Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Подключение шунта для счетчиков

Подключение шунтов и добавочных сопротивлений к электроизмерительным приборам

Расширение пределов измерения электроизмерительных приборов при помощи шунтов и добавочных сопротивлений

Лабораторная работа № 5

Цель работы заключается в изучении методов измерения больших значений силы тока и напряжения, определении зависимости верхнего предела измерения электроизмерительных приборов от значения шунтирующего сопротивления.

Задачами лабораторной работы являются:

· изучение схем подключения шунтирующего сопротивления к амперметру и вольтметру;

· проведение серии экспериментов для различных значений шунтирующего и добавочного сопротивления;

· установление зависимости полученного шунтированием предела измерения прибора от значения сопротивления шунта.

Увеличение предела измерения электроизмерительного прибора связано с необходимостью выдерживания высоких значений силы тока Большие токи вызывали бы увеличение сечения проводов обмотки катушки (обычно диаметр проводов не превышает 0,2 мм), а, следовательно, массы и момента инерции подвижной части прибора. Кроме того, приборы обладают внутренним сопротивлением, наличие которого приводит к тому, что подключение измерительных приборов к цепи влияет на её параметры. При этом наличие внутреннего сопротивления у амперметра приводит к тому, что общее сопротивление участка цепи возрастает, и поэтому сила тока в цепи с амперметром меньше чем сила тока без него. Чем меньше внутреннее сопротивление амперметра, тем меньшее изменение силы тока происходит на том участке цепи, куда включается амперметр. Поэтому пределы измерения по току расширяют с помощью шунтов, а по напряжению – с помощью добавочных резисторов.

Шунтирование – подключение параллельно амперметру с внутренним сопротивлением RA сопротивления Rш, называемого шунтом. Схема подключения приведена на рисунке 1.7. При этом часть тока Iш проходит через шунт, а общий измеряемый ток Im становится больше, чем предел измерения амперметра Im. Такое соединение можно рассматривать как амперметр с новым пределом измерения, равным Im.

Рисунок 1.7 Схема подключения шунта к амперметру

По законам Кирхгофа:

(1.22)

Решение системы уравнений (1.22) относительно I’m будет иметь вид:

(1.23)

Из выражения (1.23) следует, что чем меньше будет сопротивление шунта Rш, тем больше будет новый предел измерения Im. Сопротивление Rш определяется выражением:

(1.24)

где – коэффициент шунтирования.

Вольтметры предназначены для измерения разности потенциалов на участке цепи. Для однородного участка цепи разность потенциалов равна напряжению на участке. Для того чтобы при подключении вольтметра токи в схеме изменялись мало, необходимо, чтобы его внутреннее сопротивление RV было как можно большим. Поэтому к вольтметру последовательно включается добавочное сопротивление, схема включения показана на рис. 1.8.

Пределу измерения вольтметра соответствует максимальный ток вольтметра:

(1.25)

Для изменения предела измерения вольтметра последовательно с ним включают добавочное сопротивление Rд. При этом измеряемое напряжение U’m равно:

(1.26)

Рисунок 1.8 Схема подключения шунта к вольтметру

Пределу измерения вольтметра соответствует максимальный ток вольтметра:

(1.27)

Для изменения предела измерения вольтметра последовательно с ним включают добавочное сопротивление Rд. При этом измеряемое напряжение U’m равно:

(1.28)

где Uд – напряжение на добавочном сопротивлении. Так как ток через вольтметр равен току через добавочное сопротивление, напряжение на добавочном сопротивлении будет равно:

(1.29)

Путем подстановки выражения (1.29) в выражение (1.28) получается:

(1.30)

(1.31)

где – коэффициент изменения предела измерения напряжения.

Шунты встраивают в прибор или выполняют отдельными от прибора. Их изготавливают из манганина, обладающего малым температурным коэффициентом электрического сопротивления. [6]

Читайте так же:
Счетчик цэ6850м периодичность поверки

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Измерения на нуле в счетчиках

Читал сейчас несколько тем, в которых упоминаются детали как : (однофазные) счетчики которые что то замеряют по нулевому проводу, счетчики которые предотвращают «хищение электроэнергии по нулевому проводу» и.т.п

И не понимаю о чем и для чего нужен ноль нагрузки через счетчик ?

Не достаточно мерять ток по фазе и напряжение между фазой и нулем, множить и интегрировать ? т.е. фазу через счетчик, а ноль просто дать счетчику тонким проводком от шины ?

В чем разница, для учета, если кто то питает нагрузку между фазой и нулем который ему дает сбыт, или мкжду фазой и арматуриной закопанной в огороде — ведь в обеих случаях то за что надо платить приходит по фазе ?

В чем разница, для учета, если кто то питает нагрузку между фазой и нулем который ему дает сбыт, или мкжду фазой и арматуриной закопанной в огороде — ведь в обеих случаях то за что надо платить приходит по фазе

На столбе меняем два провода между собою до опечатонного щечика
и ток уже считается не по фазе о по нейтрали
потом нейтраль для нагрузки берём с защитного заземления и получаем економию електричества

Это называется не «экономия», а воровство.
И даже если это считать «економией», то уже не «електричество» экономится, а семейный бюджет.

ТС спрашивал: как это делается, а не как называется

Aтос написал:
ТС спрашивал: как это делается, а не как называется

Aтос ,
Да, я заметил.

Aтос написал:
На столбе меняем два провода между собою

Это если воздушка. А в домах, просто опломбирования всего что до счетчика — не достаточно ? И не должно по любому быть сделанно ?

Вопрос в основном относится к этому случаю :

Т.к. если стояли бы счетчики без заморочек с измерением на нуле, не было бы той проблемы

линк , Там целый каскад проблем .

линк написал:
если стояли бы счетчики без заморочек с измерением на нуле, не было бы той проблемы

Согласен, они в этом плане были лучше. А так, решили изменением схемы счетчика предотвратить воровство, но о реальных условиях эксплуатации не подумали.

линк написал:
Читал сейчас несколько тем, в которых упоминаются детали как : (однофазные) счетчики которые что то замеряют по нулевому проводу, счетчики которые предотвращают «хищение электроэнергии по нулевому проводу» и.т.п

Надо смотреть модель счётчика, если на нуле (нейтрали) шунт, то без разницы. Если на нуле такой же учёт как и на фазе, то возможны варианты, например, один потребитель однофазный прибор на своей стороне ноль подключил на землю, при том что учёт по прибору на столбе, и по нулю ему насчитывало на 40% больше в плюс к потреблению по фазе. После отключение заземления нуля на своей стороне, потребление снизилось.

УчетИтого = A УчетПоФазе + B УчетПоНулю

(когда A + B = 1, например A=-1 B=2)

линк написал:
Какова формула ?
УчетИтого = A УчетПоФазе + B УчетПоНулю
(когда A + B = 1, например A=-1 B=2)

За формулу не скажу, но у энергомеры обычно по модулю, поэтому не зависимо от направления минус не получается, то есть в вашем примере скорее выйдет 3.

Читайте так же:
Как должны проверять домовые счетчики

Вот запрос потребителя и ответ производителя:

Потребитель- поставили новый прибор на столбе вместо ранее установленного счётчика на участке . расход . примерно на 40% больше

Производитель- у Вас на участке имеется заземление нулевой шины, уберите это заземление , токи должны выровняться, а так скорей всего Ваш счетчик считает энергию по нулевому проводу .

Потребитель- Действительно нулевой провод у меня был заземлен, изначально в проекте на подключение электричества было такое требование. Ток нагрузки по фазному проводу ( окно 06) и ток нагрузки по нулевому проводу (окно 07) отличались в несколько раз. По нулевому проводу было больше.
Сейчас я разъединил нулевой провод и землю, и теперь эти показания (06,07) почти равны.

Потребитель- разъединение нуля и земли помогло.

Применение датчиков в счетчиках электроэнергии

Наиболее простыми датчиками напряжения и тока являются прецизионные резистивные датчики. Соответственно — делитель напряжения для измерения текущего напряжения и токовый шунт для измерения текущего тока.

Делитель напряжения рассчитывают таким образом, чтобы:

— напряжение на его выходе составляло величину, рекомендованную для конкретной модели счетчика

— не превосходило при крайнем значении входного напряжения максимально допустимое измеряемое напряжение (обычно +-400мВ или +-500мВ).

Делитель включается между двумя проводами контролируемой цепи (ноль и фаза).

Шунт (англ. shunt — ответвление) — электрический проводник или магнитопровод, присоединяемый параллельно участку электрической или магнитной цепи для ответвления части электрического тока (магнитного потока) в обход данного участка.

Токовый шунт включают в разрыв фазного провода. Наряду с преимуществами — такими как невысокая стоимость и безразличие к постоянной составляющей тока в измеряемой цепи, шунт обладает недостатками:

1. Выбор токового шунта требует компромисса, т.к. с одной стороны необходимо получить достаточное для измерения напряжение, т.е. сопротивление шунта должно быть достаточно высоким, а с другой стороны — сопротивление шунта должно быть минимально возможным, для того чтобы уменьшить влияние на измеряемую цепь.

2. Паразитный нагрев шунта за счет выделяемой на нем мощности. При сопротивлении шунта 400 мкОм и максимальном токе 50А выделяемая паразитная мощность равна 1 Вт.

Измерение величины тока в сети с помощью шунта:

I1 – значение тока в первичной цепи

U1 – значение напряжения в первичной цепи

I1/I2 = R2/R1, I1= I2 R1/R2

Трансформаторные датчики тока дороже резистивных, но обладают рядом преимуществ:

1. Работают при значительно меньших падениях напряжения на входе и практически не потребляют.

2. Обеспечивают гальваническую развязку между обмотками, поэтому измерительная схема не находится под высоким потенциалом и ее можно легко экранировать.

3. Параметры трансформатора тока практически не изменяются во времени и не зависят от температуры.

4. Трансформаторы тока хорошо гасят импульсные помехи в измерительной цепи без применения дополнительных фильтров

Измерение величины тока в с помощью измерительного трансформатора:

Применение трансформаторного датчика тока в счетчиках ЭЭ может сочетаться с применением резистивного датчика напряжения или реже трансформатора напряжения.

Погрешности трансформаторного датчика тока складываются из:

— токовой погрешности (погрешность действительного коэффициента трансформации);

— угловой погрешности (разность фаз между токами первичной и вторичной цепи).

Одним из недостатков трансформаторов тока является намагничивание сердечника постоянной составляющей тока, возникающей в контролируемой электрической цепи из-за асимметрии потребления нагрузки (например однополупериодный выпрямитель) в разных полуволнах.

Читайте так же:
Установка счетчиков право или обязанность

Для борьбы с постоянным подмагничиванием можно применять трансформаторы тока с магнитопроводом из кобальтовых сплавов, которые начинают насыщаться при напряженности свыше 400А/м (более 25А постоянного тока в измеряемой цепи) или трансформаторы с сердечником, выполненным с немагнитным зазором.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Шунт (электрический) — Shunt (electrical)

В электронике , шунт представляет собой устройство , которое создает низко- сопротивление путь для электрического тока , чтобы она могла пройти вокруг другой точки в цепи . Слово происходит от глагола «шунтировать», означающего отвернуться или пойти другим путем.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Неисправный байпас устройства
  • 2 Фотогальваника
  • 3 Грозовой разрядник
  • 4 Обход электрических помех
  • 5 Использование в схемах электронных фильтров
  • 6 Диоды как шунты
  • 7 Шунты как защита цепи
  • 8 Боевой короткий
  • 9 Шунтирование прибора, но последовательно включенное в цепь
  • 10 Использование при измерении тока
  • 11 См. Также
  • 12 Ссылки
  • 13 Внешние ссылки

Неисправный байпас устройства

Один из примеров — миниатюрные рождественские огни, которые соединены последовательно . Когда в одной из ламп накаливания перегорает нить накаливания , на перегоревшей лампе появляется полное линейное напряжение . Шунтирующий резистор , который был подключен параллельно к нити накала до того, как она сгорела, затем замкнется, чтобы обойти сгоревшую нить и позволить остальной части нити загореться. Однако, если перегорает слишком много ламп, сгорит и шунт, что потребует использования мультиметра для определения точки отказа.

Фотогальваника

В фотовольтаике этот термин широко используется для описания нежелательного короткого замыкания между контактами передней и задней поверхности солнечного элемента , обычно вызванного повреждением пластины .

Грозовой разрядник

Газа с наполнением трубы также может быть использован в качестве шунта, в частности , в молниеотвод . Неон и другие благородные газы имеют высокое напряжение пробоя , поэтому обычно ток через него не течет. Однако прямой удар молнии (например, в антенну радиомачты ) вызовет дуговую разрядку шунта и проведет огромное количество электричества на землю , защищая передатчики и другое оборудование.

Другая старая форма грозового разрядника использует простой узкий искровой разрядник, через который дуга будет прыгать при наличии высокого напряжения. Несмотря на то, что это дешевое решение, его высокое напряжение срабатывания почти не обеспечивает защиты современных твердотельных электронных устройств, питаемых от защищенной схемы.

Обход электрического шума

Конденсаторы используются в качестве шунтов для перенаправления высокочастотного шума на землю, прежде чем он может распространиться на нагрузку или другие компоненты схемы.

Использование в схемах электронных фильтров

Термин шунт используется в фильтрах и подобных схемах с лестничной топологией для обозначения компонентов, подключенных между линией и общим. Этот термин используется в этом контексте для различения компонентов шунта, подключенных между сигнальной и обратной линиями, от компонентов, подключенных последовательно вдоль сигнальной линии. В более общем смысле термин шунт может использоваться для компонента, подключенного параллельно другому. Например, шунт м производной половины секции является общей секцией фильтра от изображения импеданса метода конструкции фильтра.

Читайте так же:
Компания водомонтаж установка счетчиков

Диоды как шунты

Если устройства уязвимы для обратной полярности сигнала или источника питания, для защиты схемы можно использовать диод . При последовательном подключении к цепи он просто предотвращает обратный ток, но при параллельном подключении он может шунтировать обратное питание, вызывая размыкание предохранителя или другой цепи ограничения тока.

Все полупроводниковые диоды имеют пороговое напряжение — обычно от ½ Вольта до 1 В — которое должно быть превышено, прежде чем через диод пройдет значительный ток в нормально допустимом направлении. Можно использовать два встречно-параллельных шунтирующих диода (по одному для проведения тока в каждом направлении), чтобы ограничить проходящий через них сигнал до не более чем их пороговое напряжение, чтобы защитить более поздние компоненты от перегрузки.

Шунты как защита цепи

Когда цепь должна быть защищена от перенапряжения и в источнике питания есть режимы отказа, которые могут вызвать такие перенапряжения, цепь может быть защищена устройством, обычно называемым цепью лома . Когда это устройство обнаруживает перенапряжение, оно вызывает короткое замыкание между источником питания и его возвратом. Это вызовет как немедленное падение напряжения (защита устройства), так и мгновенный высокий ток, который, как ожидается, откроет чувствительное к току устройство (например, предохранитель или автоматический выключатель ). Это устройство называется ломом, поскольку его можно сравнить с падением настоящего лома на набор шин (открытых электрических проводников).

Битва короткая

На военных кораблях перед боем обычно устанавливают боевые короткие шунты через предохранители для основного оборудования. Это отключает защиту от сверхтока в тот момент, когда отключение питания оборудования не является безопасной реакцией.

Шунтирующий инструмент, но последовательно включенный в цепь

В качестве введения к следующей главе этот рисунок показывает, что термин «шунтирующий резистор» следует понимать в контексте того, что он шунтирует.

В этом примере резистор R L будет пониматься как «шунтирующий резистор» (к нагрузке L), потому что этот резистор будет пропускать ток вокруг нагрузки L. R L подключен параллельно нагрузке L.

Однако последовательные резисторы R M1 и R M2 представляют собой низкоомные резисторы (как на фотографии), предназначенные для пропускания тока вокруг инструментов M1 и M2, и функционируют как шунтирующие резисторы для этих инструментов. R M1 и R M2 подключены параллельно с M1 и M2. Если смотреть без приборов, эти два резистора будут считаться последовательными резисторами в этой схеме.

Использование в текущих измерениях

Амперметр шунт позволяет измерение текущих значений слишком велико , чтобы быть непосредственно измерено с помощью конкретного амперметра. В этом случае отдельный шунт, резистор с очень низким, но точно известным сопротивлением , помещается параллельно вольтметру , так что практически весь измеряемый ток будет проходить через шунт (при условии, что внутреннее сопротивление вольтметра принимает настолько малая часть тока, что она незначительна). Сопротивление выбирается таким образом, чтобы результирующее падение напряжения было измеримым, но достаточно низким, чтобы не нарушить цепь . Напряжение на шунте пропорционально току, протекающему через него, поэтому измеренное напряжение можно масштабировать для непосредственного отображения текущего значения.

Шунты рассчитываются по максимальному току и падению напряжения при этом токе. Например, шунт на 500 А, 75 мВ будет иметь сопротивление 150 мкОм , максимально допустимый ток 500 ампер и при этом токе падение напряжения будет 75 милливольт . По соглашению, большинство шунтов рассчитаны на падение напряжения 50 мВ, 75 мВ или 100 мВ при работе на полном номинальном токе, а большинство амперметров состоят из шунта и вольтметра с отклонениями на полную шкалу 50, 75 или 100 мВ. Все шунты имеют понижающий коэффициент для непрерывного (более 2 минут) использования, 66% является наиболее распространенным, поэтому приведенный в качестве примера шунт не должен работать при напряжении более 330 А (и падении напряжения 50 мВ) дольше указанного.

Читайте так же:
Арзамаский завод по счетчикам

Это ограничение связано с тепловыми пределами, при которых шунт больше не будет работать правильно. Для манганина , обычного материала шунта, при 80 ° C начинает возникать тепловой дрейф, при 120 ° C тепловой дрейф является значительной проблемой, когда погрешность, в зависимости от конструкции шунта, может составлять несколько процентов, а при 140 ° C — манганин. сплав становится необратимо поврежденным из-за отжига, что приводит к изменению значения сопротивления вверх или вниз.

Если измеряемый ток также имеет высокий потенциал напряжения, это напряжение также будет присутствовать на соединительных выводах и в самом считывающем устройстве. Иногда шунт вставляется в обратную ногу ( заземленная сторона), чтобы избежать этой проблемы. Некоторые альтернативы шунтам могут обеспечить изоляцию от высокого напряжения, не подключая счетчик напрямую к цепи высокого напряжения. Примерами устройств, которые могут обеспечить эту изоляцию, являются датчики тока на эффекте Холла и трансформаторы тока (см. Токоизмерительные клещи ). Токовые шунты считаются более точными и дешевыми, чем устройства на эффекте Холла. Общие характеристики точности таких устройств составляют ± 0,1%, ± 0,25% или ± 0,5%.

Шунт с двойной манганиновой стенкой типа Томаса и шунт типа MI (улучшенная конструкция типа Томаса) использовались NIST и другими лабораториями стандартизации в качестве юридического эталона ома до тех пор, пока в 1990 году его не заменил квантовый эффект Холла . Шунты типа Томаса по-прежнему используются в качестве вторичных эталонов для очень точных измерений тока, поскольку использование квантового эффекта Холла — это трудоемкий процесс. Точность этих типов шунтов измеряется по шкале дрейфа ppm и суб-ppm за год установленного сопротивления.

Если цепь заземлена с одной стороны, токовый измерительный шунт может быть вставлен либо в незаземленный проводник, либо в заземленный провод. Шунт в незаземленном проводе должен быть изолирован на полное напряжение цепи относительно земли; измерительный прибор должен быть изначально изолирован от земли или должен включать резистивный делитель напряжения или изолирующий усилитель между относительно высоким синфазным напряжением и более низкими напряжениями внутри прибора. Шунт в заземленном проводе может не обнаруживать ток утечки в обход шунта, но он не будет испытывать высокого синфазного напряжения относительно земли. Нагрузка отключается от прямого пути к земле, что может создать проблемы для схемы управления, привести к нежелательным излучениям или и то, и другое. Устройства, которые будут использоваться для измерения тока, включают: INA240 , INA293 и INA180 . Несколько других устройства типа могут найдены здесь .

Вставка нижнего плеча может устранить синфазное напряжение, но не без недостатков.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector