет собой фазовый угол (ø). Отдаваемая мощность равна P = VAcosø. Термин cosø представляет собой коэффициент мощности. Обратите внимание, что для чисто реактивной цепи P = 0,

.

Нагрузка, включающая реактивные элементы, представляет собой комплексное полное сопротивление (Z). В последовательной цепи Z = √÷R2, где X — индуктивное или емкостное сопротивление в омах, а R — сопротивление в омах. В параллельной цепи Z = RX/√÷R2. Коэффициент мощности представляет собой отношение R/Z. Коэффициент мощности можно также описать как фактическую мощность, деленную на полную мощность: PF = Вт/ВА. Для чисто резистивной цепи PF = 1,

.

Крест-фактор
Другим параметром, используемым для характеристики форм переменного напряжения и тока, является крест-фактор – отношение пикового значения к среднеквадратичному. Коэффициент амплитуды синусоиды. CF двухполупериодного выпрямленного синуса также равен √2, но полупериодного выпрямленного синуса равен 2. CF прямоугольного сигнала равен 1; треугольная волна √3. Последовательности импульсов с низким коэффициентом заполнения могут иметь пик-фактор >10.

Спецификация коэффициента амплитуды в измерительном приборе определяет пиковый уровень сигнала, с которым можно работать, часто с пониженной точностью.

На эту спецификацию влияют два фактора:
– Динамический диапазон усилителей и схем формирования сигнала.
– Полоса пропускания используемого среднеквадратичного преобразователя.

На приборах с более чем одним входным диапазоном ограничение в усилителях можно преодолеть, используя более высокий диапазон. Тогда пики сигнала для определенной амплитуды будут находиться в пределах максимально допустимого для этого диапазона (рис. B).

По мере увеличения коэффициента амплитуды высокочастотные компоненты становятся большей частью общей формы сигнала. Обычно они кратны основной частоте (гармоникам). Электронные регуляторы скорости, диммеры ламп, импульсные источники питания и аналогичные электронные схемы часто генерируют сигналы с высоким содержанием гармоник. Однофазный источник питания постоянного тока с диодным мостом без сетевой фильтрации имеет гармоники формы волны тока далеко за пределы 7-й (см. рис. C).

Преобразователь с полосой пропускания (-3 дБ) 780 Гц измерит 71% вклада 13-й гармоники. Полоса пропускания преобразователя не является серьезной проблемой, когда основная частота составляет 50 или 60 Гц. Однако, когда основной является высокая частота (например, 20 кГц в инверторе мощности), для точного измерения несинусоидальной формы сигнала требуется гораздо большая полоса пропускания. Измерительному оборудованию, предназначенному для измерения точек в цепи коммутации, требуется широкая полоса пропускания.

Однофазные цепи
Для простейшего однофазного подключения к сети переменного тока требуется два провода. В цепях низкого напряжения напряжение можно измерить напрямую с помощью вольтметра переменного тока с соответствующей шкалой. Ток обычно измеряют, вставляя трансформатор тока со стороны линии и контролируя выходной сигнал полноразмерным амперметром переменного тока на 5 А (рис. D). Там, где невозможно разорвать цепь для установки трансформатора тока, можно использовать разъемный сердечник или накладной преобразователь тока. В цепях с более высоким напряжением может быть добавлен трансформатор напряжения для понижения напряжения источника до более низкого уровня (рис. E).

В зависимости от уровня напряжения частотомеры могут быть подключены непосредственно так же, как вольтметр переменного тока, или могут работать через трансформатор напряжения. Некоторые ваттметры, измерители коэффициента мощности и счетчики ватт-часов подключаются непосредственно к источнику питания (рис. F). В цепях с более высокой энергией или в ситуациях, когда счетчик расположен далеко от силовой цепи, используются трансформаторы тока и трансформаторы тока (рис. G).

В однофазной трехпроводной системе два горячих провода сдвинуты по фазе на 180° (относительно нейтрали). Для однофазной трехпроводной системы требуются два однофазных ваттметра или один многофазный прибор с двумя измерительными элементами (каждый элемент измеряет напряжение и ток). Это показано на рис. H. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не перегрузить счетчик при низком коэффициенте мощности. При PF=0,5 для полномасштабного считывания требуется удвоение полной шкалы либо на входе V, либо на входе A.

Многофазные цепи
Хотя многие нагрузки на предприятии являются однофазными, их рабочее питание поступает от одной фазы трехфазной системы распределения. Тяжелые электрические нагрузки, такие как большие двигатели, обычно трехфазные для повышения эффективности. Трехфазное питание конфигурируется как звезда (Y) или треугольник. Y-образные соединения могут быть 3-х или 4-х проводными. Напряжение на каждой фазе смещено на 120° от напряжения на остальных фазах.

Теорема Блонделя утверждает, что если сеть питается через N проводников, то общая мощность измеряется путем суммирования показаний N ваттметров, расположенных так, что элемент тока ваттметра находится в каждой линии, а соответствующий элемент напряжения подключен между этой линией и проводником. общая точка. Если общая точка расположена на одной из линий, то мощность можно измерять ваттметрами N-1.

Это позволяет измерять 3-фазную 3-проводную систему с помощью двух однофазных ваттметров, аналогично однофазной трехпроводной системе (см. рис. I).

Полная мощность представляет собой алгебраическую сумму двух показаний при всех условиях нагрузки и коэффициента мощности. Если нагрузка сбалансирована, при коэффициенте мощности, равном единице, каждый прибор будет показывать половину нагрузки; при коэффициенте мощности 0,5 один прибор считывает всю нагрузку, а другой показывает ноль; при коэффициенте мощности менее 0,5 одно показание будет отрицательным. В то время как сбалансированные нагрузки предпочтительны, многие системы сегодня не сбалансированы из-за модификаций системы или наличия нелинейных нагрузок.

3-фазная система Y с центральной нейтралью эквивалентна 4-проводной системе. Это требует использования трех измерительных элементов (рис. J). Для трех ваттметров общая мощность представляет собой алгебраическую сумму трех показаний при всех условиях нагрузки и коэффициента мощности.

На этих схемах показано использование однофазных ваттметров с прямым подключением. Внешние ТТ и ТТ также могут использоваться, как описано для однофазных цепей. На практике обычно используется трехфазный измеритель мощности, так как он может измерять все три ветви и вычислять алгебраическую сумму внутри себя. В системах, где третий провод напряжения отсутствует на счетчике, может использоваться специальная конфигурация элемента 2 1/2, как показано на рис. К.

Приборы

Polyphase доступны как в аналоговой, так и в цифровой конфигурации. Некоторые электронные трехфазные измерители мощности нельзя использовать в однофазных цепях из-за необходимости использования внутренней математической функции.

Энергия
Энергия – это мощность, используемая в течение определенного времени (P ˚ t). Электрическая энергия обычно измеряется в кВтч или МВтч. Счетчики киловатт-часов — это измерители мощности с временной базой для интегрирования мгновенной мощности во времени. Электронные версии счетчика кВтч часто включают возможность отображения мощности и потребления. Спрос – это среднее количество энергии, потребляемой за определенный промежуток времени. Для утилиты этот интервал обычно составляет 15 или 30 минут. Коммунальное предприятие должно иметь достаточную мощность для удовлетворения пикового спроса, поэтому цены на энергию часто устанавливаются на основе этого фактора.