Was ist ein Shunt für das, wofür er gebraucht wird? Die große Enzyklopädie von Öl und Gas

Du wirst brauchen

• - Amperemeter;
• - Tester;
• - Leiter mit bekanntem Querschnitt aus bekanntem Material;
• - Tabelle der Widerstände.

Anweisungen

Schließen Sie den Shunt parallel zum Amperemeter an, um seine Messmöglichkeiten zu erweitern. In diesem Fall fließt der Hauptstrom durch den Shunt und das zu messende Teil durchläuft das Amperemeter. Der Nennstrom im Netzwerk wird durch eine spezielle Formel berechnet.

Um den Shunt zu berechnen, ermitteln Sie den maximalen Strom, der vom Gerät gemessen wird. Messen Sie dazu die Spannung an der Stromquelle U in Volt und teilen Sie sie durch den Gesamtwiderstand der Schaltung R in Ohm. Alle Messungen sollten vom Tester durchgeführt werden, wenn der Strom konstant ist, berücksichtigen Sie die Polarität des Instruments. Ermitteln Sie den Nennstrom in der Schaltung und dividieren Sie die Spannung durch den Widerstand I = U / R. Untersuche die Skala des Amperemeters und finde es heraus maximaler Strom, die von ihm gemessen werden können.

Finde den Widerstand des Shunts. Dazu misst den ammeter eigenen Widerstand R1 in Ohm, und erhält den gewünschten Shunt-Widerstand, das Produkt aus dem maximalen Strom Dividieren der durch das Instrument I1 und der Widerstand R1 auf den Nennstrom der Netzwerk-I (R = (I1 ∙ R1) / I) gemessen werden kann.

Ein Beispiel. Es ist notwendig, den Strom in der Schaltung zu messen, wo der Maximalwert 20 A erreichen kann. Dazu wird vorgeschlagen, ein Amperemeter mit einem maximal möglichen Strom von 100 mA und einem Widerstand von 200 Ohm zu verwenden. Der Shuntwiderstand beträgt in diesem Fall R = (0,1 ÷ 200) / 20 = 1 Ohm.

Verwenden Sie Standardwiderstände als Shunts. Wenn es keine gibt, stellen Sie selbst einen Shunt her. Für die Herstellung von Shunts ist es am besten, Leiter aus Kupfer oder einem anderen Material mit hoher Leitfähigkeit zu verwenden. Um die erforderliche Länge des Shunt l-Leiters zu berechnen, nehmen Sie einen Draht des bekannten Abschnitts S und ermitteln Sie den spezifischen Widerstand des Materials ρ, aus dem dieses Gerät hergestellt ist. Dann wird der Widerstand R, der Leiterquerschnitt, in mm² gemessen zum Multiplizieren und Dividieren durch ihren Widerstand, ausgedrückt in Ohm ∙ mm² / m, entnommen aus speziellen Tabellen L = R ∙ S / ρ.

Um einen Amperemeter Shunt aus dem obigen Beispiel aus Kupferdraht von 0,2 mm² Querschnitt, um seine Länge zu erzeugen, die durch die folgende Formel l = 1 ∙ 0,2 / 0,0175 = 11,43 m. Das gleiche Prinzip der Nutzung berechnet wird, und durch Rangieren irgendeines anderen Teils der Kette.

Um ein Nominal zu finden aktuell  Verwenden Sie für einen bestimmten Leiter eine spezielle Tabelle. Es zeigt an, für welche Werte der Kraft aktuellund der Leiter kann zusammenbrechen. Um das Nominale zu finden aktuellaber für elektromotoren  verschiedene Designs, verwenden Sie spezielle Formeln. Wenn die Frage die Sicherung betrifft, dann finden Sie, wenn Sie die Leistung kennen, für die sie berechnet wird, ihr Nennwert aktuell.

Du wirst brauchen

• Für Messungen und Berechnungen nehmen Sie ein Voltmeter, einen Messschieber, eine Tabelle der Abhängigkeit des Nennstroms vom Querschnitt, den technischen Pass der Elektromotoren.

Anweisungen

Definition von nominal aktuellaber über den Drahtabschnitt Bestimmen Sie das Material, aus dem der Draht hergestellt wird. Am gebräuchlichsten sind Kupfer- und Aluminiumdrähte mit einem kreisförmigen Querschnitt. Man mißt seinen Durchmesser mit einer Schieblehre und bestimmt dann die Querschnittsfläche, indem man das Quadrat des Durchmessers mit 3,14 multipliziert und durch 4 dividiert (S = 3,14 D² / 4). Bestimmen Sie die Art des Drahtes (eindrähtig, zweidrahtig oder dreidrahtig). Danach bestimmen Sie in einer speziellen Tabelle das Nominal aktuell  für diesen Draht. Wenn Sie diesen Wert überschreiten, wird der Draht durchbrennen.

Definition von nominal aktuellaber die Sicherung: Auf der Sicherung wird unbedingt die Leistung angegeben, auf die sie mit einem Spielraum von ca. 20% berechnet wird. Ermitteln Sie die Spannung im Netzwerk, in die die Sicherung eingefügt werden soll, wenn sie nicht bekannt ist, messen Sie sie mit einem Voltmeter. Um das Nominale zu finden aktuellDu brauchst ein Maximum berechnete Kapazität  Sicherung in Watt, dividiert durch die Spannung im Netzwerk in Volt. Für den Fall, dass aktuell  wird mehr als der Nennwert erhöhen, wird der Leiter in der Sicherung zusammenbrechen.

Definition von nominal aktuellaber der Motor Um das Nominale zu finden aktuell  für einen konstanten Motor aktuella, herauszufinden, seine Nennleistung, die Spannung der Quelle, wo es angeschlossen ist, und seine Effizienz. Diese Daten sollten in der technischen Dokumentation des Elektromotors enthalten sein und die Spannung der Quelle mit einem Voltmeter messen. Dann wird die Leistung in Watt in Spannung in Volt und die Effizienz in Einheitsfraktionen geteilt (I = P / (U η)). Das Ergebnis ist ein Nominalwert aktuell  in Ampere.
Für drehstrommotor  alternierend aktuellund lernen Sie zusätzlich den Nennleistungsfaktor des Motors und berechnen Sie das nominale aktuell  Nach der gleichen Methode wird nur das Ergebnis durch den Nennleistungsfaktor (Cos (φ)) geteilt.

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In der Praxis elektrotechnischer Messungen ist es oft notwendig, die Stromstärke zu messen, deren Wert die obere Grenze des verfügbaren Amperemeters überschreitet. Der Ausweg aus dieser Situation ist die Anwendung von shunt  zum Amperemeter. Mit dem Shunt können Sie den zulässigen Strom für das Gerät ändern.

Du wirst brauchen

• - Kupfer- oder Nichromdraht;
• - Stromversorgung mit einstellbarer Ausgangsspannung;
• - Amperemeter;

Anweisungen

Um den Widerstand zu berechnen shunt  verwende die folgende Formel:
Rm = (Ra * Ia) / (I-Ia),
wobei Rm der erforderliche Widerstand ist shunt; Ra - Widerstand der Wicklung des Amperemeters; I - der obere Wert des gemessenen Stromes; Ia ist der Strom der Gesamtabweichung des Amperemeters.

Bestimmen Sie den maximalen Messstrom Ia auf der Skala des verfügbaren Geräts. Nehmen wir an, sein Wert ist 100 μA, und Sie müssen Strom auf 25 A messen.

Bestimmen Sie den Widerstandswert der Wicklung des Amperemeters Ra. Es kann aus dem Pass des Gerätes entnommen oder mit einem Ohmmeter mit einem zulässigen Fehler gemessen werden. Lassen Sie diesen Wert 1750 Ohm betragen.

Ersetzen Sie die erhaltenen Werte durch die Formel und erhalten Sie das Ergebnis:
R = (1750 · 0,0001) / (25 - 0,0001) = 0,007 om

Jetzt ist es notwendig, die Länge des Drahtes mit Hilfe eines beispielhaften Ohmmeters zu wählen. Der erhaltene Wert ist eher klein und für die Herstellung shunt  Du brauchst ein Stück kupferdraht. Es wäre korrekter, einen zertifizierten Shunt mit einem geeigneten Widerstandswert zu verwenden.

Wenn in der Zukunft Messungen mit einem bestimmten Fehler durchgeführt werden müssen, muss das Gerät mit dem installierten Shunt im metrologischen Labor überprüft werden, da Installation shunt  senkt die Genauigkeit der Messung.

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Externe Shunts werden individuell für die Arbeit mit nur dem Gerät hergestellt, für das der Shunt hergestellt und für den Betrieb mit jedem Messgerät kalibriert ist, dessen Strom im Vergleich zum Shunt-Strom klein ist und der Spannungsabfall gleich dem Spannungsabfall am Shunt ist.

Externe Shunts werden als separates Teil hergestellt und über spezielle Kabel mit dem Gerät verbunden. Der einzelne Shunt sollte nur mit dem Gerät verwendet werden, das mit diesem Shunt kalibriert wurde.

Externe Shunts zu Amperemetern müssen mit widerstandskalibrierten Leitern verbunden werden, die zusammen mit dem Gerät vom Hersteller ergänzt werden.

Externe Shunts sind unterteilt in individuell und kalibriert. Einzelne Shunts werden nur für jene Instrumente verwendet, mit denen sie direkt abgestuft sind. In der Praxis wurden in den letzten Jahren Geräte mit individuellen Shunts nicht hergestellt, da die Montage von Shunts bei der Massenproduktion von Geräten schwierig ist.

Externe Shunts und ein separater zusätzlicher Widerstand sind an den Geräten angebracht.

Messinstrumente und externe Shunts sind innerhalb ihres Typs austauschbar.

Ein separates Kapitel beschreibt externe Shunts und zusätzliche Widerstände, die integraler Bestandteil von magnetoelektrischen Strommessgeräten und Voltmetern sind.

MESSSTROM- UND SPANNUNGSWANDLER

Shunts.Der einfachste Strom-zu-Spannung-Messwandler ist ein Shunt, bei dem es sich um einen Vier-Klemmen-Widerstand handelt. Zwei Eingangsklemmen, denen Strom zugeführt wird Ich  , genannt Strom, und zwei Ausgangsklemmen, von denen die Spannung entfernt wird U  , heißen Potential (Abb. 1). Potentielle Klemmen sind mit dem Messwerk des IM verbunden. Die den Shunt charakterisierenden Parameter sind der Nennwert des Eingangsstroms Ich   und der Nennwert der Ausgangsspannung U. Ihr Verhältnis bestimmt den Nennwiderstand des Nebenschlusses R W, NOM = U NOM / I NOM. Der Shunt kann auch sein

Abb. 1 Nebenstelle

betrachtet als Stromteiler mit einem Spaltfaktor (Shunting)

n = I / I 0 = (R w n + R 0) / R w, nom

wo Iо - Strom im Messwerk; R 0 - der Widerstand des Messmechanismus, so dass die Shunts verwendet werden, um die Grenzen der Messung von Strommechanismen zu erweitern. In diesem Fall fließt der größte Teil des gemessenen Stroms durch den Shunt und der kleinere Teil durch den Messmechanismus. Shunts haben einen geringen Widerstand und werden hauptsächlich in Gleichstromkreisen mit magnetoelektrischen Messmechanismen verwendet. Die Verwendung von Shunts mit Messmechanismen anderer Systeme ist irrational, da diese Messmechanismen viel Energie verbrauchen, was zu einer signifikanten Erhöhung des Widerstands der Shunts und folglich zu einer Zunahme ihrer Größe und ihres Energieverbrauchs führt.

Bei Verwendung von Shunts mit Messmecha- nismen an Wechselstrom ergibt sich ein zusätzlicher Frequenzfehler aufgrund unterschiedlicher Abhängigkeiten von Shunt-Widerständen und dem Messmechanismus von der Frequenz.

Wenn es notwendig ist, die Messgrenze in n zu erweitern zeiten, d. h. so dass der Strom Io in n ist mal weniger als der Strom I, muss der Widerstand des Shunts gleich sein

R w = R o / (n-1) -

Shunts werden aus Manganin hergestellt. In Übereinstimmung mit mit demShunts teilen GOST 8042-78 arten: ShS - Shunt austauschbar stationär; ShP - Shunt ist austauschbar tragbar. Wenn der Shunt für einen kleinen Strom (bis zu 30 A) ausgelegt ist, wird er normalerweise in den Körper des Geräts eingebaut. Zur Messung hoher Ströme (bis zu 6000 A) werden Geräte mit externen Shunts verwendet. In diesem Fall erwärmt die im Shunt verlorene Energie das Gerät nicht.

Externe Shunts haben massive T-förmige Spitzen aus rotem Kupfer, die dazu dienen, die Wärme von den Manganinplatten abzuleiten, die zwischen ihnen angelötet sind. Der Strom wird über massive Schrauben - Stromzangen - an die Klemmen geführt. Potentielle Klemmen werden in Form von zwei Bolzen kleinerer Größe hergestellt, die sich auf den Kupferspitzen befinden. Der Widerstand des Shunts, der zwischen den Potentialklemmen eingeschlossen ist, wird durch Querschnitte in Manganinplatten eingestellt. Diese Shunt-Vorrichtung eliminiert Fehler durch den Kontaktwiderstand.

Abb. 2. Schaltpläne von Multi-Limit-Shunts mit einem Hebelschalter (a), mit einzelnen Klemmen (b)

Shunts werden austauschbar gemacht, d. H. Sie werden für bestimmte Ströme und Spannungsabfälle berechnet. In Übereinstimmung mit GOST sollten Shunts einen Nennspannungsabfall an den Potentialanschlüssen haben: 10, 5, 30, 50, 60, 75, 300 mV.

In tragbaren magnetoelektrischen Vorrichtungen für Ströme bis zu 30 A werden Nebenschlüsse für mehrere Meßbereiche I 1 nom, I 2 nom, I 3 nom hergestellt. In Abb. 2 zeigt die Schemata von Mehrfachbegrenzungs-Nebenschlüssen. Ein solcher Shunt besteht aus mehreren Widerständen, die abhängig von der Grenze der Messung durch den Hebelschalter (Figur 2, a) oder der Überführung des Drahtes von einer Klemme auf die andere (Fig. 2b), dh mit getrennten Klemmen, geschaltet werden.

Durch die Genauigkeit werden Shunts in Genauigkeitsklassen eingeteilt: 0,05, 0,1; 0,2; 0,5 - stationär; 0,02; 0,05; 0.2 - tragbar. Die Nummer der Genauigkeitsklasse gibt die zulässige Abweichung des Widerstands in Prozent seines Nennwerts an.

Zusätzliche Widerstände. Zusätzliche Widerstände sind Spannungs-Strom-Messwandler. Daher kann ein zusätzlicher Widerstand, der in Reihe mit dem Messmechanismus geschaltet ist und dessen Drehmoment von dem Strom abhängt, dazu dienen, die Spannungsmessgrenzen von analogen Voltmetern verschiedener Systeme (außer für elektrostatische und elektronische) zu erweitern. Zusätzliche Widerstände, die als zusätzlicher Widerstand GOST 8023-78 bezeichnet werden, dienen auch dazu, die Spannungsmessgrenzen anderer Vorrichtungen zu erweitern, die parallele Schaltungen aufweisen, die mit der Spannungsquelle verbunden sind. Dazu gehören beispielsweise Wattmeter, Energiezähler, Phasenmesser usw.

Der zusätzliche Widerstand ist in Reihe mit dem MI-Messmechanismus geschaltet (Abbildung 3). Der Strom in der Kette des Messwerkes I 0) weist einen Widerstand auf R o und in Reihe mit dem zusätzlichen Widerstand Rd verbunden ist:

I 0 = U / (R 0 + R d). wo U - messbar

spannungs-

75mV U 1n U Unom U U 3nom

Abb.3 Abb.4

Bei Verwendung eines zusätzlichen Widerstandes R g es ist notwendig, die Meßgrenze eines Voltmeters mit einer nominalen Meßgrenze U nom und einem Widerstand R 0 zu erweitern , dann kann unter der Annahme der Konstanz des Stroms des Voltmeters Io geschrieben werden: U nom / R0 = mU nom / (R0 + Rd), dann Rd = R0 (m-1)

Zusätzliche Widerstände werden üblicherweise aus manganisoliertem Draht hergestellt, der auf Platten oder Rahmen aus isolierendem Material gewickelt ist. Außerdem werden zusätzliche Widerstände aus gegossenem Mikrodraht in Glasisolierung verwendet. Zusätzliche Widerstände, die für Wechselstrombetrieb ausgelegt sind, haben eine bifilare Wicklung, um einen nicht-reaktiven Widerstand zu erzeugen.

Zusammen mit der Erweiterung der Grenzen der Messung von Voltmetern reduzieren zusätzliche Widerstände ihren Temperaturfehler. Nehmen wir an, dass die Wicklung des Messwerkes einen Temperaturkoeffizienten des Widerstands o hat. und der zusätzliche Widerstand ist der Temperaturkoeffizient  d, dann wird der Temperaturkoeffizient des ganzen Voltmeters  (Fig. 3) sein:

Normalerweise  d 0 0. Dann

 =  0 R 0 (R 0 + R e)

In tragbaren Geräten werden zusätzliche Widerstände für mehrere Messgrenzen U 1nom, U2nom, U3nom (Bild 4) im Schnitt hergestellt.,

Zusätzliche Widerstände sind intern, in den Körper des Geräts integriert und extern. Letztere werden in Form von getrennten Blöcken ausgeführt und in Übereinstimmung mit GOST 8023-78 sind in Schild und Portable austauschbar und begrenzt austauschbar unterteilt. Der austauschbare zusätzliche Widerstand kann mit jedem Gerät verwendet werden, dessen Nennstrom dem Nennstrom des zusätzlichen Widerstands entspricht.

Zusätzliche Widerstände sowie Shunts sind in Genauigkeitsklassen unterteilt: 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 und 1,0. Die Genauigkeitsklasse wird durch den relativen Fehler%, gleich

 = ± ( / R nom) 100%,

wo  der absolute Fehler ist; R nom ist der Nennwiderstand des zusätzlichen Widerstands. Zusätzliche Widerstände werden für Nennströme von 0,01 bis 60 mA hergestellt. Zusätzliche Widerstände werden verwendet, um Spannungen bis zu 30 kV zu konvertieren.

Messstromwandlerund angespanntund I

Messungen von großen Wechselspannungen und -strömen durch herkömmliche analoge elektromechanische Vorrichtungen werden möglich, wenn sie durch Messwandler in den Stromkreis einbezogen werden wechselstrom  und betont. Die Verwendung von Spannungsteilern und Shunts für diese Zwecke ist unzweckmäßig und sogar gefährlich für das Wartungspersonal.

Messwandler bestehen aus zwei isolierten Wicklungen, die auf einem ferromagnetischen Kern angeordnet sind.

Das Prinzip des IT-Betriebes stimmt mit dem Funktionsprinzip herkömmlicher Transformatoren überein. Der Sekundärstromkreis der Stromtransformatoren umfasst Strommesser, sequentielle Wicklungen von Metern von Wattmetern, Schaltkreise für Relaisschutz und -steuerung; Voltmeter, Parallelschaltungen von Wattmetern, Zählern und anderen Geräten sind mit der Sekundärseite der Spannungswandler verbunden.

Stationäre AC-Messwandler haben folgende Leistungsmerkmale: Frequenz 50 Hz; Nennspannung U 1 der Spannungswandler - von 0,38 bis 750 kV, Sekundärspannung U 2nom -

150; 100; 100/3 V; Genauigkeitsklassen von Spannungswandlern - 0,05; 0,01, 0,2; 0, 5; 1,0; 3.0; Nennprimärstrom von 1 Stromwandler - 1 A ... 40 kA, Bemessungssekundärstrom I 2nom - 1; 2; 2,5; 5 A; Nennlast des Sekundärkreises beträgt 2,5; 5; 10; 25; 30; 40; 60; 75; 100 W; Genauigkeitsklassen von Stromwandlern - 0,2; 0,5; 1,0; 3.0; 5,0; 10.0.

Messwandler von Wechselstrom.Aus Gründen der Bequemlichkeit und Sicherheit der Strommessung von Hochspannungsinstallationen wird der Sekundärkreisstrom auf einen Standardwert von 5A oder 1A mittels eines Stromtransformators geändert.

An diesen Strömen werden Messgeräte und Relais angeschlossen, die an den Sekundärstromkreis des Stromwandlers (Kontakte 11, 22) angeschlossen sind, dessen eine Klemme zwangsläufig geerdet ist (И1).

Wenn der Transformator beschädigt ist, bleiben die Geräte und Relais unter Erdpotential. Eine Besonderheit des Betriebsmodus des Stromwandlers ist, dass der Primärstrom nicht von der Betriebsart seines Sekundärkreises abhängt und beim Kurzschluss oder Öffnen des Sekundärkreises unverändert bleibt. Dies liegt an der Tatsache, dass der Strom in der Primärwicklung durch den Widerstand der Last Z2 bestimmt wird, der mehrere Größenordnungen höher ist als der Eingangswiderstand des Transformators auf der Seite der Primärwicklung für irgendeinen Wert des Widerstands Z2. Daher eine Sicherung in der sekundären die Kette ist nicht gesetzt, da die Unterbrechung dieser Schaltung ein Notfallmodus für den Stromwandler ist. Kontakte der primären ITT-Kette (L1, L2). Die wichtigsten Parameter von Stromwandlern sind: nennspannung- die Netzspannung des Systems, in dem der Stromwandler betrieben werden soll. Diese Spannung bestimmt den Isolationswiderstand zwischen der Primärwicklung mit hohem Potential und der Sekundärwicklung mit einem Ende welcher ist geerdet;

nennströme primär und sekundär- die Ströme, auf die der Transformator ausgelegt ist. Stromwandler haben normalerweise eine Hitzewelle und ermöglichen eine langfristige Übertragung von Strömen, die etwa 20% höher sind als der Nennwert; nominaler Koeffizient der Transformation- Verhältnis des Nennprimärstroms I 1nom zum Nennsekundärstrom I2nom

In der Praxis ist der tatsächliche Transformationskoeffizient aufgrund von Verlusten im Transformator nicht gleich dem nominalen Koeffizienten. Unterscheiden Sie Fehler: aktuell, eckig und vollständig; aktueller Fehler,%, definiert durch den Ausdruck

I 2 - Sekundärstrom; I 1 Primärstrom.

In einem echten Transformator ist der Sekundärstrom von der Primärwicklung zu einem von 180 ° verschiedenen Winkel phasenverschoben. Um diesen Fehler zu lesen, wird der Sekundärstromvektor um 180 ° gedreht. Der Winkel zwischen diesem Vektor und dem Vektor des Primärstroms wird bezeichnet winkelfehler.Wenn der invertierte Vektor des Sekundärstroms dem Primärstrom voraus ist, ist der Fehler positiv, wenn er nacheilt, ist der Fehler negativ. Der Winkelfehler wird in Minuten gemessen.

Die Genauigkeitsklasse gibt den zulässigen Fehler im Strom in Prozent unter den Nennbedingungen Z 2 = Z 2 h an.

Zusammen mit dem aktuellen und Winkelfehler, das Konzept geschlechtfehler,%,was den relativen Magnetisierungsstrom charakterisiert

wobei I 1 - der effektive Wert des Primärstroms; ich 2 - momentanwert des Sekundärstroms; ich 1   , - der Momentanwert des Primärstroms; T -die Periode der Frequenz des Wechselstroms (0,02 s);

P Der zweite = Ich Der zweite Z Der zweite

Da der Strom I 2 normiert ist, bestimmt der Nennlastwiderstand eindeutig die Nennleistung des Transformators;

nominelle Grenzvielzahl- Die Frequenz des Primärstroms in Bezug auf seinen Nennwert, bei der der Stromfehler 10% erreicht. Die Last und ihr Leistungsfaktor müssen nominal sein;

maximale Sekundärstrom-Multiplizität- das Verhältnis des höchsten Sekundärstroms zu seinem Nennwert bei der Sekundärnennlast. Die maximale Multiplizität des Sekundärstroms wird durch die Sättigung des Magnetkreises bestimmt, wenn ein weiterer Anstieg des Primärstroms nicht zu einer Erhöhung des Flusses führt.

Stromwandler werden durch einen Kurzschlussstrom gestrafft und ihre Wicklungen sind hohen Strömen ausgesetzt;

dynamische Stabilität (Multiplizität)- das Verhältnis des zulässigen Stoßstroms zur Amplitude des Nennprimärstroms;

thermischer Widerstand (Multiplizität) -das Verhältnis des Kurzschlussstromes für 1 s zum Nennwert des Primärstroms.

Da der Primärwicklungsstrom durch das Netzwerk eingestellt wird, ist die primäre thermische Wicklung den größten thermischen und dynamischen Einflüssen ausgesetzt. Der Sekundärstrom ist oft durch die Sättigung des Magnetkreises begrenzt, und daher arbeitet die Sekundärwicklung unter Lichtbedingungen.

Der Betriebsmodus des Stromwandlers ist im Wesentlichen ein Kurzschlussmodus.

Der Stromwandler sollte keine großen Fehler bei Nennstrom und Kurzschluss verursachen.

Damit ein Transformator eine bestimmte Genauigkeitsklasse erfüllen kann, muss der Fehler innerhalb der zulässigen Grenzen liegen. Die Genauigkeitsklasse des Transformators wird durch seinen Fehler in Prozent mit dem Primärstrom (100 ... 120) I 1nom bestimmt.

Abhängig von der Anzahl der Windungen der Primärwicklung werden Eintour- und Multiturn-Stromwandler unterschieden.

Bei einem Single-Turn-Transformator kann die Primärwicklung in Form einer Stange oder eines Reifenpakets hergestellt sein. Ein Beispiel für eine solche Leistung

Abb.6. Singleturn-Stromwandler TPOL-10, U nom = 10 kV: 1 Magnetkreise; 2 - Sekundärwicklung; 3 - montagering; 4 - Stange

ist ein Transformator TPOL-10 mit gegossener Isolierung, dargestellt in Abb. 6.

Dieser Transformator wird beim Übergang von einem Raum in einen anderen als Buchse verwendet.

Die Verwendung von gegossener Epoxidisolierung ermöglicht es, die Konstruktions- und Herstellungstechnologie erheblich zu vereinfachen. Primärwicklung - Stange 4, magnetkerne 1 und ein Haltering 3 werden in eine spezielle Form gebracht, wonach eine flüssige Masse von Epoxidharz, ein pulverisierter Quarzsandhärter, hineingegossen wird. Nach dem Aushärten und der Polymerisation erhält das Isoliermaterial hohe elektrische und mechanische Eigenschaften. Magnetischer Leiter 1 transformator, in Form eines Torus gemacht, ist aus einem Band in einer Spirale gewickelt. Die Sekundärwicklung ist gewickelt 2. Die Verwendung eines Ringkerns ermöglicht die volle Nutzung von hohen Eigenschaften von texturiertem Material, beispielsweise Stahlsorte E310. Wenn die Sekundärwicklung gleichmäßig auf dem Magnetkreis angeordnet ist, ist der induktive Widerstand der Sekundärwicklung Null, was es ermöglicht, die Genauigkeit des Stromwandlers zu erhöhen. Das Design macht es einfach, mehrere Magnetkreise zu installieren, von denen jeder verschiedene Parameter hat. Der Hauptvorteil einer Singleturn-Version ist ihre hohe elektrodynamische Stabilität, da die Primärwicklungen nur durch Zufuhr von Reifen und benachbarten Phasen beaufschlagt werden.

Bei der Auswahl eines Stromwandlers muss berücksichtigt werden, dass seine tatsächliche Belastung nicht nur die Wicklungen der Geräte, sondern auch der Widerstand der Anschlussdrähte ist.

Spannungswandler messen.Sie dienen dazu

umwandlung von Hochspannung zu Niederspannung Standardwert, bequem für die Messung. Normalerweise wird eine nominale Sekundärspannung von 100 V oder 100 angenommen

B. Dies ermöglicht die Messung einer beliebigen Spannung, um die gleichen Standardmessgeräte zu verwenden. Schutzrelais, die auf Spannung reagieren, werden auch für die Standardspannung hergestellt, unabhängig von der Spannung der Installation.

Die Primärwicklung des Transformators ist abhängig von der Spannungsklasse der Anlage von der Sekundärwicklung getrennt. Aus Sicherheitsgründen ist ein Anschluss der Sekundärwicklung notwendigerweise geerdet. Somit isoliert der Spannungswandler die Messgeräte und Relais vom Hochspannungskreis und macht deren Wartung sicher.

Die Schaltung zum Einschalten eines einphasigen Spannungswandlers ist in Abb. 7. Primärwicklung 1 über Sicherungen mit dem Hochspannungskreis verbunden 3. Sekundärwicklung 2 es speist die Last in Form von Zählerwicklungen oder einem Schutzrelais durch Sicherungen 4. Bei normalen Spannungswandlern die Sekundärwicklung 2, und ein Kern 5.

Sicherungen 4 dienen dazu, den Spannungswandler vor Kurzschlüssen im Sekundärkreis zu schützen. Sicherungen 3, auf der Hochspannungsseite installiert, dienen zum Schutz des Netzes vor Kurzschlüssen im Transformator. Um die Trennung zu erleichtern, ist es wünschenswert, strombegrenzende Sicherungen wie PBC oder Zündung mit begrenzendem Widerstand zu installieren.

Aufgrund des hohen Widerstandes des Transformators selbst, wenn im Sekundärkreis ein Kurzschluss vorliegt, ist der Strom im Primärkreis klein (in der Größenordnung von einigen Ampere) und sein Wert reicht nicht aus, um die Sicherungen auszulösen 3.

spannungswandler: 1 - primärwicklung; 2 - sekundärwicklung; 3, 4 - Sicherungen; 5 - Kern ■

Die wichtigsten Parameter des Spannungswandlers sind:

nennwicklungsspannung -spannung an der Primär- und Sekundärwicklung, die auf dem Transformatorfeld angegeben ist. Die Nennspannung des Transformators ist gleich der Nennspannung der Primärwicklung;

nominales Verhältnis der Transformation -verhältnis der Nennspannung zur Nennspannung:

spannungsfehler,%,was ist definiert durch die Gleichung:

wo U 1 - die an der Primärwicklung anliegende Spannung; U 2 - die an den Klemmen der Sekundärwicklung gemessene Spannung.

Wenn U 1 / U 2 = k nom dann wird der Fehler immer Null sein.

Für den Winkelfehler wird ein Winkel in Minuten zwischen der Primärspannung und der um 180 ° gedrehten Sekundärseite genommen. Liegt die Sekundärspannung U 2 vor der Primärspannung U 1, wird der Winkelfehler als positiv angesehen. Der zulässige Fehler des Spannungswandlers in Prozent unter Nennbedingungen ist numerisch gleich der Genauigkeitsklasse.

Die Fehler des Transformators dürfen die Tabellendaten nicht überschreiten, wenn die Primärspannung innerhalb von 90 ... 110% schwankt und wenn die Leistungsschwankung an den Sekundärklemmen innerhalb von 25 ... 100% der Nennwerte liegt;

und die Sekundärleistung P2 bzw.:

der Strom in der Sekundärwicklung I 2 wird durch den Lastwiderstand bestimmt:

Wenn der Widerstand Z2 abnimmt, nimmt die durch den Spannungswandler gegebene Leistung zu, und entsprechend erhöht sich der Fehler;

nennleistung des Transformators -die maximale Leistung (bei einem Nennleistungsfaktor von 0,8), die vom Transformator entfernt werden kann, vorausgesetzt, dass ihr Fehler die durch die Genauigkeitsklasse festgelegten Grenzwerte nicht überschreitet.

Um den Spannungsfehler zu reduzieren, reduzieren Sie den Wirk- und Blindwiderstand der Wicklungen. Um einen kleinen aktiven Widerstand zu erhalten, werden kleine Stromdichten in den Wicklungen (ungefähr 0,3 A / mm 2) genommen, so dass diese Transformatoren in einem thermischen Verhältnis leicht belastet sind. Um den induktiven Widerstand der Wicklungen zu reduzieren, ist der Abstand zwischen Primär- und Sekundärwicklung reduziert.

Eine Kompensation des Spannungsfehlers kann leicht erreicht werden, indem die Anzahl der Windungen der Primärwicklung reduziert wird. Wenn die Anzahl der Windungen der Primärwicklung verringert wird, wird das Übersetzungsverhältnis kleiner als der Nennwert und die Sekundärspannung erhöht sich. In diesem Fall wird ein positiver Fehler eingeführt, der das Negative kompensiert. Üblicherweise wird eine solche Korrektur eingeführt, dass im Leerlauf der Transformator für eine gegebene Genauigkeitsklasse einen maximalen positiven Fehler aufweist.

Der Fehler des Transformators wird durch den Lastleistungsfaktor cos2 beeinflusst und der Fehler nimmt mit der Abnahme zu. Außerdem hat die Art der Last einen größeren Einfluss auf den Winkelfehler als auf den Fehler in der Spannung.

Auf den Winkelfehler hat die Dochtkorrektur keinen Einfluss. Der Winkelfehler in Dreiphasen-Spannungswandlern kann kompensiert werden. In diesem Fall wird der erforderliche Ausgleich durch spezielle Kompensationswicklungen erreicht. Bei einer aktiven Last wird eine positive Korrektur vorgenommen. Bei einer induktiven Last wird ein anderes Verbindungsschema verwendet, das eine negative Korrektur ergibt.

Bei einer Spannung von bis zu 35 kV ähnelt der Aufbau von Spannungswandlern dem Aufbau von Leistungstransformatoren.

Induktion in den Kernen ist viel weniger als in Leistungstransformatoren. Dies reduziert den Fehler und ermöglicht in einigen Fällen induzierte Spannungsprüfungen.

Um den Transformator zu testen, wird eine doppelte Spannung von 50 Hz an die Anschlüsse der Sekundärwicklung angelegt. Die Doppelspannung erscheint auch auf der Primärwicklung. Die Induktion sollte die Sättigungsinduktion nicht überschreiten.

Im Betrieb ist es möglich, dass die für den Betrieb mit Phasenspannung ausgelegte Primärwicklung anstelle der Phasenspannung unter die Netzspannung fällt. In diesem Fall darf der Kern nicht gesättigt sein.

Für Spannungen bis 35 kV werden einphasige Transformatoren hergestellt, bei denen entweder beide Klemmen der Hochspannungswicklung vom Gehäuse isoliert sind (Bild 8, a),entweder ist nur einer isoliert, und der zweite Anschluss ist geerdet.

Die Verwendung von Kunststoffen als Isolierung und die Zurückweisung von Ölisolierungen können das Gewicht und die Gesamtabmessungen der Transformatoren verringern, ihre Funktion vereinfachen und die Ölpflege unnötig machen. Transformatoren mit gegossener Isolierung sind feuerfest und für den Betrieb in verschiedenen mobilen Installationen geeignet.

Abb. 8. Aussehen von einphasigen Spannungswandlern mit Ölisolierung (a)und gegossene Isolierung (b)

In Abb. 8, b zeigt einen Spannungswandler mit Gussisolierung Typ NOK-6 mit den gleichen Parametern wie das Öl. In der heimischen Industrie werden Transformatoren mit gegossener Isolierung für Spannungen bis 35 kV hergestellt.

Die Gesamtabmessungen der Transformatoren werden weitgehend durch die Isolierung der Vorrichtung bestimmt. In diesem Zusammenhang wird, wo es möglich ist, der Transformator verwendet, um die Spannung zwischen Phase und Erde zu messen. In diesem Fall ist es nicht notwendig, den zweiten Anschluss der Primärwicklung zu isolieren, der geerdet ist, wobei die Leitungsspannung durch Verbinden mit den Stern-Sekundärwicklungen solcher Transformatoren erhalten wird. Der Messfehler nimmt jedoch zu, da sich die Fehler der beiden Transformatoren addieren. Diese Konstruktion ermöglicht es, die Gesamtabmessungen zu reduzieren und die Kosten des Spannungswandlers zu reduzieren.

Abb. 9. Schemata für die Aufnahme von Spannungswandlern in drei-Phasen-Netzwerke  mit zwei (a)und drei (b)einphasen-Transformatoren.

Mögliche Schaltungen für die Aufnahme von Einphasen-Normaltransformatoren in dreiphasigen Netzen sind in Abb. 4 dargestellt. 9.

In dem in Abb. 9, a,es werden zwei einphasige Transformatoren verwendet, bei denen die Primärwicklung isolierte Leitungen aufweist. Dieses Schema wird als offenes Dreiecksschema bezeichnet. Eine solche Schaltung ist sehr praktisch zum Messen von Energie und Energie. In diesem Schema kann jeder Lasttransformator mit einer Nennlast verbunden werden.

Die Schaltung ermöglicht es Ihnen, und Spannung zu erhalten U Wechselstrom = -(U AB + U BC ) (Geräte sind zwischen Punkten verbunden aund   c).Diese Einbeziehung der Last wird jedoch nicht empfohlen, da zusätzliche Fehler aufgrund des Stroms der Vorrichtungen, die durch beide Sekundärwicklungen verlaufen, erzeugt werden.

Wenn Sie den in Abb. 9, b,können Transformatoren verwendet werden, bei denen einer der Anschlüsse der Primärwicklung geerdet ist. Jede der Wicklungen ist mit der Phasenspannung verbunden, daher muss die Nennspannung des Transformators gleich U ф /

. Die Sekundärlast wird entsprechend der Stern- oder Dreieckschaltung geschaltet. Die Nennspannung der Sekundärwicklung beträgt 100 /

Zur Überwachung der Isolierung und Stromversorgung des Schutzschalters, die durch einen Kurzschluss zur Erde ausgelöst werden, verfügen die Transformatoren über zusätzliche Wicklungen, die in einem offenen Dreiecksschaltkreis verbunden sind. Im symmetrischen Modus ist die Summe der in diesen Wicklungen induzierten emfs gleich Null. Wenn einer der Drähte geerdet ist, wird das EMF-Gleichgewicht verletzt und die Spannung an den Enden des offenen Dreiecks wird an das Relais oder die Signalisierung angelegt.

Es gibt zwei Betriebsmodi der in Fig. 9 gezeigten Schaltung, b.Wenn der Neutralleiter über eine Lichtbogenlöschspule isoliert oder geerdet ist, führt die Erdung einer der Phasen, z. B. Phase C, nicht zu einem Kurzschluss. Die Installation kann für lange Zeit im Betrieb bleiben. Die Spannung über den Transformator C fällt auf Null und die Spannung an den Transformatoren A   IchIn der steigt auf linear an. In diesem Zusammenhang ist die Induktion in den Kernen der Transformatoren A und B steigt in

mal. Um eine Erhöhung der Erwärmung der Kerne und eine starke Zunahme des Fehlers dieser Transformatoren zu vermeiden, sollten die Kerne nicht mit einer solchen Induktionszunahme gesättigt werden.

Jeder Ingenieur beim Entwerfen elektronischer Zähler  Elektrizität, angesichts der Notwendigkeit, primäre Konverter auszuwählen. Wenn die Mikroschaltkreise, die als Messinstrumente verwendet werden, genügend detaillierte Beschreibungen aufweisen, besteht für die aktuellen Sensoren ein ernsthafter Informationshunger. Dieser Artikel enthält ein Minimum an Formeln, aber es ist beabsichtigt, die Funktionsweise verschiedener Sensoren, ihre Vor- und Nachteile zu verstehen, Berechnungen durchzuführen und die Elemente der Messkreise auszuwählen.
Die einfachsten Spannungs- und Stromsensoren sind präzise resistive Sensoren. Dementsprechend ein Spannungsteiler zum Messen der Stromspannung und ein Stromnebenschluss zum Messen des Stromes.
Der Spannungsteiler wird so berechnet, dass die Spannung an seinem Ausgang der für eine bestimmte ms empfohlene Wert ist. Zähler und hat die maximal zulässige gemessene Spannung (normalerweise + -400 mV oder + -500 mV) am Extremwert der Eingangsspannung nicht überschritten. Der Teiler ist zwischen die zwei Drähte der gesteuerten Schaltung (Null und Phase) geschaltet. Der effektive Wert ist jeweils = 400 mV / 1,732 = 231 mV.

Aktueller Shunt

Trafostromsensoren (Strommesswandler)

Transformer Stromsensoren sind teurer als resistive, aber sie haben eine Reihe von wesentlichen Vorteilen:

1. Messstromwandler arbeiten im Vergleich zu Shunts mit deutlich geringeren Spannungsabfällen am Eingang und verbrauchen praktisch nicht.
2. Messstromwandler sorgen daher für eine galvanische Trennung zwischen den Wicklungen messkreis  Es hat kein hohes Potential wie bei einem Shunt und kann leicht abgeschirmt werden.
3. Die Parameter des Stromwandlers verändern sich im Laufe der Zeit praktisch nicht und sind nicht temperaturabhängig.
4. Der Umwandlungskoeffizient wird während der Produktion leicht aufrechterhalten und bleibt immer konstant.
5. Stromwandler unterdrücken Impulsinterferenzen im Messkreis ohne den Einsatz zusätzlicher Filter
6. Sorgen Sie für eine minimale Phasenverschiebung zwischen den Spannungs- und Strommesskreisen. Die Filterung des Messsignals erfolgt aufgrund der Eigeninduktivität des Transformators.
7. Einfache Messung der 3-phasigen Stromsignale durch galvanische Trennung der Stromkabel und des Messteils.
Als Stromsensoren (Messstromwandler) werden üblicherweise zwei Arten von Transformatorsensoren verwendet:
1. Transformator geladen auf einem Präzisionswiderstand - Stromwandler. Meist mit einem Magnetkern aus amorphen oder nanokristallinen Legierungen. Die vom Widerstand genommene Ausgangsspannung ist proportional zum Strom der Primärwicklung;
2. Differenziertransformator di / dt, der in der Art der Schockanregung arbeitet. Meist ohne Magnetkreis (Luft). Die Ausgangsspannung des Transformators ist proportional zur Änderungsrate des Primärwicklungsstroms.
Die Verwendung eines Transformatorstromsensors in Elektrizitätszählern kann mit der Verwendung eines Widerstandsspannungssensors oder eines Spannungswandlers kombiniert werden. Üblicherweise wird ein Widerstandsteiler als der billigste verwendet.

Messwandler mit Lastwiderstand

Die ideale Arbeitsweise messwandler  Strom ist der Kurzschlussmodus seines Sekundärkreises. In diesem Modus fließt ein induzierter Strom entlang des Sekundärkreises des Stromwandlers, der in dem Magnetkreis einen Sekundärfluss der magnetischen Induktion erzeugt, der den Fluss der magnetischen Induktion von dem Primärkreisstrom kompensiert. Als Ergebnis wird die Nähe im Kern, im stationären Zustand, stellt den Gesamtmagnetfluss auf 0, die den Primärstrom in der Sekundärwicklung kleine EMF Stützschlussstrom in dem Sekundär proportional induziert.
Die Sicherheit von Sekundärkreisen mit großen Eingangsströmen wird durch den Eintritt des Kerns in die Sättigung gewährleistet. Wenn jedoch der Stromwandler-Sekundärkreis offen ist (Notbetrieb), das Verschwinden des Sekundärstroms und der magnetische Fluss, der durch sie geschaffen werden in dem gesamten Magnetfluss zu einer deutlichen Steigerung führen und damit eine Erhöhung der elektromotorischen Kraft in der Sekundärspule auf große Werte, die Isolationsfehler verursachen kann. Hinzu kommt, dass bei einem großen magnetischen Fluss die Verluste im Kern stark ansteigen und sich aufheizen.
Die Fehler des Transformatorstromsensors werden aus dem Stromfehler (dem Fehler des tatsächlichen Übersetzungsverhältnisses) und dem Winkelfehler (der Phasendifferenz zwischen den Primär- und Sekundärschaltungsströmen) addiert. Fehler werden durch zwei Faktoren bestimmt: die magnetische Permeabilität des magnetischen Kreises und der von Null verschiedene Wert des Lastwiderstandes. Zur gleichen Zeit ist der Fehler des Transformators geringer, je kleiner der magnetische Widerstand des magnetischen Kreises ist; die magnetische Permeabilität des Materials ist größer, der Querschnitt des Kerns ist kleiner und seine Länge ist kürzer, und auch die kleinere Sekundärlast (ideal ist die Sekundärspule der Sekundärwicklung). Es ist wichtig zu berücksichtigen, dass die magnetische Permeabilität von der Intensität abhängt magnetisches Feldund ist praktisch nur im Bereich der schwachen Felder konstant. Da Transformatoren in schwachen resultierenden Feldern arbeiten, erfordern sie die Verwendung eines Materials mit einer hohen anfänglichen magnetischen Permeabilität.

Nanokristalline oder amorphe Legierungen werden als Kerne der Transformatorstromsensoren verwendet.

Nanokristalline Legierungen zeichnen sich durch eine praktisch gleichbleibend hohe magnetische Permeabilität in schwachen Feldern (bis zu 0,1 A / m) von durchschnittlich 40 000 - 60 000 Bauteilen (für Elektrostahl nur 400) aus. Zusätzlich haben diese Legierungen eine hohe magnetische Restinduktion und geringe Koerzitivkraft, d.h. sehr enge Hystereseschleife, geringe Verluste in Wirbelströmen (weniger als 5 W / kg); nahe Null Magnetostriktion. Abhängig von der Wärmebehandlung können die Kerne eine rechteckige, lineare oder kreisförmige Hystereseschleife aufweisen. Magnetische Kerne bieten eine hohe Linearität der Magnetisierungskurve in schwachen Feldern. Eine vollständige Magnetisierungsumkehr des Kerns, wenn der Wechselstrom angelegt wird, tritt aufgrund einer engen Hystereseschleife bei einer geringen Magnetfeldstärke auf. Magnetkerne werden in schützenden Kunststoffbehältern hergestellt und vor mechanischen Einflüssen geschützt

Die Amplitudencharakteristik des Sensors ist im allgemeinen nichtlinear, was auf die Nichtlinearität der magnetischen Induktionskurve des Kerns zurückzuführen ist. Die Nichtlinearität ist im Bereich der beginnenden Sättigung besonders ausgeprägt und wird durch das Material des magnetischen Kreises bestimmt. Im Bereich schwacher Magnetfelder (reines Sinussignal und RH = 0) ist es jedoch praktisch linear. Dieser Bereich funktioniert auch bei der Berechnung des Transformators. Die besten Stromwandler für die 5 (50) A, hergestellt in nanokristallinen Legierungen 5BDSR (links) oder GM414 Größe OL25h15h10 Nichtlinearitätscharakteristika 0,3% nicht überschreiten, was die Zähler 1 und 2 Klassen aufzubauen ausreicht. Für höherwertige Transformatoren werden teurere amorphe Legierungen verwendet, zum Beispiel 82B (Bild rechts).
Einer der Nachteile von Stromwandlern ist die Magnetisierung des Kerns durch eine konstante Stromkomponente, die kontrolliert auftritt elektrische Schaltung  aufgrund der Asymmetrie des Lastverbrauchs (z. B. einweggleichrichter) in verschiedenen Halbwellen. Es ist möglich, diesen Nachteil auszugleichen die richtige Wahl  Abmessungen oder Material des Magnetkreises der Stromwandler. Der konstante magnetische Fluss aufgrund der Differenz der Ströme in der Primärwicklung in verschiedenen Halbwellen wird nicht kompensiert. Als Ergebnis wird der Kernstromwandler für magnetischen Fluß alternierend einen stetigen Strom auferlegt, die an dem gleichen Stromverbrauch in der Last zu hohen Feldern Verschiebung der tatsächlichen Magnetisierungskurve des Kerns führt. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Verzerrung in dem Bereich des Übergangs des Stroms durch 0 gebildet wird, die Verzerrung in einem Halbwellen-Leitungsverzerrung zu einem anderen zu einer kompensatorischen, so dass die tatsächliche Genauigkeit der Leistungsverbrauchsmessung im Zähler nicht so drastisch ändert. Auf dem konstanten Magnetisierungsstromwandler bekämpfen kann mit dem Joch von 86T Kobalt-Legierungen verwendet wird, beginnen, an der Spannung über 400A / m zu sättigen (für OL25-15-10 Größe liegt irgendwo im Bereich 25A in der gemessenen DC-Kette) oder Transformatoren ein Kern mit einem nichtmagnetischen Spalt. Im Hinblick auf die Herstellung eines Kerns mit einem Spalt ist es ziemlich schwierig, einen relativ kleinen nichtmagnetischen Spalt auf dem Kern (im Bereich von 0,05-0,1 mm) durchzuführen. Als eine Alternative kann das Füllen der Lücke mit Pulver angewendet werden, während die Anforderungen an die Spaltgröße verringert werden, aber letztendlich sind die Kosten für solche Magnetkreise immer noch beträchtlich.
kann auch Magnetfeld in dem Kern (für den gleichen Strom in der Primärwicklung) durch Erhöhen der Länge des magnetischen Kreises (der Wert des magnetischen Flusses ist direkt proportional zu dem Produkt der Anzahl der Windungen auf dem aktuellen und umgekehrt proportional zu der Durchschnittslänge des Magnetkreises und wird ausgedrückt durch die Formel abnehm Ränder konstante Strömung erreicht werden, H = N1 * I1 / L). Um jedoch die Länge des Magnetkreises zu erhöhen bewirkt eine Abnahme in der SKraft, die auf die Querschnittsfläche des Magnetkreises und umgekehrt proportional zu der Länge des Magnetkreises direkt proportional ist. Daher sollte die Längenzunahme von einer Vergrößerung der Querschnittsfläche begleitet werden, um den vorherigen Wert der Induktivität beizubehalten. Es ist bekannt, dass je höher die Induktivität der Sekundärwicklung ist, desto geringer ist die Rate der Stromänderung und desto geringer ist die induzierte EMK in der Primärwicklung. Darüber hinaus zusammen eine große Induktivität mit dem sekundären Wicklungswiderstand arbeitet als ein Tiefpassfilter in der Meßschaltung (nicht, welche Phasenverzerrungen einführt!) Und, zusätzlich, Meßschaltung die Auswirkungen auf die ADC-Meter verringert. Insofern sind die Anforderungen an die RC-Schaltung im Messkanal reduziert (sie ist überhaupt nicht einstellbar!) Und damit die durch dieses Filter eingeführte Phasenverschiebung zwischen den Kanälen der Strom- und Spannungsmessung reduziert.
Die Berechnung der Messschaltung für einen bestimmten Stromwandler ist relativ einfach. Wie oben gesagt, wird in der Sekundärwicklung des Stromwandlers, der auf den Widerstand Rb geladen ist, ein Strom von der Primärwicklung transformiert und durch das Phänomen der elektromagnetischen Induktion verursacht. Der Sekundärwiderstand des Sekundärkreises ist Rb + R2, wobei R2 der charakteristische Widerstand der Sekundärwicklung des Stromwandlers ist und Rb der Widerstand des Lastwiderstandes ist. Der Sekundärwicklungsstrom I2 ~ I1 / N, wobei N das Übersetzungsverhältnis (normalerweise 1000 ... 3000) ist.
Die Ausgangsspannung des Stromsensors, bestimmt durch den Spannungsabfall an Rb:
U2 = I2 * Rb = I1 * Rb / N Die äquivalente Spannung am Eingang des Transformators U1 = U2 / N = I1 * Rb / N ^ 2
Somit ist die Spannung an der Primärwicklung des Stromwandlers proportional zu I1 * Rb / N ^ 2. dh. in N ^ 2 mal kleiner als bei einem Shunt mit gleicher Ausgangsspannung zur Messung. Daher ist der Einfluss des Transformatorstromsensors auf die überwachte Schaltung geringer als bei Verwendung eines Shunts. Zum Beispiel für einen Stromwandler mit N = 3000; U2 = 20mV, I1 = 50A (siehe Berechnung für Shunt oben), berechnen Sie die äquivalente Eingangsimpedanz. I2 = 50/3000 = 0,01667A. Rb = 20 mV / 16,67 mA = 1,2 Ohm. Die Eingangsimpedanz eines idealen Transformators ist Rb / N ^ 2 = 1,2 / 3000 ^ 2 = 0,1333 μΩΩ. Um jedoch die intrinsische Aktivität des Sekundärwicklungswiderstands (für Transformatormagnetkreis OL25h15h10 etwa 400 Ohm) gegeben, die äquivalente Eingangsimpedanz ist aktiv (Rb + R2) / N ^ 2 = (1,2 + 400) / 3000 ^ 2 = 44,6mkOm (vergleiche mit 400 μΩ am Shunt!). Wenn man den Wert von Rb schätzt, ist ersichtlich, dass er im Vergleich zum Innenwiderstand der Wicklung des Transformators vernachlässigbar ist. Somit kann Rb erhöht werden, um höhere Spannungen für die nachfolgende Messung zu erhalten, und damit die Genauigkeit zu verbessern, wenn kleine Ströme messen, reduziert die Effekte des elektrischen Rauschens auf dem gemessenen Schaltkreis und somit praktisch keine zusätzlichen Verluste im Meßkreis einzuführen.

Differentialstromwandler

Gegenwärtig werden differenzierende Transformatoren als ein Stromsensor verwendet, der gewöhnlich ohne einen magnetischen Kern verwendet wird. Das Fehlen eines Kerns stellt die Linearität seiner Amplitudencharakteristik über einen weiten Bereich sicher und schließt auch die oben diskutierte Magnetisierung aus gleichstromerfordert jedoch die Verwendung spezieller Chips mit integriertem Integrator, z. B. ADE7753 / 59 für einphasige oder ADE7758 für eine dreiphasige Schaltung. Diese Chips ermöglichen den Einsatz eines Differenziertransformators, Shunts oder Stromwandlers mit einer Last Rb. Differentialtransformatoren werden normalerweise verwendet, um hohe Ströme zu messen, weil Magnetfluss darin klein (in m-mal weniger als in ferromagnetischen Materialien), und daher ist die induzierte elektromotorische Kraft auch klein ist (E = m0 * * N1 N2 / L * dI / dt).
Um eine akzeptable Messsignal zu erhalten, Differenzieren des Transformators in einem Modus der Stoßanregungsschaltung verwendet wird (nicht in den Stromwandler-Modus), in dem die elektromotorische Kraft an den Ausgang dI / dt proportional ist, für diesen Lastwiderstand Rb hat einen ausreichend großen Wert. In diesem Modus wiederholt das Ausgangssignal des Transformators nicht die Form des Eingangsstroms, aber der Transformator weist eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Stromänderungen auf. Um eine Verzerrung des Ausgangssignals zu vermeiden, wird ein integrierender Schaltkreis verwendet (in ADE7753 / 59 für einphasige oder ADE7758 für einen dreiphasigen Schaltkreis ist er eingebaut). In diesem Fall bilden die Transformatorwicklung (L2 und R2), R und C des Integrators eine Oszillatorschaltung mit Dämpfung und einer Selbstinduktions-EMK in Reihe. In der Regel ist die Spannung am Kondensator: U = L2 * I1 / ((R2 + R) * C * N). Die Zeitkonstante (R + R2) · C, (L2 · C) ^ 0,5 sollte so gewählt werden, dass sie die Zeitkonstante der Änderung des Eingangsstroms deutlich übersteigt.

Strukturell sind beide Transformatoren (Strom und Differential) Ringspulen und für einen Stromwandler mit einem Magnetkern. Spulen für Transformatoren beider Typen enthalten gewöhnlich nur eine Sekundärwicklung, die Primärwicklung ist ein Draht (Kupferbus), der durch die zentrale Öffnung des Transformators geführt ist.