Изолированные датчики тока и напряжения: Характеристики - Применение - Расчеты. ОГЛАВЛЕНИЕ: 1. Оптимальные решения с использованием пяти различных технологий ЛЕМ в производстве датчиков. 2. Определяющие параметры для выбора датчиков. 2.1 Основные параметры 2.2 Основные критерии выбора 2.3 Дополнительные критерии выбора 3. Датчики, основанные на эффекте Холла 3.1 Описание эффекта Холла 3.2 Датчики тока прямого усиления 3.2.1 Конструкция и принцип действия 3.2.2 Характеристики и свойства 3.2.3 Область применения 3.2.4 Расчет точности преобразования 3.3 Датчики тока компенсационного типа 3.3.1 Конструкция и принцип действия 3.3.2 Характеристики и свойства 3.3.3 Область применения 3.3.4 Примеры расчета при применении 3.3.5 Расчет точности преобразования 3.3.6 Работа с однополярным источником питания 3.4 Датчики напряжения компенсационного типа 3.4.1 Конструкция и принцип действия 3.4.2 Датчик напряжения без встроенного первичного резистора 3.4.3 Датчик напряжения со встроенным первичным резистором 3.4.4 Область применения 4. Компенсационные датчики , тип С 4.1 4.2 Конструкция и принцип действия Характеристики и свойства 4.2.1 Датчики тока СТ 4.2.2 Дифференциальные датчики тока CD 4.2.3 Датчики напряжения CV 4.3 Область применения 4.3.1 Датчики тока СТ 4.3.2 Дифференциальные датчики тока CD 4.3.3 Датчики напряжения CV 4.4 Расчет точности преобразования 4.4.1 Датчики тока CT 4.4.2 Датчики напряжения CV 5. Компенсационные датчики, тип IT 5.1 Конструкция и принцип действия 5.2 Область применения 5.3 Расчет точности преобразования 6. Рекомендации по применению 6.1 Изменение полярности источника питания 6.2 Помехоустойчивость 6.3 Влияние магнитных полей 7. Серия LEM-flex - гибкие датчики переменного тока 7.1 Конструкция и принцип действия 7.2 Характеристики и свойства 7.3 Область применения 7.4 Расчет точности преобразования 8. Пробники тока 8.1 Конструкция и принцип действия 8.2 Характеристики и свойства 8.3 Область применения 8.4 Расчет точности преобразования 9. Техническое задание на разработку, опросный формуляр 3 1. Оптимальные решения с использованием 5-ти различных технологий ЛЕМ по производству датчиков В течение 25 лет существования (с 1972 по 1997) компания ЛЕМ создавала широкий диапазон гальванически изолированных датчиков тока и напряжения, ставшие стандартами в области преобразований и характеристики которых представлены в данном каталоге. Потребитель имеет возможность выбора из множества моделей для преобразования тока или напряжения, разделенных на 5 больших групп (Таблица 1): ! ! Датчики прямого усиления, основанные на использовании эффекта Холла Компенсационные датчики, основанные на использовании эффекта Холла ! ! ! Компенсационные датчики, тип С Компенсационные датчики, тип IT Серия LEM-flex, гибкие датчики переменного тока Сводная таблица и детальное описание основных характеристик данных групп позволяет выбрать наиболее подходящий датчик для каждого конкретного применения. Даже несмотря на то, что в большинстве случаев подойдут стандартные датчики, выполненные по одной из 5-ти упомянутых технологий, проконсультируйтесь, пожалуйста, со специалистами ЛЕМа, если ваши требования полностью не удовлетворены. Они предложат Вам датчик, полностью соответствующий специфике применения. Таблица 1.Обзор различных технологий ЛЕМ по производству датчиков с указанием их наиболее важных характеристик. Преобразование тока Датчики прямого усиления на эффекте Холла Датчики компенсационного типа на эффекте Холла Компенсационные датчики, тип С КомпенсациГибкие датчики онные датчи- для переменного ки, тип IT тока LEM-flex Диапазон преобразования IP 0 - 18000 А 0 – 15000 А 0 - 150 А 0 - 600 А 0 - 60 000 А Частотный диапазон f 0 - 25 кГц 0 - 200 кГц 0 - 250 / 500 кГц 0 - 100 кГц 8 Гц - 100 кГц Точность при 25 °С X ±1 % ± 0,5 % ± 0,1 % ± 0,002 % ±1% ± 0,5 % ± 0,1 % ± 0,05 % ± 0,001 % ± 0,05 % Нелинейность Время отклика tr < 3 - 7 мкС < 1 мкС 0,3...0,4 мкС 0,3 мкС < 50 мкС Рабочая температура ТА -25…+70 °С -50…+85 °С -25…+70 °С -10…+50 °С -20 - +85 °С Преобразование напряжения Датчики компенсационного типа на эффекте Холла Компенсационные датчики, тип С Диапазон преобразования VP 0 - 9500 В 0 - 7000 В Частотный диапазон f несколько кГц 0 - 400 / 700 кГц Точность при 25 °С X ±1 % ± 0,2 % ±1 % ± 0,05 % Нелинейность Время отклика tr 10...100 мкС 0,6 мкС Рабочая температура ТА -50 … +70 °С -40 … +70 °С 4 2. Определяющие параметры для выбора датчика Широкий диапазон предлагаемых фирмой ЛЕМ датчиков - результат многолетней работы и опыта. Это дает нам возможность удовлетворить самые разнообразные запросы клиентов в различных областях силовой электроники. 2.1 Какие параметры нужно учитывать? Выбор датчика связан как с техническими, так и с экономическими параметрами. Поэтому должны быть приняты во внимание все аспекты его применения. Среди технических параметров особое внимание нужно уделить следующим: ! Электрические воздействия; ! Механические воздействия; ! Температурные воздействия; ! Условия эксплуатации. На практике часто возникает комбинация нескольких факторов, которые должны быть оценены в своей совокупности для выбора наиболее подходящего варианта датчиков. Например, измеряемый ток не является номинальным, осуществляются магнитное, температурное и механическое воздействия, происходят временные перегрузки и т.д. Таким образом, вся совокупность параметров может влиять на точность преобразования датчика. 2.2 Основные критерии выбора При простом применении датчика необходимо обратиться к общему каталогу ЛЕМ, который охватывает широкий диапазон производимых фирмой датчиков с их основными характеристиками в табличной форме. Получить более детальную информацию по каждому датчику помогут индивидуальные паспорта. Следующие параметры помогут Вам выбрать именно тот образец продукции, который окажется наиболее подходящим. 2.3 Дополнительные критерии выбора При более сложных условиях применения датчика необходимо учесть такие факторы, как: ! ! ! ! ! ! ! Внешние магнитные воздействия; Электромагнитные помехи; Крутизна фронтов импульсов; Механические воздействия (вибрация, удары и т.д.) Специальные требования по прочности электрической изоляции; Совместимость с существующими стандартами; Другие. Для окончательного выбора датчика может понадобиться дополнительная информация. В случае затруднений в выборе типа датчика Вам будет предоставлен лист спецификации, заполнив который, Вы сможете предоставить нам всю необходимую для анализа Ваших запросов информацию (характеристики измеряемого сигнала, соседние воздействующие элементы (катушки индуктивности, токовые проводники), другие условия эксплуатации). 5 ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ПАРАМЕТРЫ ПРИ ВЫБОРЕ ДАТЧИКА. Датчики тока Электрические параметры Критерии выбора ! Преобразуемый ток: переменный, постоянный, комплексной формы ! ! Применяемая технология (табл.1) Определение амплитудного или эффективного значения преобразуемого тока ! Диапазон преобразования тока ! ! ! Требуемый выходной сигнал ! ! Определение пикового преобразуемого значения тока: IP Измеряемые временные перегрузки - пиковое значение - продолжительность Тип: ток, напряжение Значение при IPN , IPK MAX : определение необходимого нагрузочного резистора ( для токового выхода ) ! Точность преобразования ! ! Имеющийся источник тока ! Электрическая прочность изоляции Требуемая точность при 25 °С Принять во внимание начальное смещение тока или напряжения (при преобразовании на постоянном токе) + нелинейность ! Общая точность в пределах рабочего температурного диапазона Принять во внимание точность при 25 °С + начальное смещение выходного сигнала + температурный дрейф выходного сигнала. ! Напряжение источника питания ! Максимально допустимое потребление тока ! Номинальное рабочее напряжение ! Необходимое испытательное напряжение при проверке электрической прочности изоляции Динамические характеристики ! ! Критерии выбора Частотный диапазон ! Скорость нарастания тока ! ! ! ! Параметры окружающей среды ! Рабочая температура и температура хранения Критерии выбора ! ! Механические параметры ! ! ! Электрическое подключение вторичной цепи Внешние размеры ! ! ! ! ! Способ установки ! 6 Определение температурного режима, при котором будет работать датчик Выбор температурного режима хранения Критерии выбора Электрическое подключение первичной цепи ! Определение рабочего частотного диапазона - Основная рабочая частота - Частоты регистрируемых помех (при необходимости) Выбор подходящей технологии производства датчиков Определение времени отклика и времени задержки выходного сигнала Определение скорости нарастания тока при неизмеряемой перегрузке, которую датчик должен выдержать. Выбор подходящей технологии по производству датчиков. Через входное отверстие: определение его размера в зависимости от размеров проводника Размеры шинопровода Другие присоединения (винтовые крепления, и т.д.) Тип присоединения вторичной цепи Определение максимально допустимых размеров Тип крепления (печатная плата, непосредственно на шасси или панелях конструктива) Датчики напряжения Датчики, использующие эффект Холла со 100% обратной связью. ! Критерии выбора датчиков напряжения в основном идентичны критериям выбора датчиков тока. Используются два типа дизайна: Без встроенного первичного резистора ! модель LV 100 имеет 100 ампер-витков, а модель LV 200 - 200 ампер-витков. Регулирование значения выходного сигнала: Калибрование значения выходного сигнала может выполняться через внешний первичный резистор или посредством изменения нагрузочного резистора выходной (вторичной) цепи. Со встроенным первичным резистором Это модели выбираются тогда, когда определяющим критерием является время отклика. Для этого первичная обмотка должна быть выполнена с минимальным количеством витков для уменьшения первичной индуктивности. С другой стороны, с целью обеспечить оптимальную точность, первичный ток будет больше, обеспечивая номинальное количество первичных ампер-витков (IP∗NP), точно установленное для конкретной модели. Например, Датчик оснащен встроенным первичным резистором. Выбор делается в соответствии с номинальным преобразуемым напряжением и диапазоном преобразования, который для этих приборов составляет обычно 1.5 от установленного номинального напряжения. Электрические параметры Критерии выбора ! Точность преобразования ! Определение сопротивления первичной цепи, его температурного дрейфа, связанного со значением сопротивления первичного резистора (внешнего или встроенного). ! Максимальное значение рассеиваемой на первичном резисторе мощности ! Относится к первичному резистору и току первичной цепи. Динамические характеристики ! Частотный диапазон или время отклика Критерий выбора ! Зависит от постоянной времени L/R первичной цепи (первичная обмотка LP и первичное сопротивление R1) Датчики напряжения типа С Конструкция датчика предусматривает встроенный первичный резистор. Количество первичных ампер-витков меньше, чем у датчиков на эффекте Холла компенсационного типа (Например: CV3-...означает 3 ампер-витка). Критериями выбора этих датчиков являются: ! ! ! ! ! Расширенный частотный диапазон или более быстрое время отклика. Низкая чувствительность к колебаниям напряжения питания. Повышенная точность преобразования. Малая потребляемая мощность в первичной цепи. Слабая чувствительность к внешним магнитным полям. 7 3.1 Описание эффекта Холла. Датчики компенсационного типа и датчики прямого усиления основаны на использовании эффекта Холла, который был обнаружен в 1879 году американским физиком Эдвином Гербертом Холлом. Эффект Холла вызывается силой Лоренца, которая действует на подвижные носители электрических зарядов в проводнике, когда на них действует магнитное поле перпендикулярно направлению тока. Тонкая пластина полупроводника пересекается вдоль током управления Iупр. (Рис.1). Магнитный поток В генерирует силу Лоренца FL, перпендикулярно направлению подвижных носителей зарядов, которые и образуют ток. Это ведет к изменению числа носителей зарядов на обоих концах пластины, и создает разницу потенциалов, которая является напряжением Холла VH. Рис. 2 Принцип работы датчика прямого усиления, основанного на эффекте Холла. Кроме IP все составляющие этого уравнения постоянны, следовательно: VH = b x IP , где b – константа. B Измеряемый сигнал VH усиливается, и с выхода датчика, в виде напряжения или тока (зависит от конструкции) используется для дальнейшей обработки. Диапазоны тока. Ic UH Датчики прямого усиления ЛЕМ позволяют измерять номинальные токи IPN от нескольких А до нескольких сотен кА с общей точностью в несколько процентов от номинального значения. Отличительные особенности. Рис.1 Пояснение электрических параметров эффекта Холла Для систематизации сказанного выше получаем: , где VH = (K/d) x IC x B К - константа Холла для применяемого материала; d - толщина пластины полупроводника. Такое устройство (Рис.1) получило название генератора Холла. Генераторы Холла обладают определенной зависимостью чувствительности и начального выходного напряжения VOT от температуры, тем не менее, эта зависимость может быть значительно компенсирована электронной схемой датчика тока. 3.2 Датчики прямого усиления, основанные на эффекте Холла 3.2.1 Конструкция и принцип действия Датчики прямого усиления используют эффект Холла. Магнитная индукция В и напряжение Холла, создаются измеряемым первичным током IP, который необходимо преобразовать в выходной ток датчика. Ток управления подается с помощью стабилизированного источника тока (Рис.2). В пределах линейной области цикла гистерезиса магнитная индукция В пропорциональна IP ( B=a x IP, где a - константа). Следовательно, напряжение Холла выражается следующим образом: VН = (K/d) x Iупр. x a x IP 8 Датчики прямого усиления способны измерять постоянный, переменный ток и токи других форм с гальванической изоляцией. Они отличаются низкой потребляемой мощностью и уменьшенными геометрическими размерами, а также относительно небольшим весом, в особенности для диапазона больших токов. Они обеспечивают отсутствие внутренних потерь в измеряемой цепи и особенно устойчивы к перегрузкам. Эти датчики сравнительно недороги и в основном применяются в промышленности. 3.2.2 Характеристики и свойства Диапазон преобразования тока Определяется линейной областью кривой намагничивания магнитной цепи (рис.3). В основном, измеряемый диапазон в зависимости от типа датчика составляет от 1 до 3 величин номинального тока. Выходной сигнал Выходное напряжение прямо пропорционально измеряемому току. Максимальный уровень напряжения зависит от напряжения питания. В основном значение выходного напряжения Vвых составляет 4 В при номинальном токе IPN. Также существуют модели с выходным сигналом в виде тока. Точность преобразования. Точность зависит от различных факторов, таких как электрические параметры или параметры, связанные с условиями окружающей среды (температура и т.д.). Для датчиков прямого усиления со сквозным отверстием для первичной шины NP = 1 и произведение будет выглядеть следующим образом: Факторы, определяющие точность: зависящие от температуры окружающей среды: ! Смещение выходного сигнала при IP = 0 ! Нелинейность характеристики преобразования Коэффициент усиления схемы датчика ! IP x f , обычно ≤ 400 000 зависящие от рабочей температуры: ! дрейф начального выходного тока ( напряжения) ! изменение коэффициента передачи усилителя В пределах температурных ограничений, указанных в техническом паспорте, использование этой величины не приводит к чрезмерному повышению температуры. Примечание: При производстве датчики проверяются при температуре 25°С и номинальном токе. Зависимость точности от температуры окружающей среды указана в Технических паспортах. Для серий HA... и HY... , где первичный проводник встроен в датчик, ток в этом проводнике также создает дополнительное увеличение температуры. Динамические характеристики Ниже приведены обобщенные данные результатов испытаний датчика HY 10 - Р. Частотная характеристика Произведение IP x f будет следующим: при температуре ТА = 25 °С: В Н Область линейной характеристики Рис.3 Кривая намагничивания IP IP x f fmax 10 A 130 000 13 кГц 6A 198 000 33 кГц 2A 680 000 340 кГц при температуре ТА = 70 °С: IP IP x f 10 A 6A 59 000 72 000 fmax 5,9 кГц 12 кГц 2A 180 000 90 кГц Примечание: На практике частотный диапазон усилителя должен обязательно соответствовать измеряемому току при данной частоте. В основном ограничения зависят от двух факторов: а) Частотный диапазон электронной схемы, который зависит от типа используемого усилителя и внутренних компенсационных обмоток. б) Нагрев сердечника, который зависит от вихревых токов и потерь намагничивания при повышенных частотах. Потери из-за вихревых токов зависят от: е2 (где е – толщина металла сердечника), В2 (где В – пиковое значение магнитной индукции), f2 (где f - частота). Потери намагничивания пропорциональны частоте f квадрату пикового значения индукции В2. Эти потери в сердечнике зависят от ширины петли гистерезиса конкретного материала. Для бесперебойной работы датчиков тока прямого усиления необходимо ограничить рост температуры, чтобы избежать перенагрева компонентов, используемых в датчике. Чтобы определить область работы наиболее простым способом, мы выделили произведение “ток x частота”: IP x NP x f , где IP - первичный ток в А NP - число первичных витков f - частота сигнала в Гц 9 Время отклика и режим нарастания di/dt ЛЕМ определяет время отклика как задержка между моментом, когда первичный ток во входной цепи достигает 90 % своего конечного значения и моментом, когда значение выходного сигнала составляет 90 % от конечной амплитуды. (Рис.4) Как было указано выше, точность датчика указана в техническом паспорте для номинального тока IPN при окружающей температуре в 25° С. Полная погрешность, включает в себя начальное выходное напряжение, нелинейность и температурную погрешность. Первичный ток I 3.2.4 Расчет точности преобразования Теоретически величина погрешности преобразования должна быть равна сумме всех ошибок, но на практике это не всегда так. 90% Выходной сигнал датчика В следующих примерах для того, чтобы упростить вычисления, предполагается, что источники тока совершенно стабилизированы и остаточный магнетизм сердечника незначителен и не принимается во внимание. Пример: Датчик тока HAL 200 – S время tr время отклика Рис. 4 Определение времени отклика Ток в 200 А должен измеряться при окружающей температуре +70° С. В техническом паспорте указана величина выходного напряжения 4 В при номинальном токе 200 А. Измеряемый ток I = 200 А Соотношение V/точность в % будет зависеть: Для датчиков прямого усиления время отклика и скорость нарастания тока (di/dt) зависят от быстродействия используемого усилителя. Форма сборки измерительной цепи датчика также может влиять на рабочий режим. При окружающей температуре 25°° С : Динамические характеристики датчиков тока измеряется в лаборатории с помощью цифрового осциллографа при номинальном первичном токе и скорости его нарастания в 50 А/мкс. Полная погрешность при 25°С(включая а+б+в) ±40 мВ ± 1% Полученное значение времени отклика составляет <3 мкс. На рисунке 5 показан результат преобразований датчика HAL 600 - S. 3.2.3. Области применения Датчики тока прямого усиления используются во многих областях промышленности, обеспечивая преобразование, регулирование и контроль электрического тока. Среди наиболее характерных областей применения можно выделить: ! ! ! ! ! ! 10 Частотные преобразователи и 3-х фазные приводы (для контроля фазовых токов) Электрическое сварочное оборудование (для управления и контроля тока сварки) UPS и другое оборудование, использующее батареи (для контроля зарядного и разрядного токов) Электромобили, транспортные преобразователи, системы контроля состояния батарей Системы городского электрического транспорта, системы управления и защиты тяговых двигателей, (для контроля режимов работы) Другие области применения, например, системы управления электроэнергией, коммутируемые источники питания, оборудование для электролиза. а) величина начального выходного напряжения при IР = 0 составляет 10 мВ макс б) коэффициент преобразования - задан изготовителеи в) нелинейность при 25° С В зависимости от рабочей температуры: (от 25° С до + 70° С) г) дрейф начального выходного напряжения: 1 мВ/°К макс ±45 мВ ± 1.13% д) изменение коэфф. передачи 0.05% от значения/°К ±90 мВ или ± 2.25% Максимальная погрешность ±175 мВ или ± 4.38 % Влияние магнитных свойств сердечника на величину смещения выходного сигнала. В зависимости от типа датчика и материала используемого сердечника, ошибка преобразования может возрасти. Это происходит из-за остаточной намагниченности, которая вызывает смещение выходного сигнала. Величина этого смещения зависит от уровня намагниченности сердечника. Смещение максимально при насыщении сердечника, которое может произойти в случае перегрузки большими токами. Для примера рассмотрим результаты преобразований, производимые датчиками HAL, HAK, HTA. После изменения цикла тока от 0 до 3 ∗ IPN , а затем возвращения к нулю, смещение выходного сигнала составит 2,5 мВ для датчиков типа HAL и 3 мВ для датчиков типа HAK и HTA (<0,1 % от IPN). 3.3 Датчики компенсационного типа, основанные на эффекте Холла Датчики со 100% обратной связью (также называемые компенсационными или датчиками с нулевым потоком) имеют встроенную компенсационную цепь, с помощью которой характеристики датчиков тока, использующих эффект Холла, могут быть существенно улучшены. 3.3.1 Конструкция и принцип действия. В то время как датчики прямого усиления дают выход напряжения Uвхы, пропорциональный увеличенному напряжению Холла VH, компенсационные датчики обеспечивают выходной ток, пропорциональный напряжению Холла , который действует как сигнал обратной связи, чтобы компенсировать магнитное поле, создаваемое первичным током BP, магнитным полем, создаваемым полем выходного тока BS. Выходной ток намного меньше, чем IP, потому что катушка с NS витками предназначена для генерирования аналогичного магнитного потока (ампер-витков). Таким образом : NP ∗ IP = NS ∗ IS Следовательно, индукция BS эквивалентна BP и их соответствующие ампер-витки компенсируют друг друга. Таким образом, система действует при нулевом магнитном потоке в сердечнике (рис. 6). Приведем для примера преобразование постоянного тока 100 А. Количество витков NP = 1, потому что проводник ведет прямо к магнитной цепи, тем самым составляя один виток. Вторичная (выходная) обмотка имеет 1000 витков (NS = 1000). Соотношение витков составляет 1:1000. Как только IP примет положительное значение, в сквозном отверстии магнитного сердечника возникает индукция BP, создавая напряжение Холла VH в элементе Холла. Это напряжение преобразовывается в ток с помощью генератора тока, каскад усилителя которого обеспечивает протекание тока через вторичную обмотку. Таким образом, создается поле с величиной индукции BS, которая компенсирует поле с величиной индукции BP. Следовательно, окончательный вторичный выходной ток будет следующим: IS = (NP ∗ IP) / NS = (1∗ ∗ 100) / 1000 = 100 мА IS – является точным отображением IP по форме, но меньшим в 1000 раз. Такое преобразование тока как раз и используется для целей потребителей. Диапазон преобразования тока Диапазон компенсационных датчиков ЛЕМ позволяет измерять номинальные токи IPN от нескольких ампер до несколько десятков тысяч ампер с точностью около 1 %. С помощью приборов, выпускаемых филиалом LEM DynAmp, использующих ту же технологию, можно измерять очень большие токи до 500 000 А. Отличительные особенности Компенсационные датчики способны измерять постоянный ток, переменный ток и токи иной формы с гальванической развязкой. Они выделяются следующим: ! Отличная точность. ! Очень хорошая линейность. ! Малый температурный дрейф. ! Очень быстрое время отклика и широкий частотный диапазон. ! Не приводят к дополнительным потерям в измерительной цепи. ! Токовый выход этих датчиков особенно приспособлен к применению при наличии помех окружающей среды. При необходимости очень легко преобразовать сигнал датчика в напряжение. ! Датчики выдерживают перегрузки тока без повреждений. Эти датчики особенно хорошо подходят к промышленному применению, когда требуется высокая точность и широкий частотный диапазон. Основным недостатком этой технологии является потребление мощности на компенсацию тока. Кроме того, для диапазона высоких токов эти датчики более дорогие и имеют большие габариты по сравнению с аналогичными ? датчиками прямого усиления. Несмотря на это, благодаря использованию современных способов производства и значительному опыту ЛЕМ в этой области, датчики компенсационного типа являются относительно дешевыми, особенно для диапазона малых токов. Рис.6 Пояснение принципа работы компенсационного датчика. 11 3.3.2 Характеристики и свойства Диапазон преобразования тока. Действуя практически при нулевом потоке (на практике существуют рассеянные магнитные потоки), эти датчики имеют отличную линейность в области, лежащей выше номинального диапазона преобразования. Последний определяется мощностью источника питания для обеспечения вторичного (выходного) тока, принимая во внимание падение напряжения в датчике и на резисторе нагрузки. На практике этот тип датчиков может измерять более высокие значения токов, чем определено в технических паспортах. При измерении импульсов тока, превышающих паспортные значения, необходимо помнить о возможном перегреве первичной цепи (шины) и корпуса. В этом случае датчик действует как трансформатор тока. В техническом паспорте не отражен подобный режим эксплуатации датчиков, так как каждое нестандартное применение требует специального исследования, и мы советуем проконсультироваться с нашими специалистами по поводу проведения необходимых испытаний. Выходной сигнал – Нагрузочное сопротивление На выходе датчик обеспечивает вторичный ток, который является током обратной связи. Этот ток может быть преобразован в напряжение с помощью нагрузочного сопротивления. Значение нагрузочного сопротивления должно находится в пределах диапазона, указанного в техническом паспорте, а именно: иметь значение между сопротивлением Rmin (определенного по допустимой мощности рассеивания электронных компонентов схемы) и сопротивлением Rmax , (определенного для избежания электрического насыщения цепи, принимая во внимание минимально допустимый уровень напряжения питания, при котором перекрывается максимальный диапазон преобразования). Следует отметить, что в техническом паспорте указаны значения RM , относящиеся к номинальному режиму работы и диапазону преобразования. Примеры других режимов работы приведены в п. 3.3.4. Точность преобразования. Точность преобразования зависит от нескольких факторов, зависящих от типа производимых преобразований. Это или электрические параметры (постоянный ток, переменный ток, промышленная частота или высокочастотные токи других форм) или параметры, зависящие от окружающей среды (окружающая температура и т.д.). Факторы, влияющие на точность зависящие от температуры окружающей среды: смещение выходного сигнала при IP = 0 нелинейность. зависящие от рабочей температуры: дрейф начального выходного тока. Динамические характеристики Частотная характеристика 12 Преобразования, производимые датчиками компенсационного типа, выделяются отличными частотными характеристиками. Это достигается благодаря двум факторам. Для тока низкой частоты определяющим G Область работы электроники Область работы трансформатора тока f Рис. 7. При увеличении рабочей частоты датчик работает как трансформатор тока. фактором является электроника с элементом Холла. В области высоких частот датчик действует как трансформатор тока (рис.7). Минимальная верхняя граница частотной характеристики для большинства датчиков составляет 100 кГц. Некоторые модели имеют диапазон от 150 до 200 кГц. Благодаря комбинированной оптимизации частотного диапазона электронной схемы и частотного диапазона трансформатора тока становится возможным охватить обе области работы, обеспечивая высокую точность во всем частотном диапазоне самого датчика. Фирма ЛЕМ разработала специальную серию датчиков – датчики LB – принцип действия которых запатентован. Частотный диапазон этих датчиков линейный и расширен до 300 кГц. Время отклика и скорость нарастания выходного тока Время отклика определяется несколькими параметрами, среди которых: время реакции, время нарастания выходного сигнала до уровня 0.9 IN, время задержки. Время отклика сравнимо с временем задержки, которое тоже характеризует способность датчика без искажений повторять форму входного тока в зависимости от di/dt. Время отклика для датчиков компенсационного типа – меньше 1 мкс. Правильное повторение формы входного тока на нагрузочном резисторе зависит от внутренней конструкции каждого датчика и от способа монтажа датчика в контролируемой схеме. Датчики способны, в зависимости от модели, обеспечить скорость нарастания выходного тока от 50 А / мкс до нескольких сотен А / мкс. Поэтому их используют для защиты полупроводниковых приборов в случае коротких замыканий в силовых цепях. 3.3.3 Области применения Датчики компенсационного типа используются в промышленных установках, для преобразования и контроля электрического тока. Среди областей применения датчиков компенсационного типа можно выделить следующие: ! Частотные преобразователи и трехфазные приводы (для контроля тока в фазах, шинах постоянного тока, для защиты в случае коротких замыканий). ! Преобразователи для сервоприводов, использующихся в робототехнике. ! Электрическое сварочное оборудование (для контроля за током сварки). ! UPS и другое оборудование, использующее батареи (для контроля за зарядным и разрядным током). ! Электрический транспорт, транспортные преобразователи и управление зарядными устройствами. ! Системы городского электрического транспорта: транспортные и вагонные преобразователи, тяговые подстанции. ! Преобразователи для ветроэнергетических установок. ! Специальные источники тока для радаров. Можно упомянуть и другие области применения, такие как: ! системы телемеханики, автоматики энергосистем; высоковольтные выключатели, лазеры, выпрямители для электрохимических процессов. ! Использование в лабораторных исследованиях или в тестовом оборудовании. Именно это значение и должно использоваться. в) Для тех же параметров, что и в б), можно ли получить выходное напряжение 6 В? RН = VН/IS = 6 В /50мА = 120 Ом Так как сопротивление нагрузки превышает допустимое максимальное значение RН, то при токе 50 А указанное напряжение получить невозможно. Допустимое значение сопротивления RНmax , равное 95 Ом, обеспечивает максимальное выходное напряжение 4.75 В. г) Какое должно быть напряжение на выходе усилителя, позволяющее обеспечить максимальный выходной ток, определяющий диапазон преобразования тока? Данные, указанные в техническом паспорте, учитывают внутреннее падение напряжения на одном из выходных транзисторов VCE (sat) и падение напряжения на компенсирующей обмотке, имеющей активное сопротивление RS (Рис. 8). Отклонение напряжения питания должно быть так же принято во внимание для гарантии обеспечения необходимой величины компенсирующего тока во всех случаях. Напряжение на выходе усилителя (VA) должно быть определено для того, чтобы рассчитать падение напряжения во вторичной обмотке и на нагрузочном резисторе. VA = (RS + RН max) x IS Для этого расчета будут использованы данные из Технического паспорта, которые даны для особых рабочих условий. Vпит.мин = 14,25 В + 3.3.4 Примеры расчетов Следующие примеры предназначены для того, чтобы помочь потребителям оценить, исходя из применения датчика, ограничения рабочих характеристик датчиков компенсационного типа и определить подходящий резистор нагрузки. VCE(sat) = ? Пример 1 : Компенсационный датчик LA 55-P а) Какое максимальное значение измеряемого напряжения может быть получено при следующих параметрах: ! номинальный входной ток IP = 70 A ! температура окружающей среды до t° = 70 °C ! напряжение питания Vпит= ±15 V Соотношение витков равно 1:1000, что определяет выходной ток IS = 70 мА. В каталоге или техническом паспорте указано: RНmax =90 Ом, тогда VН= RНmax x IS = 90 Ом + 70 мА =6,3 В б) Какое сопротивление нагрузки должно быть выбрано при следующих параметрах для получения выходного напряжения 3.3 В для номинального первичного тока? ! номинальный входной ток IP = 50 A ! температура окружающей среды до t° = 85 °C ! напряжение питания Vпит= ±12 V ! выходной ток IS = 50 мА Для данных параметров в техническом паспорте рекомендуется использовать нагрузочное сопротивление в пределах: RНmin = 60 Ом и RНmax = 95 Ом RН = VН/IS = 3.3 В /50мА = 66 Ом RS = 80 Ω RH = 90 Ω VS VH VA Is Рис.8.Диаграмма для расчета выходного напряжения VA на выходе усилителя В техническом паспорте на датчик LA 55 – P указано следующее: - нагрузочное сопротивление при ±15 В, 70 А max , и при температуре +70 °С: RНMax = 90 Ом - Вторичное внутреннее сопротивление RS = 80 Ом (при +70 °С) Из этого следует, что VA = (80 Ом + 90 Ом) x 70 мА = 11.9 В д) Какое напряжение и максимальное нагрузочное сопротивление должно соответствовать следующим параметрам? ! номинальный входной ток IP = 60 A ! температура окружающей среды до t° = 70 °C ! напряжение питания Vпит= ±15 V 13 ! выходной ток IS = 60 мА VН = VA – (RS x IS) VН = 11.9V – (80 Ом x 60 мА) = 7.1 В RНmax = VН / IS = 7.1 В / 60 мА = 118 Ом Пример 2 : Может ли датчик измерять значения тока, выходящие за пределы указанного в техническом паспорте диапазона? Для каждого датчика ЛЕМ указаны рабочие условия для диапазона преобразований, который обычно составляет от 1.5 до 2 x IN. Если необходимо рассчитать диапазон преобразования, больший, чем указано в Техническом паспорте, должны учитываться следующие параметры: Ограничения, установленные значением RНmin , которое определяет максимальную допустимую мощность электронной схемы. Значение RНmin может быть равным или больше нуля. Максимальная температура первичного проводника. Она не должна превышать значения, указанного в техническом паспорте (т.е. 100 °C), чтобы не повредить используемые в производстве датчика пластиковые материалы. а) Случай, когда значение RНmin не равно нулю. Приведем еще один пример по датчику LA 55 – P. Какое максимальное значение тока может быть измерено, используя нагрузочное сопротивление RНmin? Vпит = ±15 В (±5%), TA = +70 °C, RS = 80 Ом RНmin = 50 Ом IS = VA/(RS + RН) IS = 11.9 В/(80+50) Ом = 91.5 мА То есть максимальный первичный ток равен 91.5 А б) Случай, когда RНmin = 0 Пример по датчику LA305-S Vпит = ±15 В (±5%), TA = +70 °C, RS = 35 Ом (при +70 °С) RНmin = 0 Ом; соотношение витков = 1:2500 Если RН равно нулю, то датчик на выходе будет обеспечивать непосредственно ток. Если необходимо на выходе получить напряжение, то в выходную цепь должен быть включен нагрузочный резистор RН соответствующей величины. Например, 5 Ом. Прежде всего, определим допустимое значение напряжения на выходе усилителя, VA : VA = (RS + RН max) x IS RНmax = 75 Ом при 300 А с Vпит = 15 В IS = 300 А / 2500 = 120 мА VA = (35+75) Ом x 120 мА = 13.2 В IS = VA / (RS + RНmin) IS = 13.2 В / (35+5) Ом = 330 мА Следовательно, диапазон измеряемого первичного тока составит 330 мА x 2500 = 825 А. Это соответствует измеряемому диапазону 2.75 x IN. В этом случае выходное напряжение будет: VН = 330 мА x 5 Ом = 1.65 В Обратите внимание: Необходимо убедиться, что температура первичного проводника принята во внимание. 3.3.5 Вычисление точности преобразования Максимальная щим образом: погрешность рассчитывается следую- Датчик тока LA 55-P 14 Преобразование постоянного тока 50 А осуществляется с помощью датчика LA 55-P. Напряжение питания датчика составляет ± 15 В. В Техническом паспорте указано значение точности 0.65 % при температуре в 25 °С. При соотношении витков 1:1000 выходной ток составит 50 мА. Температурный дрейф выходного тока составит ±0.6 мА / 110 К макс. (от – 25 до +85 °С). Значения частных погрешностей составят: Точность при температуре 25 °С ± 0.65 % от IN ± 0.65 % Температурный дрейф выходного тока ± 0.6 мА / 50 мА ± 1.2 % Максимальная погрешность ± 1.85 % Это показывает максимальную погрешность, выраженную в процентах от номинального значения. Смещение выходного сигнала из-за остаточного намагничивания Когда ток IP значительно превышает номинальное значение и ампер-витки больше не могут компенсироваться вторичной выходной цепью, магнитная индукция В отклоняется от нуля и начинается цикл гистерезиса. Сердечник намагничивается, и генератор Холла вырабатывает некоторое напряжение VX для IP = 0. Тот же эффект может быть достигнут при отсутствии одного из двух напряжений питания. В этом случае электронная схема неспособна обеспечить достаточную компенсацию тока и сердечник начинает намагничиваться. Это явление устраняется путем размагничивания магнитного сердечника переменным током, постепенно снижаемым до нуля, при этом необходимо предварительное отключение источников питания или выходной цепи датчика. 3.3.6 Однополярный источник питания. Большинство датчиков ЛЕМ могут использовать однополярное напряжение для преобразования однонаправленных токов. В этом случае во внимание должно быть принято следующее: 1. Напряжение питания – это сумма положительных и отрицательных напряжений, указанных в Техническом паспорте. 2. Нагрузочное сопротивление должно быть рассчитано таким образом, чтобы не допустить превышения рассеиваемой мощности в выходном каскаде датчика. В первом приближении не требуется дополнительных расчетов, если первичный ток не превышает половины номинального первичного тока для конкретного типа датчика. ром R1. Это резистор может быть внешним или встроенным в конструктив датчика. 3.4.2 Датчик напряжения с внешним резистором. Так как в таком датчике напряжения используется тот же принцип работы, что и в датчике тока, описанном ранее, для определения значений напряжения и нагрузочного резистора подходят аналогичные правила. Дополнительно должно быть рассчитано значение внешнего резистора R1 (Рис.11). Датчик R1 IP RP + Датчик М VP + LP RH - Рис.11 Эквивалентная схема для расчета внешнего резистора R1/ Пример 1 для датчика LV 100: Рис.10 Включение диодов при однополярном питании 3. Так как усилитель датчика разработан для двуполярного источника питания, а используется с однополярным, в измерительную цепь должны быть встроены диоды, как показано на Рис.10. Это позволит компенсировать остаточное напряжение через неиспользуемый выходной транзистор. Необходимо отметить, что существует ряд датчиков, специально предназначенных для применения с однополярным питанием. 3.4 3.4.1 Датчики напряжения компенсационного типа, основанные на эффекте Холла Каким должно быть значение внешнего резистора R1 для преобразования номинального напряжения VPN = 230 В, с пиковым значением 500 В и какова будет точность преобразования? а) Определение значения внешнего резистора R1: Номинальный ток: IPN = 10 мА Диапазон преобразования IP = 20 мА Сопротивление первичной обмотки RP = 1900 Ом (входное сопротивление) при +70°С -3 R1 = VPN / IPN – RP = (230 / 10 x 10 ) – 1900 = 21 100 Ом R1 = 21.1 Ом Номинальное значение мощности P, рассеиваемой в резисторе R1 2 2 P = IPN x R1 = 10 мА x 21.1 kОм = 2.11 Вт Конструкция и принцип действия Датчики напряжения, основанные на эффекте Холла, основаны на тех же принципах, что и датчики тока. Практически, они собраны на основе датчиков тока, а главное отличие состоит в первичной цепи, катушка которой изготовлена с большим количеством витков. Это позволяет создать необходимое количество ампервитков для создания первичной индукции, и таким образом при минимальном значении первичного тока, обеспечивается минимальное потребление из входной цепи (цепи преобразуемого напряжения). Поэтому для измерения напряжения достаточно обеспечить первичный ток, эквивалентный этому напряжению, который и будет преобразовывать датчик. Это достигается с помощью резистора, последовательно соединенного с первичной обмоткой. Таким образом, датчики напряжения, основанные на эффекте Холла, представляют собой датчик тока с первичной многовитковой обмоткой и добавочном резисто- Для избежания чрезмерного температурного дрейфа значения R1 и ради надежности работы схемы необходимо выбирать номинальную мощность резистора в 3 – 4 раза выше, чем рассчитанная мощность рассеивания. В данном случае желательно выбрать: R1 = 21.1 кОм / 8 Вт Полное сопротивление R первичной цепи датчика будет следующим: R = RР + R1 = 23 кОм б) Можно ли преобразовать максимальное напряжение 500 В? Преобразование 500 В возможно при условии, что среднеквадратичное значение тока держится на уровне 10 мА (что определяется условиями рассеивания мощности). Если это правило не выполняется, то R1 должен быть пересчитан для меньшего первичного тока, например, 3 мА. 15 В нашем случае предположим, что принимается среднеквадратичное значение. Рассчитаем значение первичного тока IP: IP = (VP/R) = 500 В / 23 кОм = 21.7 мА или 2.17 x IPN. Таким образом, входной ток больше установленного диапазона, но, принимая во внимание, что температурный режим входной цепи выбран правильно, проверим с другой стороны, возможно ли преобразование. Соотношение витков составляет 10000/2000, откуда выходной ток IS = 108.5 мА. Аналогично расчета для датчиков тока (пример 2), RНmax определяется следующим образом: Определим значение VA, используя данные из технического паспорта: VA = (RS + RНmax) x IS = (60 + 150) Ом x 50 мА = 10.5 В Определим теперь RНmax: RНmax = (VA / IS) - RS = (10.5 В / 108.5 мА) - 60Ом = 36.8Ом Вывод: преобразование возможно. в) Влияние выбора R1 на точность преобразований и изменение RР в зависимости от рабочей температуры. Любое изменение R1 и RР влияет на стабильность первичного тока, а, следовательно, и на величину выходного сигнала. Примечание: Величина сопротивления обмотки, изготовленной из медного провода, в зависимости от температуры выражается следующей зависимостью: RPΔt = RPi (1+a x Δt), где: R PΔt: значение сопротивления при конечной температуре RPt1 : значение сопротивления при начальной температуре а : температурный коэффициент меди = 0.004 Ом / °К Δ t : разность между конечной температурой и начальной температурой. Рассмотрим для примера рабочую температуру в 70 °С. Выбор R1: предположим, выбрано значение R1 с точностью 0.5 % и температурным дрейфом 50 ppm/°K. Значение RP составляет 1900Ом при + 70 °С и 1550Ом при + 25 °С Максимальная погрешность преобразования в зависимости от R1 Номинальная погрешность Е1 : заданная точность R1 = ± 0.5% Температурная погрешность Е2 : температурный дрейф: 50 ppm/K x (70°С – 25 °С) = 0.225 % Погрешность преобразования в зависимости от температурного изменения сопротивления первичной обмотки: Е3 = [ (RP при +70°С - RP при +25°С) / R] x 100 = [ (1900 – 1550) / 23000 ] x 100 = 1.52% Полная погрешность, связанная с величиной R: Е = Е1 + Е2 + Е3 = 2.25 % г) Вычисление точности преобразования без учета R1 В данном примере значение R1 было рассчитано для первичного тока IPN , равного 10 мА. 16 В соответствии с техническим паспортом точность при температуре + 25°С составляет 0.7 % от IPN. Температурный дрейф выходного тока составляет максимум ± 0.3 мА. При соотношении витков 10000:2000 входной ток в 10 мА должен создавать выходной ток в 50 мА. Таким образом, значения погрешностей преобразования составляют: Точность при 25 °С, ± 0.7% от IPN ± 0.7 % Температурный дрейф выходного сигнала, ± 0.3 мА / 50мА ± 0.6 % Максимальная погрешность датчика: ± 1.3 % д) Полная погрешность преобразования: Полная погрешность преобразования при номинальном напряжении 230 В в пределах диапазона рабочих температур составляет: 2.25 % + 1.3 % = 3.55 %. Пример 2: Каким будет значение внешнего резистора при преобразовании номинального значения напряжения VPN = 1000 В и какова будет точность преобразования? а) Расчет внешнего резистора: В техническом паспорте указано: Номинальный ток: IPN = 10 мА Диапазон преобразования: IP = 20 мА или 2 x IPN Сопротивление первичной обмотки: RP = 1900Ом (при +70 °С) -3 R1 = (VPN/ IPN) - RP = (1000/10 x 10 ) – 1900 = 98100Ом = 98.1 к Ом Номинальная мощность, рассеиваемая в R1 2 2 P = IPN x R1 = 10 мА x 98.1 кОм = 9.8 Вт Выберем значение мощности, равное 40 Вт Полное сопротивление первичной цепи будет следующим: R = RP + R1 = 100 кОм б) Влияние выбора R1 на точность преобразований и изменение RР в зависимости от рабочей температуры. Рассмотрим для примера рабочую температуру +70 °С. Выбор R1: потребитель выбирает, например, значение сопротивления R1 с точностью 0.5 % и температурным дрейфом 50 ppm/°K Значение RР составляет 1900Ом при + 70 °С и 1550Ом при + 25°С Максимальная погрешность в зависимости от R1: Номинальная погрешность Е1 : заданная точность R1 = ± 0.5% Температурная погрешность Е2 : температурный дрейф выходного сигнала: 50 ppm/°K x (70°С – 25 °С) = 0.225 % Погрешность преобразования из-за зависимости величины R1 от изменения температуры: Е3 = [ (RP при +70°С - RP при +25°С) / R] x 100 = [ (1900 – 1550) / 10000 ] x 100 = 0.35% Полная погрешность, связанная с величиной R: Е = Е1 + Е2 + Е3 = 1.08 % в) Точность преобразования датчика (без R1) Аналогична предыдущему вычислению, то есть 1.3 % г) Полная погрешность преобразования: Полная погрешность преобразования при номинальном токе 1000 В в пределах диапазона рабочей температуры составляет 2.38 %. Примечание: Очевидно, что при преобразовании напряжения от 230 В до 1000 В точность преобразования сильно зависит от изменения сопротивления первичной обмотки, зависящего от температуры. С целью обеспечить высокую точность преобразований низких напряжений рекомендуется выбирать датчики с первичной обмоткой, имеющей меньшее число витков. Если даже рассеиваемая мощность и потребление энергии в первичной цепи станут больше, эти датчики обеспечат лучшие частотные параметры, что в некоторых случаях является важным преимуществом. 3.4.3 Датчики напряжения со встроенным резистором. В датчиках напряжения серии LV 100-VOLTAGE (LV 100-НАПРЯЖЕНИЕ) в качестве входного резистора R1 установлен резистор с мощностью рассеивания 10 Вт при номинальном напряжении и собственной погрешностью, идентичной погрешности датчиков. Встроенный входной резистор, выбранный в соответствии с номинальным входным напряжением - преимущество этих датчиков. Однако их измерительный диапазон ограничен 1.5-ым увеличением номинального значения. Датчики напряжения с встроенным резистором R1 работают аналогично датчикам с внешним резистором. Датчики способны преобразовать напряжение в 1.5 раза большее, чем номинальное напряжение, принимая во внимание обеспечение постоянной мощности 10 Вт, заданной в первичной цепи и расчеты по RНmax для выходной цепи датчика. 3.4.4 Область применения Датчики напряжения компенсационного типа, основанные на эффекте Холла, используются в промышленности для обнаружения, регистрации, преобразования и регулирования напряжения. Одним из типичных применений является контроль входного и выходного напряжений и уровня пульсации в цепях постоянного тока частотных преобразователей. 17 Намагничивающий ток Iμ Компенсационные датчики, тип С 4 B С помощью запатентованных компенсационных датчиков фирмы ЛЕМ можно контролировать токи, дифференциальные токи и напряжения. Они были разработаны в сотрудничестве с профессором Даном Отто из Новой Зеландии. Эти высокоточные датчики с широким диапазоном имеют очень малый температурный дрейф. В датчиках используется оригинальная система компенсации ампер-витков и встроенный электронноуправляемый генератор. 4.1 Петля гистерезиса +Tr 0 -Tr H Выходное напряжение генератора Конструкция и принцип действия В датчики типа С встроены два сердечника Т1 и Т2, сделанные из магнитомягкого материала (Рис.12), каждый из которых имеет двухсекционную вторичную катушку NS с равным количеством витков. Первичная катушка NP – общая на два сердечника. Две вторичные катушки связаны последовательно. Генератор сигналов прямоугольной формы управляемой частоты (1) подает компенсационный ток IS на вторичную катушку (обмотку) сердечника Т1 (точка А), куда поступает и ток намагничивания Iµ. IP NP T1 T2 4 VM В 1 Генератор NS А Преобразователь NS IS+Iμ IS С Ток/напряжение Iμ Триггер 3 Фильтр 2 Обратная связь 5 Рис.13 Петля гистерезиса и формы сигналов Характеристика и свойства 4.2 Датчики тока серии СТ могут преобразовывать ток до 150 А. Они имеют точность 0.1 % и частотный диапазон от 0 до 500 кГц. Датчики серии СD преобразовывают дифференциальные токи. Они способны контролировать разницу между двумя первичными токами, протекающими в противоположных направлениях в главном проводнике. Значение преобразуемого дифференциального тока может быть в 1000 раз меньше, чем значение основного тока в каждом первичном проводнике. Например, ток 0.1 А – дифференциальный для основного тока в 100 А, а ток 1 А – дифференциальный для тока в 1000 А. Точность преобразования составляет 5 – 10 % в пределах определенного рабочего температурного диапазона. Датчики напряжения CV могут преобразовывать напряжение до 7000 В с точностью 0.2 % и частотным диапазоном от 0 до 700 кГц. Датчики серии С обеспечивают значение выходного напряжения до 10 В. Датчики тока серии СТ. Рис.12 Структурная схема датчика С - типа 4.2.1 Общая для двух вторичных обмоток точка В связана с выходом активного фильтра 2 , который поглощает ток намагничивания Iµ сердечника Т1 (Рис.13). Ток Iµ возникает в цепи (меняя полярность напряжения, управляющего генератором прямоугольных импульсов) сразу как только появляется насыщение. Полученная кривая гистерезиса симметрична и упомянутое число вторичных ампер-витков точно соответствует числу первичных ампер-витков. Главные преимущества: (IS + Iµ) x NS = IP x NP Так как ток намагничивания поглощается фильтром, ток, находящийся в Т2 – вторичный ток IS, без наложения пульсаций. Выходной ток в точке С, следовательно, будет: IS = IP x NP / NS, который преобразуется в выходное напряжение VM с помощью конвертера ток/напряжение 4. Электронная цепь разработана таким образом, чтобы автоматически компенсировать смещение выходного сигнала усилителя и просадку напряжения в пределах широкого температурного диапазона, исключая, тем самым, необходимость регулирования. 18 Отличная точность в пределах всего рабочего температурного диапазона. Широкий частотный диапазон. Очень хорошая устойчивость к окружающим магнитным полям. Предельно малое время отклика. Они выдерживают большие перегрузки (например, датчик CT 1-S с номинальным током в 1А выдерживает перегрузку в 150 кА в течение 150 мс). Выход защищен от режима короткого замыкания. Конструкция датчика обеспечивает очень высокие уровни изоляции и (датчик CT 5-T/SP3, например, имеет изоляцию 50 кВ rms). Особенности: - - Работа датчиков вызывает появление в первичной цепи пульсирующего прямоугольного напряжения, зависящего от коэффициента трансформации. Это напряжение индуцирует ток в первичной цепи, амплитуда которого зависит от ее полного сопротивления. Это становится более существенным при понижении полного входного сопротивления. (см. примеры вычислений в п. 4.4.1 б). 4.2.2 Дифференциальные датчики тока типа CD Главные преимущества: - Способность контролировать низкие дифференциальные токи относительно высоких основных токов. - Возможность внешнего регулирования уровня преобразуемого дифференциального тока (специальная конструкция датчика предусматривает клеммы, к которым будут подключены регулировочные резисторы). - - - Специальная конструкция датчика позволяет регулировать постоянную времени дифференциального измеряемого тока. Это применяется на практике, когда выходной сигнал датчика используется для управления переключателями в защитных устройствах. Возможность определения нескольких уровней измеряемых дифференциальных токов (датчик имеет независимые индивидуальные выходы для каждого уровня). - Датчики этого типа имеют меньший частотный диапазон. - Из-за конструкции каждого датчика (размер магнитопровода, защита и определенные размеры) значение первичного тока не должно превышать максимального значения для избежания магнитного насыщения, которое может влиять на точность преобразования. 4.2.3 Датчики напряжения типа CV Главные преимущества: Преобразование тока в радиопередатчиках. - Контроль тока намагничивания в силовых преобразователях или обнаружение постоянной составляющей для избежания насыщения (промышленное оборудование и электрический городской транспорт). - Контроль тока в индукционных нагревательных системах. - Контроль зарядных и разрядных токов для устройств испытания батарей. - Калибровочные системы для силовых преобразователей и двигателей. - Преобразование тока в моделирующих устройствах распределения электрической энергии и подстанциях. - Лабораторные измерительные приборы: гальванически развязанное преобразование токов (присоединение к осциллографу или цифровому мультиметру); измерение токов в инверторах в качестве интерфейса к тестовому оборудованию. - Измерение тока накала в катодах клистронов. 4.3.2 - Обнаружение и контроль токов утечки. - Замена классических дифференциальных реле с большей точностью и обнаружение малых токов. - Преобразование дифференциальных токов в целях безопасности в оборудовании электрического транспорта. 4.3.3 Датчики тока, типа CV Преобразование напряжений переменного тока в промышленных преобразователях высокой мощности. Широкий частотный диапазон. - Очень хорошая устойчивость к окружающим магнитным полям. Преобразование напряжений в конвертерах электрического городского транспорта (AC и DC). - Очень хорошая устойчивость к изменениям питающего напряжения. Контроль напряжения между фазами силовых циклоконвертеров. - Калибровка стендов для силовых преобразователей и двигателей. - Лабораторные измерительные приборы: гальванически развязанное преобразование напряжений, контроль мощности для инверторов как интерфейс к тестовому оборудованию. Отличная точность в пределах рабочего температурного диапазона. - - Очень малое время отклика. - Отличное отслеживание скорости нарастания напряжения (dv/dt). Ограничение: 4.3 Дифференциальные датчики тока, типа CD - - - Датчики тока, тип СТ - Датчики защищены от перегрузок по первичной цепи. Особенности: - 4.3.1 Датчик обеспечивает уровень электрической прочности изоляции в 6 кВ эфф.зн. Применение Благодаря высокой точности преобразований и абсолютной устойчивостью к температуре, эти недавно разработанные датчики используются в лабораториях и для калибровки. Также они применяются в промышленности, где требуется высокая точность преобразования, например, в высокоточных приборах, диагностических и испытательных системах. 4.4 Расчет точности преобразования Как было отмечено в предыдущих разделах, цель – определить максимальную ошибку преобразований. а) Точность, обеспечиваемая датчиком CT 100-S Датчиком преобразовывается прямой ток в 100 А. В соответствии с Техническим паспортом, выходное напряжение должно составлять 5 В. Указанная точность ±0.15 %. В пределах температурного диапазона от – 25°С до + 70 °С температурный дрейф выходного на- 19 пряжения составляет максимум ± 0.6 мВ. Частные погрешности тогда примут следующие значения: Точность преобразования ± 0.15 % Температурный дрейф выходного напряжения ± 0.6 мВ/5В ± 0.012 % Максимальная полная ошибка ±0.162 % Эта величина показывает максимальное значение погрешности, выраженное в процентах к номинальному значению тока. б) Вычисление пульсации в первичной цепи для датчика CT 5-T Встроенный генератор прямоугольного сигнала (1,Рис.12) обеспечивает напряжение ± 6.8 В. Количество витков в первичной катушке NP = 10 Количество витков во вторичной катушке NS = 1000 Сопротивление преобразователя (4, Рис.12) RC = 100Ω Индуцированное напряжение в первичной катушке: V = 6.8 В x NP/ NS V = 6.8 x 10/1000 = 68 мВ Если полное сопротивление первичной цепи ZP = 1Ω, индуцированный ток IP будет: IPind = 68 мВ/1Ω = 68 мА первичного тока, то есть индуцированное вторичное напряжение будет: VSind = IPind x RC x NP/ NS = 68 мА x 100 x 10/1000 = 68 мВ Тогда погрешность за счет пульсаций Е при выходном сигнале 5 В: Е = 68 мВ/5В – 1.36 % Если полное сопротивление первичной цепи ZP = 100Ом, погрешность Е будет составлять 0.0136 %, то есть, в сущности, незначительна. 4.4.2 Датчики напряжения типа CV Расчет точности преобразования Погрешность первичных резисторов, изменение номинала в зависимости от температуры (стандартный коэффициент 20 ppm/°С) Погрешность преобразователя, номинальное изменение в зависимости от температуры (стандартный коэффициент 20 ppm/°С) ТА +25°°С ТАмакс +70°°С 0.05 % 0.05 % 0.10 % 0.05 % 0.05 % 0.10 % Дрейф выходного сигнала Номинальное значение : 5мВ Максимальное : 10 мВ 0.10 % 0.20 % Максимальная полная ошибка 0.20 % 0.5 % 20 5 Компенсационные датчики, тип IT Измерительная головка Серия датчиков IT обеспечивает преобразование тока с очень высокой точностью, линейностью и стабильностью. 5.1 Конструкция и принцип действия. Система состоит из измерительной головки, управляемой электронным модулем. Проводник, в котором измеряется ток IP, проходит через центральное отверстие в измерительной головке датчика. Обычно используются от 1 до 4 витков, в зависимости от применения. IP Используя принцип нулевого потока, первичные ампервитки компенсируются вторичными ампер-витками (вторичный ток IC). Этот ток выбирается таким образом, чтобы преобразование могло быть произведено с использованием малого резистора. Типичные значения: 400 мА и 200 мА при выходном напряжении 1 В. Принцип действия Рисунок 14 показывает блок-схему датчика. При протекании первичного тока усилитель управляет выходным током таким образом, что вторичные ампервитки полностью компенсируют первичные. Измерительная головка Детектор нулевого потока IP IC + - Нагрузочный Рис. 14 Общая блок-схема компенсационных датчиков серии IT Расширение частотного диапазона в области высоких частот обеспечивается с помощью сведения усилителем к нулю индуцированного сигнала на обмотке обратной связи. Для постоянного тока и переменного тока низкой частоты соответствующий сигнал на усилителе формируется детектором нулевого потока. 2xf Рис. 15 Блок-схема симметричного детектора нуля сируют друг друга, результатом чего является нулевой выход. Два сердечника установлены таким образом, что они обеспечивают нулевой поток в главном (основном) сердечнике. Благодаря этому минимизируются помехи, наводимые обратной связью в первичную цепь. Если в главном сердечнике поток не является нулевым, сердечники входят в насыщение несимметрично. Два тока будут асимметричными, что вызывает появление двух асимметричных токов, имеющих разные частотные гармоники. Благодаря соединению, один сердечник буде входить в насыщение глубже, и одновременно, другой сердечник будет менее насыщен. На выходе результирующей обмотки возникнет сигнал, суммирующий несимметричные сигналы от обоих сердечников. В идеальном случае выходной сигнал преобразователя будет содержать только гармоники управляющего сигнала. Аналоговый переключатель, работающий с удвоенной частотой управляющего сигнала, используется для синхронизации двухполупериодного выпрямителя. Выходной сигнал поступает на усилитель, проходя через фильтр высоких частот. Детектор нулевого потока - симметричный детектор, использующий два сердечника, связанных с генератором сигнала прямоугольной формы, как показано на рис. 15. Когда первичные и вторичные ампер-витки компенсируют друг друга, магнитный поток в системе равен нулю. Генератор сигнала прямоугольной формы вводит в насыщение два одинаковых сердечника, расположенных в главном сердечнике, что создает практически идентичные токи. На результирующей обмотке с заземленной средней точкой два тока компен- 21 Преимущества датчиков серии IT а) Точность при 60 А Главные преимущества: - Очень высокая точность и стабильность. Широкий диапазон от 0 до 100 кГц. Очень низкое перекрестное искажение для точного преобразования переменных токов. Отличная линейность: < 1 ‰. Очень хорошая температурная стабильность (.< 0,3 ‰ / °С) Очень низкие помехи в выходном сигнале датчика. Очень низкое начальное смещение и температурный дрейф выходного сигнала. Особенности - Рабочая температура ограничена диапазоном от 10 °С до 50 °С. Относительно большое потребление энергии. 5.2 Области применения - Элемент обратной связи в точных источниках питания с регулируемым током Точный контроль тока в усилителях для медицинских целей. Изолированный интерфейс для анализаторов мощности Калибровка тока для тестового оборудования Оборудование, заряжаемое батареями, требующее преобразования с высокой точностью. Лаборатории/Метрология, требующие высокоточных преобразований 5.3 Расчет точности преобразования Пример для датчика IT 600 – S В Техническом паспорте указано: Нормальный рабочий диапазон преобразований: от 0 до 600 А Величина перегрузок - постоянная 110 % - максимальное увеличение тока 0.1 с, 500 % 660 А 3000 А Пользователю необходимо знать точность преобразования постоянного тока от 60 А до 600 А при окружающей температуре +50 °С. Для преобразования тока в 600 А выходное напряжение должно быть установлено на уровне 1 В максимум (см. графики в Техническом паспорте). При соотношении витков 1:1500 вторичный ток будет 400 мА. Следовательно, нагрузочное сопротивление будет равно 2,5Ом. 22 При Т А = 25 °С. 10-3 % от значения Начальное смещение выходного сигнала при IP = 0 Нелинейность: <1‰ от полного значения Стабильность коэффициента преобразования: <2‰ от текущего значения <4 мкА 10 < 0.4 мкА 1 < 0.08 мкА 0.2 Полная погрешность при < 4.48 мкА +25 °С Температурный дрейф (от 25°°С до 50 °С)сигСмещение выходного 11.2 нала: 0.1 мкА/К < 2.5 мкА 6.25 Стабильность коэффициента преобразования: 0.3 ‰ от текущего значения/К < 0.3 мкА 0.75 мкА < 18.2 Максимальная погрешность < 7.28 при 50 °С б) Точность при 600 А При Т А = 25 °С. 10-3 % от значения Начальное смещение выходного сигнала при IP = 0 Нелинейность: <1‰ от полного значения Стабильность коэффициента преобразования: <2‰ от текущего значения Полная погрешность при +25 °С <4 мкА 1 < 0.4 мкА 0.1 < 0.8 мкА 0.2 < 5.2 мк А 1.3 Температурный дрейф (от 25°°С до 50 °С)сигСмещение выходного нала: 0.1 мкА/К < 2.5 мкА 0.625 Стабильность коэффициента преобразования: 0.3 ‰ от текущего значения/К < 3.0 мкА 0.75 Максимальная погрешность при 50 °С < 10.7 мкА < 2.7 6 Рекомендации по защите от помех Внешние помехи могут ухудшать работу датчиков тока и напряжения. Приведем следующие примеры: 6.1 Ошибочное подключение к источнику питания При подключении датчика для избежания повреждений из-за ошибочной полярности напряжения источника питания фирма ЛЕМ предлагает в каждую линию источника питания (положительную и отрицательную) поместить диод. В некоторых типах датчиков эти диоды уже вмонтированы. Если Вам потребуется дополнительная информация, проконсультируйтесь со специалистами фирмы. 6.2 Помехоустойчивость Современные силовые частотные преобразователи используют такие быстрые переключатели, как IGBT. При коммутации могут неожиданно возникнуть колебания напряжения с высокой скоростью нарастания (dv/dt). Это создает ёмкостной ток между первичной обмоткой и вторичной цепью датчика. Получаемое в результате наведенное напряжение, значение которого может достигать высокого уровня, зависит от амплитуды подаваемого напряжения и скорости его нарастания. Ослабить эти помехи можно с помощью ёмкостного фильтра, но нужно иметь в виду, что в этом случае может уменьшиться частотный диапазон преобразования датчика. Когда при присоединении вторичной цепи датчика используются кабели большой длины, рекомендуется использовать экранированные кабели с заземленным с обеих сторон экраном, что и предписывается правилами электромагнитной совместимости. 6.3 Магнитные возмущения При контроле выходных фазовых токов преобразователя силовые цепи часто расположены рядом. Магнитные возмущения, создаваемые этими цепями в соседних датчиках, играют существенную роль, когда расстояние между датчиками и соседними токовыми шинами мало, а протекающий ток имеет большую величину. В этом случае определяющим фактором является положение проводника относительно элемента Холла датчика. Решение этой проблемы было найдено с помощью увеличения расстояния от датчика до силового проводника путем модификации компоновки проводника, максимального удаления обратных токовых шин и размещения датчиков на максимальном расстоянии от возможных источников магнитных помех. В некоторых случаях может быть необходим экран. Измерение чувствительности к внешним магнитным полям проводятся для определенных типов датчиков. При необходимости эти результаты могут быть предоставлены. Большинство наших датчиков проходят комплексные серии испытаний на устойчивость к магнитным помехам. Протоколы испытаний имеются для большинства выпускаемых датчиков, поэтому мы рекомендуем обращаться к нашим специалистам при возникновении проблем. 23 7. Серия датчиков LEM-flex – гибкие датчики переменного тока. Серия датчиков LEM-flex была разработана для преобразования одно- и трехфазного переменного тока, а также импульсного тока. Эти датчики обладают тремя основными преимуществами: гибкость; широкий частотный диапазон; малый вес. Существуют две основные конструкции датчика. Первая – для преобразования однофазного тока, в то время как вторая – для преобразования трехфазных токов. Стандартные диапазоны включают: 30/300 А, 300/3000 А, 600/6000 А и 60 кА эфф. знач. Благодаря гибкости измерительных головок, их можно расположить вокруг одного или нескольких проводников, в труднодоступных местах или вокруг шинопровода произвольной формы ( сечения ). водника и оба конца сводятся вместе и механически сцепляются с помощью защелки. Напряжение, индуцированное в измерительной головке, пропорционально колебаниям (изменениям) скорости нарастания тока. Для воспроизведения правильной формы измеряемого тока, необходимо интегрировать индуцированное в измерительной головке напряжение, что обеспечивается с помощью электронной интегрирующей цепи, находящейся в пластмассовом корпусе. 7.2 Характеристики и основные свойства. Так как измерительная головка датчиков серии LEM-flex представляет собой катушку без сердечника, отсутствует магнитный гистерезис, явление насыщения и нелинейность, которые всегда есть при использовании сердечников из магнитных материалов. Такая катушка обеспечивает напряжение, пропорциональное только изменению скорости нарастания тока (di/dt). Следова- Измерительные головки датчиков серии LEM-flex имеют стандартную окружность 61 см, 91 см или 122 см. При необходимости значение окружности может быть изменено. Теоретически, предельных значений окружности измерительной головки и диапазона преобразований не существует. Подключение датчика и измерение тока выполняются без механического или электрического воздействия на проводник, в котором контролируется ток. 7.1 Конструкция и принцип действия. Рис.17 Характеристики интеграторов с логарифмическим представлением частоты сигнала. Основная часть датчика серии LEM-flex – измерительная головка, которая представляет собой катушку, равномерно намотанную вокруг гибкого цилиндра из изоляционного материала. На его одном конце обмотка соединена с проводником, расположенным в центре цилиндра. На другом конце, обмотка и центральный проводник формируют основной выходной сигнал. Эта конструкция делает оба электрических соединения доступными в одной точке. тельно, не изменяющийся постоянный ток не будет индуцировать напряжение, и, поэтому, не может быть измерен. Стандартные интегрирующие устройства датчиков серии LEM-flex обеспечивают чувствительность вплоть до 100 мВ/А. Напряжение на аналоговом выходе, гальванически развязанном с измеряемой цепью, составляет 0 – 3 В эфф. знач. с пиковым значением в 4,2 В. Выходной сигнал дает точную копию формы измеряемого тока (Рис.16). При наличии кабелей и адаптеров выход напряжения может быть подключен к осциллографу, цифровому мультиметру или другим испытательным и измерительным приборам.В рабочем режиме мигает светодиодный индикатор, встроенный в корпус интегратора. В корпусе предусмотрено гнездо для присоединения внешнего источника питания. Измерительная головка благодаря своей конструкции малочувствительна к положению токового проводника внутри, вносимая погрешность обычно ниже 1% (2% мax). Более высокие токи, протекающие через соседние проводники ( но не через датчик LEM-flex), способны вносить погрешность в измерения не более, чем на 1 %. Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики в пределах рабочего диапазона представлены на рисунке 17. Рис.16 Гибкий измерительный пробник LEM-flex При измерении тока гибкая измерительная головка оборачивается вокруг несущего измеряемый ток про- 24 Частотные ограничения Датчики серии LEM-flex по своим характеристикам можно рассматривать как полосовой фильтр, имеющий нижнюю и верхнюю частоты среза. Так как коэффициент усиления интегратора может быть очень высоким, слишком низкие частоты должны быть нейтрализованы путем экранирования и соответствующими цепями в интеграторе. В области высоких частот верхняя частота среза определяется индуктивностью и емкостью обмотки. Также нужно отметить, что интегратор включает в себя компенсационные цепи, которые компенсируют температурный дрейф. 7.3 Область применения Одними из главных преимуществ датчиков серии LEMflex являются: легкая установка вокруг одного или нескольких проводников, независимо от размера и формы. Датчик может быть быстро и просто как установлен, так и демонтирован. Датчики серии LEM-flex могут использоваться практически везде благодаря батарейному питанию, поэтому измерения производятся без потребления энергии от первичной цепи. Эти преимущества датчиков серии LEM-flex в сочетании с теоретически не ограниченным размером и диапазоном тока делают их идеальными для преобразования большинства пульсирующих и переменных одно- или трехфазных токов. Аналоговый выход в виде напряжения делает возможной связь с большинством измерительных приборов, включая мультиметры, осциллографы, записывающие приборы, и т.д.. Пример использования датчиков LEM-flex - измерение тока в шинопроводе, в особенности в оборудовании для индукционных печей, частотных преобразователях, сервоприводах и генераторах. Эти датчики могут применяться для управления силовыми полупроводниками, для анализа пиковых перегрузок в силовых цепях, анализа гармоник. Также датчики серии LEM-flex находят применение в следующих областях: бесперебойные источники питания, энергетические установки, могут использоваться как входные устройства для ваттметров и сетевых анализаторов, устанавливаемых компаниями по распределению электрической энергии. Основное применение - эксплуатация, ремонт и установка оборудования и пуско-наладочные работы. Рис.18 Гибкий пробник LEM-flex может измерять переменный ток в труднодоступных местах. рения (по отношению к другим составляющим). Максимальная полная погрешность по отношению к номинальному значению (здесь 300 А) может быть округлена до ±4 %. 7.4 Расчет точности преобразования Пример: Датчик тока LEM-flex RR 3000 – SD/24 Он способен измерять ток в 300 А rms и 3000 А rms (в прибор встроен переключатель выбора диапазона). Выходной сигнал составляет 3 В эфф.знач. Необходимо произвести измерение тока в 300 А rms при окружающей температуре +50 °С. В соответствии с техническим паспортом значения погрешностей: Точность при 25 °С, относительно номинального значения ±1% Температурный дрейф - Изменение выходного сигнала : ± 0.08 %/К Расчет значения ± 0.08(%/°C) • (50-25)°C = ± 2 % - Начальное смещение сигнала : ± 0.006 мВ/К Расчет значения ± 0.15 мВ / 3В = ± 0.005 % - Максимальная погрешность, зависящая от положения первичного проводника (относительно отклонения к центру петли) ± 1% Максимальная полная погрешность : ± 4.005 % Пример показывает, что начальное смещение выходного сигнала практически не влияет на погрешность изме- 25 мультиметры или осциллоскопы, проводить высокоточное, эффективное и быстрое измерение. 8 Токовые пробники Широкий диапазон накидных токовых пробников фирмы ЛЕМ позволяет производить преобразования токов от 5 мА до 2000 А. Как и другие датчики, токовые пробники фирмы ЛЕМ разработаны по современной технологии, основанной на эффекте Холла (см. раздел 3) и использующей специальную форму магнитнопровода. 8.2 Характеристики и свойства Токовые пробники на эффекте Холла обеспечивают выход напряжения, пропорциональный измеряемому току, без задержки. Средние и пиковые значения могут быть измерены путем простого присоединения подходящего мультиметра, осциллографа или регистрирующего прибора. Пробник имеет выходной кабель с двумя стандартными штыревыми разъемами (∅ 4 мм) или переходником BNC для связи с измерительными инструментами. Это расширяет возможности применения стандартных мультиметров, которые могут использоваться для точного бесконтактного измерения тока от 5 мА до 2000 А. Большим преимуществом является способность токовых пробников измерять постоянный, переменный токи, а также токи комплексной формы в диапазоне от нескольких миллиампер до 2000 А и с частотным диапазоном от 0 до 100 кГц ( подробные технические данные см. в Таблице 2). Благодаря компактной форме клещей пользователь получает возможность работы в труднодоступных местах. Различные значения внутреннего диаметра (∅ 19 мм, ∅ 31 мм и ∅ 50 мм) позволяют использовать все виды проводников, такие как одиночные кабели или шинопроводы. Токовые пробники, отвечающие стандарту безопасности МЭК 1010, обеспечивают безопасность измерений: на корпусе пробника отлит специальный выступ, показывающий безопасное расстояние от руки до проводников, находящихся под напряжением, а выходной кабель оснащен специальными разъемами. Особое внимание было уделено обеспечению безопасности при работе с неизолированными шинопроводами. 8.1 Конструкция и принцип действия Высоколинейный датчик Холла, встроенный в токовые пробники, обеспечивает быстрое и точное преобразование при измерениях тока в изолированных или неизолированных проводниках. Магнитопровод, охватывающий токовый проводник, разработан таким образом, что положение проводника в клещах оказывает минимальное влияние на качество преобразований (Рис. 19). Рис.19 Накидные токовые пробники служат для быстрого и точного измерения тока без разрыва проводника 8.3 Область применения Благодаря отличным эксплуатационным свойствам накидные токовые пробники могут быть применены при обслуживании оборудования, в ремонтных мастерских и для комплектации промышленных систем и оборудования. Важными областями применения токовых пробников являются: системы автомобильной диагностики на предприятиях и в гаражах, цехи гальванопокрытий, Накидные токовые пробники генерируют напряжение, которое является полным отображением тока, независимо от того, постоянный ли ток, переменный, или ток комплексной формы. Этот способ преобразования позволяет, используя Таблица 2 Тип Характеристики токовых пробников ЛЕМ PR 20 PR 30 20 А~ 30 А - 20 А~ 30 А - PR 200 Диапазон тока 20 А~ 30 А - Разреше± 1 мА ± 1 мА ± 10 мА ние Выход напряжения 100 мВ/А 100 мВ/А 10 мВ/А Точность считывания ±1% ±2 мА ±1% ±2 мА Частотный диапазон DC до 20 кГц ∅ 19 мм DC до 100 кГц 19 мм Источник питания 26 PR 2000 PR50/ SP2 Стандартные Версия Охват PR 1001 ±1% ±0.03 А PR100/ SP1 PR 1000/ SP7 Специальные 200 А~ 300 А - 200 А~ 30 0А - 1000 А~пик 2000 А~пик 50 А одно- 100 А~ полярный 150 А 1000 А 2000 А - 1000~пик 1000 А - ± 100мА ± 100 мА ± 100 мА ± 100 мА ± 1 мА ± 1 мА ± 200 мА 1мВ/А 1мВ/А 1мВ/А 1мВ/А 10мВ/А дифф 20мВ/А дифф 10мВ/А ±1% ±0.3 А ±1% ±0.5 А ±1% ±0.5 А ±1% ±0.5 мА ±1% ±2 мА ±1% ±2 мА ±1% ±1 А DC до 10 кГц DC до 100 кГц 19 мм DC до 1 кГц Ext. ±7.5 В Ext. ±12 В DC до 10 кГц 19 мм 31 мм 9 В батарея 50 мм 19 мм Ext.+ 5В 31 мм телекоммуникационное и компьютерное оборудование, инверторы и системы с их использованием, промышленные контроллеры (регуляторы), электрический транспорт. Измерение тока утечки на землю в одно- или трехфазной цепи можно произвести путем помещения двух или трех проводников в зажим пробника. Соединение с осциллографом позволит произвести точный анализ формы тока с содержанием гармоник до 100 кГц. В усилителях Hi-Fi могут быть измерены различные выходные токи. Токовые пробники также могут использоваться в системах управления для преобразования тока от 4 до 20 мА. Батареи для пробника рассчитаны на 50 часов работы и могут быть легко заменены. 8.4 Расчет точности преобразования Выходное напряжение токового пробника может изменяться в соответствии с изменением условий окружающей среды или под влиянием блуждающих полей. Поэтому мы советуем проверять нулевое напряжение перед началом работы и, при необходимости, установить напряжение на отметку «0.000 V», используя потенциометр (ZERO ADj для стандартных моделей), обесточив проводник или вынув его из зажима. В некоторых моделях установка нулевого напряжения производится с помощью внешней системы подстройки. Когда проводник с током расположен в центре зажима, пробник выдает данные с погрешностью до 1% от измерительного значения (± 2мА). При преобразовании переменных токов должны быть приняты во внимание диаграммы коэффициента усиления и фазовых сдвигов, указанные в инструкции. 27
