Измерение переменного тока: Страница не найдена — EvoSnab

Содержание

Измерение переменного тока.

Приборы для измерения переменного тока могут быть различными.

Для измерения тока промышленной частоты (50 – 100 Гц) используют в основном приборы непосредственной оценки на основе электромагнитной и электродинамической систем, а также термоэлектрической систем.

В маломощных цепях высоких частот ток измеряется выпрямительными, термоэлектрическими, электронными цифровыми и аналоговыми вольтметрами на резисторе с известным сопротивлением. Амперметр должен иметь минимальные значения входного сопротивления, индуктивностей и емкостей.

Приборы электромагнитной системы. Принцип действия этих приборов основан на явлении втягивания стальной пластины, соединенной со стрелкой, магнитным полем катушки. Отклонение подвижной части измерительного механизма зависит от квадрата измеряемого тока и может быть использовано для измерения как постоянного, так и переменного тока с частотой не выше 5 кГц.

Подбором формы сердечника удается получить практически равномерную шкалу. Амперметры магнитоэлектрической системы выпускаются в качестве щитовых приборов классов точности 0,5, 1,0, 2,5 на частотах до 1500 Гц, и 0,5, 1,0 – до 2400 Гц. Для расширения пределов измерения тока электромагнитным амперметром применяются не шунты, а секционные катушки или трансформаторы. Достоинства – простота конструкции, дешевизна и надежность. Недостатки – малая точность и чувствительность. Электромагнитные амперметры применяют для непосредственного измерения токов до 200 А, катушка измерительного механизма включается последовательно в цепь измеряемого тока. Предел измерения определяется числом витков катушки. Чем выше предел, тем меньше витков из более толстого провода.

Электродинамические приборы. Принцип действия основан на взаимодействии двух магнитных потоков, создаваемых токами, протекающими по двум катушкам, одна из которых подвижна. В результате взаимодействия магнитных полей катушек и противодействующих пружин, подвижная катушка поворачивается на некоторый угол, пропорциональный токам в катушках. Измеряется этими приборами действующее (среднеквадратическое ) значение тока. Схемы включения обмоток катушек различны. При последовательном включении измеряются малые токи (менее 0,5 А), шкала прибора квадратична. При параллельном включении обмоток измеряются большие токи, шкала тоже квадратичная. Электродинамические амперметры выпускаются различных классов точности до 0,1. Применяются в основном на промышленных частотах. Для расширения пределов применяют переключение катушек измерительного механизма с последовательного на параллельное и трансформаторы тока.

Выпрямительные приборы.

Они широко применяются для измерения тока в звуковом диапазоне частот. Принцип действия основан на выпрямительных свойствах диода. Постоянная составляющая выпрямленного диодом тока измеряется прибором магнитоэлектрической системы. Обычно используются выпрямители однополупериодные и двухполупериодные. Выпрямительные приборы измеряют среднее значение переменного тока, а не среднеквадратическое.

Шкалу прибора градуируют в среднеквадратических значениях, поэтому показания пересчитывают через коэффициент формы. Выпрямительные приборы для измерения токов широко применяют как составные элементы комбинированных приборов :тестеров, авометров, используемых для измерения токов, напряжений, сопротивлений. При использовании соответствующих диодов выпрямительные приборы могут применяться в диапазоне СВЧ. Германиевые и кремниевые диоды обеспечивают частотный диапазон до 100 МГц. Основные достоинства выпрямительных приборов – высокая чувствительность, малое собственное потребление и возможность измерения в широком диапазоне частот. Недостаток – невысокая точность. Основные источники погрешностей – изменение параметров диодов со временем. Класс точности выпрямительных приборов 1,5 и 2,5, пределы измерений по току от 2 мА до 600 А, по напряжению от 0,3 до 600 В.

Термоэлектрические приборы.

Они используются для измерения токов высокой частоты. Прибор состоит из термопреобразователя, термоэлемента и измерительного прибора.

Измерительный прибор И выполнен по магнитоэлектрической системе. Простейший термопреобразователь имеет подогреватель 2 и термопару 1 из двух разнородных проводников, спаянных между собой. Если через подогреватель термоэлемента пропускать измеряемый ток, то вследствие нагрева спая в цепи термопары и прибора И будет протекать термоток постоянного напряжения. Прибор измеряет действующее значение переменного тока. Шкала термоэлектрических приборов близка к квадратичной. Чувствительность зависит от материала термопары. Достоинства термоэлектрических приборов – высокая чувствительность, большой диапазон измерения токов, широкий диапазон частот, возможность измерения токов произвольной формы. Недостатки – неравномерность шкалы, которая в начальной части получается сжатой. Кроме того показания зависят от температуры. Общий частотный диапазон термоэлектрических приборов лежит в пределах от 45 Гц до 300 МГц, номинальные токи – от 1 мА до 50 А, классы точности – от 1,0 до 2,5.

Измерение напряжения

Измерение постоянного напряжения

Приборы непосредственной оценки.

При использовании метода непосредственной оценки вольтметр подключается параллельно тому участку цепи, на котором надо измерить напряжение. Относительная погрешность измерения напряжения равна , т.е. чем больше внутреннее сопротивление вольтметра, тем меньше погрешность измерения.

Измерение постоянного напряжения может быть выполнено любыми измерителями напряжений постоянного тока (магнитоэлектрическими, электродинамическими, электромагнитными, электростатическими, аналоговыми и цифровыми вольтметрами.) Выбор вольтметра обусловлен мощностью объекта измерений и необходимой точностью. Диапазон измеряемых напряжений лежит в пределах от долей микровольт до десятков киловольт.

Если необходимая точность может быть обеспечена приборами электромеханической группы, то следует предпочесть этот простой метод непосредственной оценки. При измерении напряжений с более высокой точностью следует использовать приборы, основанные на методе сравнения. При любом методе измерения могут быть использованы аналоговый и цифровой отсчеты.

Приборы непосредственной оценки.

Магнитоэлектрические приборы используются при проверке режимов радиосхем и используются при измерении напряжений в приборах других систем. Кроме того они используются в качестве индикаторов. Вольтметры магнитоэлектрической системы имеют равномерную шкалу, высокую точность, большую чувствительность, но низкое входное сопротивление.

Электростатические вольтметры имеют достоинство малое потребление, независимость от температуры окружающей среды, высокое входное сопротивление, а недостатки – неравномерная шкала и опасность пробоя между пластинами.

Наиболее широко для измерения постоянного напряжения применяют электронные вольтметры. Они могут быть аналоговыми и цифровыми.

Аналоговые электронные вольтметры постоянного тока.

В отличие от вольтметров электромеханической группы электронные вольтметры постоянного тока имеют высокое входное сопротивление и малое потребление тока от измерительной цепи.

На рисунке М2-6 представлена структурная схема аналогового электронного вольтметра.

Рисунок М2-6. Структурная схема аналогового электронного вольтметра постоянного напряжения.

Основными элементами являются входное устройство, усилитель постоянного тока и измерительный прибор магнитоэлектрической системы. Входное устройство содержит входные зажимы, делитель напряжения, предварительный усилитель. Высокоомный делитель на резисторах служит для расширения пределов измерения. Усилитель постоянного тока служит для повышения чувствительности вольтметра и является усилителем мощности измеряемого напряжения до значения, необходимого для создания достаточного вращающего момента у измерительного прибора.

К усилителям постоянного напряжения предъявляются такие требования, как высокая линейность характеристики, постоянство коэффициента усиления. Основные технические характеристики вольтметров постоянного тока приведены в таблице М2-3.

Таблица М2-3. Основные технические характеристики вольтметров постоянного тока.

Тип, наименование прибора

Диапазон измеряемых напряжений, В

Основная погрешность измерения, %

В2–34, вольтметр постоянного тока, дифференциальный , цифровой

0,01 мВ – 1000В,

поддиапазоны:

1

10

100,1000

0,005

В2 – 36, вольтметр постоянного тока, цифровой

0,005

В2-38, нановольтметр цифровой постоянного тока

0,05

Измерение постоянного напряжения цифровыми приборами.

Цифровые вольтметры все шире применяются для измерения напряжений и токов. Упрощенная структурная схема цифрового вольтметра представлена на рис.М2-7.

Рисунок М2-7. Структурная схема цифрового вольтметра

Входное устройство содержит делитель напряжения. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) преобразует аналоговый сигнал в цифровую форму и представляет его цифровым кодом. Цифровое отсчетное устройство регистрирует измеряемую величину.

По типу АЦП цифровые вольтметры делятся на кодоимпульсные и времяимпульсные. Поскольку АЦП преобразует сигнал постоянного тока в цифровой код, цифровые вольтметры считают приборами постоянного напряжения. Для измерения переменного напряжения на выходе вольтметра ставится преобразователь.

По виду измеряемой величины цифровые приборы делятся на приборы:

  • для измерения постоянного напряжения;

  • для измерения переменного напряжения;

  • мультиметры (универсальные вольтметры для измерения напряжения, сопротивления, тока)

Цифровые вольтметры обычно имеют высокое входное сопротивление более 100 Мом, диапазоны измерений 100мВ, 1 В, 10В, 100 В, 1000В. Порог чувствительности на диапазоне 1 00 мВ может быть 10 мкВ.

Измерение переменного тока мультиметром | Single-phase.ru

А Вы знаете, что такое измерение переменного тока мультиметром?

Измерение переменного тока мультиметром.

Что такое измерение переменного тока мультиметром?

Как происходит измерение переменного тока мультиметром?

Настоящий среднеквадратичный (RMS) мультиметр — это измерительное устройство, которое измеряет эффективный уровень переменного тока (AC) или напряжения. Корневой средний квадрат — математический термин, который предлагает наиболее эффективный уровень измерения. Другие мультиметры могут рассчитывать только на средний уровень. Для расчета мощности, истинный среднеквадратичный мультиметр обеспечивает правильный уровень напряжения или тока.

Измерение силы переменного тока мультиметром.

При измерении напряжения можно использовать несколько единиц. Постоянный ток (DC) прост, потому что единственным модулем является постоянный ток вольт (VDC). Источник питания 12 В постоянного тока обеспечит 12 В постоянного тока. Переменный ток AC относится к уровням напряжения синусоидальных сигналов, обычно называемым синусоидальными волнами. Синусоидальная волна это 60 циклов в секунду (cps) или герц (Гц) использует 0,0167 секунды, чтобы сделать один цикл, что означает пики полярности с точностью до каждых 0,0083 секунды.

Истинное среднеквадратическое устройство (среднеквадратичное значение = среднеквадратичное значение) является одним из трех инструментов, которые могут измерять переменный ток (переменный ток) или переменное напряжение: True-среднеквадратичные цифровые мультиметры (или измеритель зажима) Средний цифровой мультиметр (или измеритель зажима).

Истинное среднеквадратичное напряжение электрической утилиты дает переменный ток 110 В (VAC). Это эквивалентно пику около 155,6 вольта (V-Pk). Истинный RMS-уровень определяется как 0,707 пикового уровня для чистой синусоидальной волны. Когда форма волны не является чистой синусоидальной волной, соотношение между пиком и RMS будет шкалой 1: 0. 707.

Существует простая связь между VDC и средним квадратом корня вольт (Vrms). Если в резистивную нагрузку подавалось напряжение 1 В постоянного тока и 1 Вrms, то количество подаваемой мощности будет одинаковым. Следует отметить, что 1 В постоянного тока является постоянным мгновенным напряжением, а 1 Вrms — изменением времени. В словаре мультиметр и мультитестер используются взаимозаменяемо, но мультиметр используется для проведения измерения, в то время как мультитестер используется для тестирования. Некоторые производители могут утверждать, что тестеры могут использоваться только для подтверждения наличия или отсутствия напряжения или тока, в то время как измерители используются для измерения фактических уровней.

Помимо устройств питания, истинный среднеквадратичный мультиметр может использоваться на частотах намного выше 60 Гц. Аудио RMS-измерители измеряют звуковые напряжения на различных тестовых частотах в звуковых лабораториях. Даже на частотах выше аудио, в ультразвуковом режиме, настоящий RMS-мультиметр используется для калибровки и обслуживания высокоточного оборудования, например ультразвукового диапазона, используемого на подводных лодках.

Существует множество радиочастотных (RF) устройств RMS-метров. При устранении неполадок на уровне компонентов технические специалисты используют радиочастотный измеритель RMS для измерения напряжений более 500 миллионов сП. Измерения показывают показания производительности или помогают изолировать неисправный компонент. Истинный RMS-мультиметр полезен на рабочем месте, на ремонтной мастерской и в исследовательских и опытно-конструкторских лабораториях.

Измерение напряжения постоянного тока с помощью цифрового мультиметра

1. Переведите регулятор в положение . На некоторых цифровых мультиметрах (DMM) также предусмотрен вариант . Если вы не знаете, что выбрать, начните с режима , которые соответствует более высокому напряжению.

2. Сначала вставьте черный щуп в разъем COM.

3. Затем вставьте красный щуп в разъем V Ω. По завершении измерения отсоедините щупы в обратном порядке: сначала красный, затем черный.

4. Подключите измерительные щупы к цепи: черный к контрольной точке отрицательной полярности (заземление цепи), красный — к положительной контрольной точке.

Примечание. Большинство современных цифровых мультиметров автоматически определяют полярность. При измерении напряжения постоянного тока не имеет большого значения, с каким контактом соприкасаются красный и черный выходы — с положительным или отрицательным. Если щупы соприкасаются с клеммами противоположных знаков, на экране появляется символ «минус». При использовании аналогового мультиметра красные выводы всегда должны соприкасаться с положительной клеммой, а черные — с отрицательной. Несоблюдение этого требования приведет к повреждению прибора.

5. Прочитайте результат измерения на экране.

Другие полезные функции при измерении напряжения постоянного тока

6. Современные цифровые мультиметры по умолчанию работают в режиме автоматического выбора диапазона — в зависимости от выбранной на регуляторе. Чтобы выбрать фиксированный диапазон измерений, нажмите кнопку RANGE (Диапазон) несколько раз для выбора нужного диапазона. Если измеренное напряжение находится в диапазоне более низких значений , выполните следующие действия:

  1. Отсоедините измерительные щупы.
  2. Измените положение регулятора на [символ мВ пост. тока].
  3. Подсоедините измерительные щупы и прочитайте показания.

7. Нажмите кнопку HOLD (Удержание), чтобы выполнить устойчивое измерение. Его результаты можно просмотреть после завершения измерения.

8. Нажмите кнопку MIN/MAX (Мин./Макс.), чтобы выполнить измерение максимальных и минимальных значений. Цифровой мультиметр издает звуковой сигнал при регистрации каждого нового показания.

9. Нажмите кнопку относительного измерения (REL) или кнопку с дельтой (Ω), чтобы задать определенное контрольное значение цифрового мультиметра. Отображаются результаты измерений выше и ниже контрольного значения.

Примечание. Избегайте распространенной ошибки: Установка измерительных щупов в неправильные входные разъемы. Перед измерением напряжения постоянного тока убедитесь, что красный щуп вставлен во входной разъем с маркировкой V, а не A. На экране должен отображаться символ dcV. Если измерительные щупы вставлены в разъемы с маркировкой A или mA, при измерении напряжения в измерительной цепи возникнет короткое замыкание.

Анализ результатов измерения напряжения
  • Как правило, напряжение измеряют в следующих целях: a) определить наличие напряжения в данной точке и б) убедиться, что напряжение находится на нужном уровне.
  • Напряжение переменного тока может сильно варьироваться (от −10 % до +5 % от номинального значения источника питания), не вызывая никаких сбоев в цепи. Но даже незначительные перепады напряжения постоянного тока могут указывать на неисправность.
  • Точное значение допустимого изменения напряжения постоянного тока зависит от области применения. Пример см. в таблице ниже.
  • В некоторых областях применения постоянного тока значительные колебания постоянного тока не только приемлемы, но и необходимы.
    • Пример. Частоту двигателей постоянного тока можно регулировать путем изменения подаваемого напряжения постоянного тока. В этом случае измерение напряжения постоянного тока электродвигателя зависит от настройки регулятора напряжения.
  • Во время измерений напряжения постоянного тока и сравнения результатов сверяйтесь со значения цепи, которые указывают производители в технических характеристиках.

Как показано в таблице выше, у полностью заряженного автомобильного аккумулятора номиналом 12 В напряжение разомкнутой цепи может находиться в диапазоне от 11,9 В до 12,6 В (обычно 2,2 В на ячейку).

  • Значение 11,9 В указывает на разряженный аккумулятор.
  • Значение 12,6 В указывает на 100-процентный заряд аккумулятора. Промежуточные измеренные значения показывают, что заряд менее 100 %.
  • Если измеренное напряжение батареи немного повышено (3–5 %), это намного лучше, чем пониженное значение напряжения. Падение напряжения постоянного тока ниже стандартного номинального значения указывает на наличие неисправности.
Измерения напряжения переменного и постоянного тока
  • В некоторых случаях напряжение постоянного тока измеряют в цепях с напряжением переменного тока.
  • Для обеспечения максимальной точности измерения напряжения постоянного тока сначала измерьте и запишите напряжение переменного тока. Затем измерьте напряжение постоянного тока, с помощью кнопки RANGE (Диапазон) выбрав такой диапазон напряжения постоянного тока, который равен диапазону напряжения переменного тока или превышает его.
  • Некоторые цифровые мультиметры могут одновременно измерять и отображать значения переменного и постоянного тока сигнала. На экране цифрового мультиметра результаты отображаются тремя способами (см. рисунок ниже):
    1. Составляющая переменного тока сигнала отображается на основном поле экрана, а постоянного тока — на дополнительном поле меньшего размера.
    2. Показания по постоянному току можно перенести на основное поле, при этом показания по переменному току будут отображаться на дополнительном поле (как на большинстве цифровых мультиметров).
    3. Комбинированное значение переменного и постоянного тока — эквивалентное среднеквадратичное значение сигнала.

Ссылка: Digital Multimeter Principles by Glen A. Mazur, American Technical Publishers.

Подберите подходящий мультиметр

Измерение постоянного и переменного тока амперметром (ампервольтметром)

Что такое амперметр

Амперметр – это измерительный прибор, который предназначен для измерения электрического тока в цепи. Название происходит от единицы измерения электрического тока – Ампер (А). Аппараты, используемые с целью измерения меньшего уровня тока в миллиамперах или микроамперах, называются миллиамперметрами или микроамперметрами.

Приборы для измерения силы тока

Если в каком-либо проводнике течет ток, то он характеризуется такой величиной, как «сила тока». Сила тока в свою очередь характеризуется количеством электронов, которые проходят через поперечное сечение проводника за единицу времени. Но мы все учились в школе и знаем, что электронов в проводнике миллиарды миллиардов и считать количество электронов было бы бессмысленно.

Поэтому ученые вывернулись из этой ситуации и придумали единицу измерения силы тока и назвали ее «Ампер», в честь французского физика-математика Андре Мари Ампера. Что же собой представляет 1 Ампер?

Если сила тока в проводнике равна 1 амперу, то за одну секунду через поперечное сечение провода проходит заряд, равный 1 Кулону. Или простым языком, все электроны в сумме должны давать заряд в 1 Кулон и они должны в течение одной секунды пройти через поперечное сечение проводника.

Шкала амперметра

Если учесть, что заряд одного электрона 1.6х10-19 , то можно узнать, сколько электронов в 1 Кулоне. А вот для того, чтобы измерять амперы, ученые придумали прибор и назвали его «амперметром».

Амперметр – прибор для измерения силы тока в амперах. Шкалу амперметров градуируют в амперах, килоамперах, миллиамперах или микроамперах в соответствии с пределами измерения прибора. В электрическую цепь амперметр включается последовательно; для увеличения предела измерений – с шунтом или через трансформатор.

Амперметр – это прибор для измерения силы тока в электрической цепи. Любой амперметр рассчитан на измерение токов определенной величины. В электронике в основном оперируют микроАмперами (мкА), миллиАмперами (мА), а также Амперами (А). Следовательно, в зависимости от величины измеряемого тока приборы для измерения силы тока делятся на амперметры (PA1), миллиамперметры (PA2) и микроамперметры (PA3).

двойной вольметр-амперметр

Измерение значений переменного тока

Знать силу тока, проходящую через определенный участок цепи довольно важно. Это помогает рассчитать сечение кабеля и избежать перегрева токопроводящих жил. Эта статья поможет начинающим электрикам разобраться в нюансах работы и подключения измерительного прибора. Но сначала вспомним немного азов из школьной программы.

Как известно, амперметром называется измерительный прибор, позволяющий определить силу постоянного и переменного тока в электрической цепи. В зависимости от планируемой сферы применения, шкалу измерительного устройства градуируют в амперах, микро- или миллиамперах. Для измерений больших величин используется прибор, шкала которого разделена на килоамперы.

Схема цифрового амперметра

Сотые будут соответствовать четвертому дисплею, которого у нас нет, например «03», если мы ищем нуль сверху, ошибка будет больше, например «08». Повторение процесса три раза в лучшем случае должно быть идеальным.

Читайте также

АМПЕРМЕТР ДИАГНОСТИРУЕТ СИСТЕМУ ЗАЖИГАНИЯ

АМПЕРМЕТР ДИАГНОСТИРУЕТ СИСТЕМУ ЗАЖИГАНИЯ1. Если при прворачивании заводной рукояткой коленвала стрелка колеблется, значит цепь низкого напрячжения и контакты прерывателя в порядке.2. Если стрелка остается около нуля – замаслились контакты прерывателя или нарушилась

Амперметр

АмперметрАмперметр – прибор для измерения силы тока, широко применяется в энергетике, в различных отраслях промышленности, в службах сервиса по эксплуатации и ремонту бытовой электроаппаратуры и приборов. Амперметры были изобретены в середине XIX в. и сначала

Подключение амперметра

Чтобы снять точные замеры силы тока, прибор надо правильно подключить. Нужно правильно выбрать шунт: он должен быть немного ниже замеряемого тока. Для его крепления к амперметру используются расположенные на нем специальные гайки. Также обязательно надо отключить подачу тока на устройство.

Амперметр всегда подключается в цепь последовательно

Когда электронный или аналоговый прибор будет подключен в цепь с шунтом, важно проверить правильность полярностей. Это один из самых важных моментов. Только после этого подключается питание обесточенного прибора и проводятся замеры. Прибор, в зависимости от своего типа, показывает разные данные, и их точность напрямую зависит от того, по какому принципу работает амперметр.

Принцип действия амперметров разных категорий

Различные силы и крутящие моменты обязательны в измерении для таких измерительных приборов.

Отклоняющий крутящий момент (сила)

Дефект любого амперметра определяется комбинированным эффектом отклоняющего крутящего момента (силы), управляющего крутящего момента (силы) и демпфирующего момента (силы). Значение отклоняющего момента должно зависеть от измеряемого электрического сигнала; этот момент (сила) заставляет движение инструмента вращаться от его нулевого положения.

Управление крутящим моментом (силой)

Этот крутящий момент (сила) должен действовать в противоположном значении самого отклоняющего крутящего момента (силы). Таким образом движение достигнет равновесного или определенного положения, когда отклоняющий и управляющий крутящий моменты равны по величине. Обычно за обеспечение крутящего момента отвечают спиральные пружины или гравитация

Демпфирующий крутящий момент (демпфирующая сила)

Демпфирующая сила должна действовать в направлении, противоположном движению движущейся системы. Это приводит к тому, что движущаяся система достаточно быстро останавливается в отклоненном положении без каких-либо колебаний или очень малых колебаний. Это обеспечивается воздушным трением; фрикцией жидкости; вихревым током.

Следует отметить, что любая демпфирующая сила не должна влиять на прогиб в уже установленном режиме, который создаётся данной отклоняющей силой или крутящим моментом. Демпфирующая сила увеличивается с угловой скоростью движущейся системы, так что когда вращение быстрое, ее эффект является наибольшим и равен нулю, когда вращение системы аналогично равно нулю.

Существует несколько видов таких устройств. У каждого амперметра принцип работы отличается.

Амперметр PMMC

Тут проводник расположен между полюсом постоянного магнита. Когда ток проходит через катушку, происходят отклонения. Отклонение катушки зависит от величины тока, протекающего через нее. Устройство применяется только для измерения постоянного тока.

Амперметр с подвижной катушкой (MI)

Этот аппарат может измерять как переменный, так и постоянный ток. В этом типе амперметра катушка свободно перемещается между полюсами постоянного магнита. В то время, когда ток проходит через катушку, он начинает отклоняться под определенным углом. Отклонение катушки пропорционально току, проходящему через катушку.

Электродинамический амперметр

Это устройство аналогично применяется для измерения как переменного и постоянного тока. Точность прибора высокая по сравнению с приборами PMMC и MI. Калибровка амперметра одинакова как для переменного, так и для постоянного тока. Если постоянный ток калибрует прибор, то без повторной калибровки он используется для измерения переменного тока.

Выпрямительный амперметр

Прибор применяется для измерения переменного тока. Это устройство является выпрямительным, которое используется вместе с другими разновидностями. Оно преобразует направление тока и передает его PMMC.

Схемы многопредельных выпрямительных миллиамперметров с переключаемыми шунтами

Чтобы повысить стабильность сопротивления амперметра, в схему мостового типа вместо двух диодов надо включить постоянные резисторы сопротивлением приблизительно 100 или 1000 Ом. Во время включения резисторов R3 и R4, где общее сопротивление измерителя меньше зависит от электрического тока в его цепи и внешних температурных условий, начальный нелинейный участок шкалы значительно расширяется. Включая данные резисторы по схеме, а также выбирая сопротивления R3 = R4 = r в степени 20,5 (где r – прямое сопротивление диода) удаётся немного увеличить уровень напряжения в диодах. Это улучшает линейность шкалы. Использование как первой, так и второй схем, значительно снижает чувствительность амперметра.

Включение амперметра в цепь

Как подключить вольтметр

Существует два главных правила использования прибора:

  1. Подключать последовательно с элементом цепи, на котором необходимо измерить силу тока.
  2. Соблюдать полярность.


Схема включения амперметра в цепь

Амперметры со стрелкой – это приборы для измерения с ограниченным диапазоном. В случае превышения максимального значения шкалы при включении в цепь используют шунт.

Бесконтактное измерение тока

Для осуществления измерения силы тока без разрыва схемы существует специальный вид электрических амперметров под названием токовые клещи. Принцип действия основан на измерении магнитного поля, образующегося вокруг проводника с током. Данный эффект проявляется на переменном напряжении.

Измерение тока без разрыва цепи

Показания амперметра имеют меньшую точность по сравнению с приборами, подключаемыми последовательно.  При лабораторных измерения данный способ не используется, но в бытовых целях такой вид измерений достаточно удобен. Безопасность и простота работы с токовыми клещами намного выше, чем при использовании аналоговых приборов.

Принцип работы амперметра

Амперметры — приборы для измерения силы тока в электрических цепях. По принципу работы амперметры бывают — магнитоэлектрические, электромагнитные, термоэлектрические, электродинамические и другие.

Устройство, с помощью которого измеряют силу протекающего по цепи тока, называют амперметром. Поскольку значения, которые выдает прибор (сила тока), зависят от сопротивления элементов внутри амперметра, то оно должно быть очень низким.

Внутреннее устройство амперметра зависит от целей использования, вида тока и принципа работы.

Бывают амперметры, которые реагируют не на величину сопротивления проводника, а на излучаемое им тепло или магнитные волны.

Рейтинг лучших устройств

АВВ АМТD-2-R 2CSG213655R4011

Принцип устройства амперметра АВВ АМТD-2-R 2CSG213655R4011 таков, что он обладает высокой точностью. Прибор способен определять силу постоянного тока, а погрешность всего 0.5%. эксперты будут отмечать высокое качество изготовления, долговечность и надежность устройства. Цифровой прибор будет подключаться через шунт, и потребляемая мощность составляет 4 ВА. Компания-изготовитель предусмотрела горизонтальный тип ориентации, и это крайне важно учесть при установке амперметра (метод монтажа DIN 3.5 см). Измерительное устройство весит всего лишь 0.3 кг. Диапазон измерения токовой силы составляет от 5 до 600 А. Модель завоевывает первое место в обзоре. Профессиональные мастера по электрике нахваливают итальянский прибор благодаря качественному изготовлению, высокую точность, удобство использования. Недостатком устройства будет высокая стоимость.

Плюсы:

  • Высокое качество сборки.
  • Высокая точность.
  • Надежность.
  • Удобство в работе.

Рассмотрим еще один прибор.

АВВ АМТD-1 2СSМ320000R1011

Для того, чтобы производить замер силы переменного тока, прекрасно подойдет именно это устройство. Прибор тоже итальянский, и он обладает модульным исполнением, а подключение до сети проводится через DIN рейку. Определять токовую силу можно в широком диапазоне от 5 до 600 А. Эксперты смогли по достоинству оценить высокую измерительную точность (класс точности составляет 0.5%). Для удобства выполнения работы цифровые амперметры оснащены подсветкой для дисплея. Потери электроэнергии не более 2 Вт. Монтировать устройство можно и вертикально, и горизонтально. Вес всего 0.31 кг. Модель заняла второе место в обзоре. У отечественных производителей нет претензий к качеству создания, точности измерения и надежности устройства итальянского производства. Минусом можно назвать высокую стоимость.

Плюсы:

  • Высокая измерительная точность.
  • Большой диапазон измерений.
  • Подсветка на дисплее.
  • Высокое качество изготовления.

Рассмотрим, кто забрал «бронзу».

DigiТОР АМ-3м

Для того, чтобы измерять силу тока переменного типа в трехфазной сети отлично подойдет именно этот амперметр. На цифровом трехстрочном дисплее будут отражаться результаты на всех фазах. Эксперты по достоинству оценили демократичную стоимость и малый вес (0.15 кг) украинского приборы. Он будет уступать лидерам обзора лишь в диапазоне измерений, от 1 до 63 А, и в точности показаний (погрешность составляет 1.5%). В актив устройства можно заносить устойчивость к помехам и вибрации. Устройство устанавливаю в электрический щиток, размеры выреза должны быть аккурат 0.68*0.68 метров. Рабочий интервал температуры составляет от +5 до +50 градусов. Модель стала замыкающей призовой тройкой этого обзора. Российским потребителям устройство понравилось за простоту монтажа, весьма точные измерения и демократичную стоимость.

Плюсы:

  • Высокое качество сборки.
  • Устойчивость к помехам и вибрации.
  • Трехфазное подключение.
  • Малый вес.

Минусы:

  • Ограниченный измерительный интервал.

Четвертый измерительный прибор (амперметр) вам понравится не меньше.

ЕКF РRОхima АD-723

Трехфазный амперметр российского производства понравился экспертам за счет наличия сенсорной панели управления, а также цифрового дисплея. Посредством такого прибора можно измерит силу переменного тока, подключая его до сети через трансформатор. Энергетические приборы при работе составляют 6 ВА. В актив изделию можно заносить высокую степень точности (погрешность всего 0.5%), а также малый вес 0.23 кг и демократичная стоимость. Правда, изготовитель не продумал подсветку дисплея, а еще модель уступает лидерам в плане габаритов. В щите потребуется сделать нишу 0.72*0.72 метра. Устройства остановилось в шаге от призового пьедестала. Электрики довольны тем, что измерения очень точные, сборка высокого качества, а стоимость демократичная. Из минусов выделим громоздкость и полное отсутствие хотя бы какой-то подсветки.

Плюсы:

  • Трехфазное подключение.
  • Приемлемая стоимость.
  • Высокая степень точности.
  • Надежность.

Минусы:

  • Громоздкость.
  • Нет никакой подсветки.

Пятый прибор не менее интересный.

DigiТОР АVМ-1

В одно и то же время измерять токовую силу и напряжение в однофазной сети дает возможность амперметр-вольтметр. Прибор представляет собой продукт сотрудничества украинских разработчиков и изготовителя из России. Эксперты отметили конкурентоспособную стоимость, прекрасную измерительную точность (погрешность составляет 1%). Посредством этого устройства можно производить замеры тока в диапазоне от 1 до 63 А. Интервал напряжения переменного типа составляет от 40 до 400 В. Амперметр-вольтметр требуется для установки в отапливаемом помещении при температуре воздуха от +5 до +50 градусов (степень защиты от пыли и влаги составляет IР 20). Пользователям из Росси устройство понравилось за простоту подключения (будет занимать пару мест на рейке), сборку высокого качества и доступную стоимость. Но есть случаи попадания в торговую сеть изделий бракованного типа.

Плюсы:

  • Доступная стоимость.
  • Минимальная степень погрешности.
  • Простое подключение.
  • Два устройства в одном.

Минусы:

  • В магазины попадает бракованная продукция.

Рассмотрим предпоследнее устройство.

ЕКF РRОхimа АD-G31

Это электроизмерительный цифровой амперметр попал на 6-е место обзора благодаря высокой точности (погрешность составляет 0.5%). Изготовитель установил специальное устройство с микропроцессором, которое и будет обеспечивать скорость и точность результатов. Прибор можно подключать через особый трансформатор, который и будет ограничивать диапазон измерения силы переменного тока. Изделие обладает модульным исполнением с установкой на DIN рейку. Энергетические потери при работе составляет 6 Вт. Экспертам понравилось интуитивно понятное управление, а еще все кнопки расположены под дисплеем цифрового типа. Отечественные пользователи лестно отзываются о точности измерений, простоте установки и доступности в плане цены. К минусам отнесем отсутствие подсветки на дисплее, а также нестабильное сборочное качество.

Плюсы:

  • Удобство управления.
  • Демократичная стоимость.
  • Простота установки.
  • Точность измерений.

Минусы:

  • Отсутствие подсветки на дисплее.
  • Качество сборки хромает.

Рассмотрим последний экземпляр.

ТDМ SQ1102-0057

Теперь вы знаете, как выбрать амперметр, но прежде рассмотрим последний прибор. Именно на него сейчас самая низкая стоимость. Он требуется для измерения силы переменного тока в цепях однофазного типа. Эксперты обратили внимание на корпус прибора, который изготовлен из негорючего самозатухающего пластика. Электрическая безопасность подключения будет обеспечена защитными крышками на внешних подсоединенных зажимах. В актив устройству требуется занести высокую степень защиты от влаг и пыли IР 54. А вот в точности измерений (погрешность составляет 1.5%) и рабочем диапазоне от 5 до 200 А устройство уступает лидерам обзора. Люди отдают предпочтение стрелочным амперметрам по низкой цене, простоте применения, безопасность. Минусами прибора можно назвать невысокую точность и ограниченный измерительный диапазон.

Плюсы:

  • Безопасность.
  • Простота включения.
  • Надежность.
  • Низкая стоимость.

Минусы:

  • малый измерительный диапазон.
  • Не очень высокая точность.

Обратите внимание, что этот рейтинг носит исключительно субъективный характер, не является рекламой и не будет служить руководством к покупке. До этого требуется консультация со специалистом.

Сфера применения амперметров

Приборы для измерения тока нашли применение в различных сферах. Их активно используют на крупных предприятиях, связанных с генерацией и распределением электрической, тепловой энергии.

электротехнике — энергетике

автомобилестроении

точных науках

строительстве

электролабораториях

Но не только средние и крупные предприятия используют этот прибор: они востребованы и среди обычных людей. Практически любой опытный автоэлектрик имеет в арсенале подобное устройство, позволяющее проводить замеры показателей электропотребления приборов, узлов автомобилей и пр.

Расчет мощности электроприбора по потребляемому току

Зная величину тока, можно определить потребляемую мощность любого потребителя электрической энергии, будь то лампочка в автомобиле или кондиционер в квартире. Достаточно воспользоваться простым законом физики, который установили одновременно два ученых физика, независимо друг от друга. В 1841 году Джеймс Джоуль, а в 1842 году Эмиль Ленц. Этот закон и назвали в их честь – Закон Джоуля – Ленца.

где P – мощность, измеряется в ваттах и обозначается Вт; U – напряжение, измеряется в вольтах и обозначается буквой В; I – сила тока, измеряется в амперах и обозначается буквой А.

Рассмотрим, как посчитать потребляемую мощность на примере:
Вы измеряли ток потребления лампочки фары автомобиля, который составил 5 А, напряжение бортовой сети составляет 12 В. Значит, чтобы найти потребляемую мощность лампочкой нужно напряжение умножить на ток. P=12 В×5 А=60 Вт. Потребляемая лампочкой мощность составила 60 Вт.

Вам надо определить потребляемую мощность стиральной машины. Вы измеряли потребляемый ток, который составил 10 А, следовательно, мощность составит: 220 В×10 А=2,2 кВт. Как видите все очень просто.

ПВХ-изолента пламегасящая

В основе такой изоленты лежит мягкая плёнка ПВХ толщиной 0,10 мм. Используют пламегасящую ленту при ремонте проводов или автомобилей, или в других бытовых ситуациях. Изолента выдерживает ток высокого напряжения, что обеспечивает безопасность работы приборов.

Распределительными устройствами (РУ) называются конструкции, в которых смонтированы коммутационная, защитная, регулирующая, сигнальная аппаратура и электроизмерительные приборы. Они предназначены для управления электрическими цепями, их защиты и контроля. Степень насыщенности РУ оборудованием определяется их назначением и выполняемыми функциями.

Классификация РУ. По назначению РУ можно подразделить на: главные распределительные щиты (ГРЩ), аварийные распределительные щиты (АРЩ), пульты управления (ПУ), распределительные щиты (РЩ), щиты отдельных потребителей (ЩП), контрольные щиты (КЩ), специализированные щиты и щиты освещения (ЩО).

ГРЩ предназначены для управления, защиты, контроля и регулирования параметров электроэнергетической установки и распределения электроэнергии по судну в целом.

АРЩ выполняет ту же роль, что и ГРЩ, но для аварийных источников питания и потребителей, работающих в аварийном режиме.

ПУ предназначены для дистанционного контроля и управления работой генераторных агрегатов и ответственных потребителей.

РЩ служат для распределения электроэнергии в пределах определенного района судна или среди небольшой группы близких по назначению потребителей и получают питание от ГРЩ, АРЩ или от группового РЩ. Групповым РЩ называют распределительное устройство, служащее для питания нескольких РЩ и получающее питание непосредственно от ГРЩ или АРЩ.

Основное предназначение гофрированных труб из полиэтилена низкого давления – защитить провода и кабели от повреждений, вызванных внешним воздействием. Процесс замены повреждённого кабеля, закопанного в грунт на глубине 0,5 м, сопровождается колоссальными физическими, временными и материальными затратами.

Гофра важный элемент при выполнении скрытой проводки. Она значительно упрощают прокладку кабельных линий под землей и облегчают монтаж электропроводки внутри здания.

Когда решается, как осветить пространство, выбор может быть непростым. Очевидно, что светодиодные линейные светильники в моде, но с чего начать? Вариации осветительного оборудования кажутся бесконечными. Однако, выбор не так сложен — в этой статье рассмотрели ключевые моменты, которые следует знать и учитывать при покупке.

Электромагнитные амперметры и вольтметры

Показание электромагнитного измерительного механизма зависит от тока в его катушке, значения которого и наносятся на шкале амперметра. Катушка электромагнитного амперметра неподвижна вес ее не влияет на погрешность от трения, поэтому она может быть изготовлена из провода любого сечения и, следовательно, на любой номинальный ток. Щитовые амперметры изготовляются нашими заводами на номинальный ток до 300 а.

Рис. 7-15. Схема электродинамического миллиамперметра.

Электромагнитный вольтметр состоит из одноименного измерительного механизма на номинальный ток 20—30 ма и последовательно соединенного с ним добавочного сопротивления из манганина (рис. 7-10).Добавочное сопротивление — активное и несоизмеримо больше реактивного сопротивления катушки измерительного механизма, поэтому общее сопротивление вольтметра практически активное и мало зависит от рода тока и частоты. При постоянном сопротивлении вольтметра угол поворота подвижной части зависит не только от тока в катушке, но и пропорционального ему напряжения на зажимах вольтметра, значения которого и наносятся на шкале прибора.

Электромагнитные амперметры и вольтметры широко применяются в установках переменного тока технической частоты как щитовые, приборы классов точности 1,5—2,5. Наша промышленность наряду с техническими приборами выпускает также переносные амперметры и вольтметры для постоянного и переменного тока класса точности 0,5,

Влияние температуры на измерение тока

Амперметр — чувствительное устройство, на которое существенно влияет температура окружающей среды. Изменение температуры вызывает ошибку в показаниях. Вы можете использовать добавочное сопротивление (балластное сопротивление). Сопротивление с нулевым температурным коэффициентом называют добавочным сопротивлением (swamping resistance). Оно подключается последовательно с катушкой электроизмерительного прибора. Балластное сопротивление уменьшает влияние температуры на показания прибора.

Амперметр имеет встроенный предохранитель, который защищает его от скачков тока (неправильное подключение). Если через амперметр протекает значительный ток, предохранитель перегорит, тем самым разорвав электрическую цепь и сохранив измерительную систему прибора. Соответственно прибор нельзя будет использовать, пока не будет заменена плавкая вставка.

Процесс измерения

На практике амперметр используется гораздо реже, но иногда все-таки существует необходимость сделать замеры тока. Обычно такая процедура применяется для определения мощности электрического прибора, если нет соответствующих обозначений. Очень важно, что при измерении тока величина напряжения, приложенного к электрической цепи, не имеет значения. Замер прибором можно проводить, разорвав цепь в любом месте.

Источником может быть простая батарейка на 1,5 В, аккумулятор на 12 В или однофазная сеть 220 В. Перед началом измерений пользователи подготавливают оборудование, переводя ручки настройки в соответствующее начальное положение. Если примерное значение тока неизвестно, то переключатели устанавливаются на максимальное значение.

Когда все будет подготовлено, в одну из розеток подключается электрический прибор, а в другую провода амперметра. Если это бытовая сеть, то на измерительном устройстве следует выставить переменный ток и максимальное его значение. При измерении стрелочными приборами часто допускаются ошибки, так как сам процесс с ними проводить не очень удобно.

В этом случае гораздо удобнее использовать цифровые измерительные устройства. Очень популярны мультиметры M890G, в которых есть два диапазона для измерений как переменного, так и постоянного тока. Опытные электрики обычно примерно знают параметры электрической сети, поэтому они сразу устанавливают переключатели в нужное положение.

Если они не знают значения измеряемого тока, то устанавливают на мультиметре предельное значение равное 10 А. Далее, прибор перенастраивается на меньшее значение, соответствующее току сети.

Следует помнить, что переключение осуществляется при обесточивании проверяемой электрической цепи. Используя универсальный прибор, который выполняет задание вольтметра и амперметра, косвенно измеряют сопротивление подключенного прибора. Для этого дополнительно проводят расчеты, связанные с законом Ома.

Конструкционные особенности

Линейные светильники быстро стали популярным и востребованным решением для освещения помещений, поскольку это простая, но эффективная концепция, эстетически привлекательная, а также очень энергоэффективная. Светильник состоит из нескольких элементов. Во-первых, корпус, — алюминиевый профиль, в котором расположены световые элементы, сделанный из алюминия, экструдирированного через форму для формирования профиля правильного размера. Корпус покрывается порошковой краской — это стандартный или индивидуальный цвет (по шкале RAL).

Внутри алюминиевого корпуса монтируется радиатор, который рассеивает тепло, выделяемое светодиодами, сами платы светодиодов и драйвер (источник питания), регулирующий питание светодиодов. И последнее – экран или рассеиватель — это поликарбонатный элемент, который фиксируется на профиле и рассеивает свет, излучаемый диодами. 

Электродинамические амперметры

Можно применять не только для замеров силы постоянного тока, но и переменного. Из-за особенностей прибора, его можно применять в таких сетях, где частота достигает двухсот герц.

Электродинамический амперметр используется в основном как контрольный измеритель для проверки приборов.

Они сильно реагируют на сторонние магнитные поля и на перегрузки. Из-за этого в качестве измерителей используются редко.

Как должен храниться прибор?

Требования для хранения устройств для замера силы тока достаточно высоки, и чем точнее его измерительные способности, тем выше требования. От их соблюдения зависит срок службы и точность замеров. Поэтому важно поддерживать указанную в паспорте влажность и температуру в помещении, где хранится амперметр. Если он аналоговый, то недопустимы никакие механические воздействия, тряска, удары, падения. В случае с электрическими моделями все это незначительно. Рекомендуется каждые полгода проверять прибор в органах Госстандарта. И, конечно, самое важное – ознакомиться с правилами его эксплуатации и соблюдать их.

Как выбрать

  • Упаковка должна быть сухой, чистой и без повреждений.
  • Правильность написания названия продукции.
  • Обязательное наличие штрихкода (и/или QR-кода).
  • Все параметры и характеристики написаны на упаковке.
  • Наличие паспорта и/или инструкции.

Для того, чтобы не ошибиться в при покупке амперметра, очень важно знать о его параметрах и конструкции. В противном случае есть большой риск приобрести подделку.

Контроль тока заряда аккумуляторной батареи автомобиля

При использовании зарядного устройства существует необходимость замерять силу тока амперметром. Это позволяет контролировать процесс накопления энергии аккумулятором и избегать перезаряда с недозарядом. В результате срок службы АКБ значительно увеличивается.

После включения цепи амперметр покажет ток заряда. Точность измерений и прочие характеристики амперметра не столь важны для контроля передачи энергии. Погрешность измерения тоже не столь важна, так как следить необходимо за уменьшением показаний стрелки амперметра. Прибор, показывающий через несколько часов одно и тоже значение, говорит об полном заряде аккумулятора.

При работе множества аппаратуры возникает необходимость контроля силы тока. Стрелки амперметров или цифры на экране дискретного прибора показывают пользователю эту физическую величину. Производимые измерения необходимы как для поддержания рабочего состояния так и для сигнализации об возникновении аварийной ситуации.

( 1 оценка, среднее 5 из 5 )

Измерение переменного тока и напряжения — Студопедия

В случае изменяющихся во времени сигналов переменного тока обычно требуется измерять некоторые их характеристики, связанные с мгновенными значениями сигнала. Чаще всего желательно знать среднеквадратические (эффективные) значения электрических величин переменного тока. Наряду с этим могут представлять интерес и другие величины, например максимальное или среднее абсолютное значение.

Среднеквадратическое (эффективное) значение напряжения (или силы) переменного тока определяется как корень квадратный из усредненного по времени квадрата напряжения (или силы тока):

где Т – период сигнала U(t).

Максимальное значение – это наибольшее мгновенное значение сигнала, а среднее абсолютное значение – абсолютное значение, усредненное по времени. При синусоидальной форме колебаний = 0,707и = 0,637.

Почти все приборы для измерения напряжения и силы переменного тока показывают значение, которое предлагается рассматривать как эффективное значение входного сигнала. Однако в дешевых приборах зачастую на самом деле измеряется среднее абсолютное или максимальное значение сигнала, а шкала градуируется так, чтобы показание соответствовало эквивалентному эффективному значению в предположении, что входной сигнал имеет синусоидальную форму. Точность таких приборов крайне низка, если сигнал не синусоидальный.

Приборы, способные измерять истинное эффективное значение сигналов переменного тока, могут быть основаны на одном из трех принципов: электронного умножения, дискретизации сигнала или теплового преобразования. Приборы, основанные на первых двух принципах, как правило, реагируют на напряжение, а тепловые электроизмерительные приборы – на ток. При использовании добавочных резисторов и шунтов такими приборами можно измерять ток и напряжение в достаточно широких пределах.

Возведение в квадрат и усреднение по времени входного сигнала в некотором приближении осуществляются электронными схемами с усилителями и нелинейными элементами для выполнения таких математических операций, как нахождение логарифма и антилогарифма аналоговых сигналов. Приборы такого типа могут иметь погрешность порядка 0,009%.

Сигнал переменного тока преобразуется в цифровую форму с помощью быстродействующего АЦП. Дискретизированные значения сигнала возводятся в квадрат, суммируются и делятся на число дискретных значений в одном периоде сигнала. Погрешность таких приборов составляет 0,01–0,1%.

Для оценки величины переменного тока и напряжения используют понятия действующего, амплитудного и среднего значений. Для этой цели используют приборы различных систем, но при использовании приборов магнитоэлектрической системы требуется применение дополнительных преобразователей из переменного тока в постоянный.

При измерении токов свыше 250…300 А амперметры электромеханической системы непосредственно в цепь не включаются из-за сильного влияния на показания приборов магнитного поля токоподводящих проводов и значительного нагрева шин. Расширение диапазона измеряемых токов и напряжений производится в основном при помощи измерительных трансформаторов. Для защиты приборов от внешних магнитных и электрических поле применяется экранирование. На переменном токе необходимо учитывать и частотную составляющую погрешности измерений.

Наивысшую точность измерения эффективных значений напряжения и тока обеспечивают тепловые электроизмерительные приборы. В них используется тепловой преобразователь тока в виде небольшого откачанного стеклянного баллончика с нагревателем (длиной 0,5–1 см), к средней части которой прикреплен спай термопары в виде маленькой бусинки, обеспечивающей тепловой контакт и электроизоляцию термопары с токопроводом. При повышении температуры, пропорциональным эффективному значению тока в нагревателе, на выходе термопары возникает термо-ЭДС. Такие преобразователи пригодны для измерения силы переменного тока с частотой от 20 Гц до 10 МГц.

На рис. показана принципиальная схема теплового электроизмерительного прибора с двумя подобранными по параметрам тепловыми преобразователями тока. При подаче на вход схемы напряжения переменного тока Vас на выходе термопары преобразователя ТС1 возникает напряжение постоянного тока, усилитель А создает постоянный ток в нагревательной проволочке преобразователя ТС2, при котором термопара выдает напряжение постоянного тока, затем прибор измеряет выходной постоянный ток.

 

Рис. Тепловой электроизмерительный прибор для измерения эффективных значений напряжения и силы переменного тока.

 

С помощью добавочного резистора описанный измеритель тока можно превратить в вольтметр. Тепловые электроизмерительные приборы непосредственно измеряют токи от 2 до 500 мА, поэтому для измерения токов большей силы необходимо использовать резисторные шунты.

 

Вольтметр переменного тока, описание программы

Программа Вольтметр переменного тока предназначена для измерения напряжения переменного тока, поступающего на входные каналы измерительных приборов ZETLAB. На индикаторе отображаются среднеквадратичное (СКЗ) (true RMS), пиковое значение напряжения и интегральный уровень сигнала выбранного канала. Имеется возможность изменения усреднения отображаемого значения (0,1; 1 или 10 с) и выбора необходимого канала модуля АЦП и анализатора спектра или виртуального канала. Уровень сигнала может отображаться в линейном (в единицах измерения) или логарифмическом (в децибелах) масштабе.

При выборе времени усреднения 0,1 с пиковое значение и СКЗ правильно измеряются для сигнала с частотой не менее 20 Гц.
При выборе времени усреднения 1 с пиковое значение и СКЗ правильно измеряются для сигнала с частотой не менее 2 Гц.
При выборе времени усреднения 10 с пиковое значение и СКЗ правильно измеряются для сигнала с частотой не менее 0,2 Гц.

В составе анализатора спектра программа Вольтметр переменного тока является средством измерения с классом точности 0,5%, что позволяет использовать её для измерения интегральных уровней шумов и вибрации, для оценки метрологических характеристик измерительных трактов (программа для измерения амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик).

Программа Вольтметр переменного тока — виртуальный измерительный прибор, внесённый в Государственный реестр средств измерений для многоканального анализатора спектра ZET 017-U8 и переносных анализаторов спектра на шине USB 2.0 A19-U2 и ZET 017-U2.

Для измерения уровня сигнала в заданной частотной полосе необходимо воспользоваться программой Фильтрация сигналов для предварительной фильтрации сигналов. В этой программе можно задать частоты среза фильтров нижних и высших частот (ФНЧ и ФВЧ).

Для долговременного мониторинга и записи значений напряжения переменного тока используется программа Многоканальный самописец.

как измерить? пошаговая инструкция с описанием и рекомендациями

Как измерить ток и напряжение мультиметром?

1)Значок сопротивления. Этот значок говорит нам о том, что мы собираемся мерять сопротивление. На фотографии показан диапазон сопротивления, который мы можем измерить мультиметром — от 0 Ом до 200 МегаОм.

2)Значок постоянного напряжения. Означает, что ставя переключатель на него, мы сможем измерять постоянный ток. В данном приборе, диапазон измерения постоянного напряжение от 0 миливольт до 1000 Вольт.

3)Значок переменного напряжения. Диапазон измерения в данном случае от 0 миливольт до 750 Вольт.

4)Значок для измерения коэффициента усиления транзисторов . Но я им не пользуюсь, потому как нет надобности.

5)Значок емкости конденсаторов. Емкость измеряется в Фарадах. Диапазон от 0 и до 200 микроФарад.

6)Значок измерения силы тока постоянного напряжения. Диапазон от 0 до 20 Ампер.

7)Значок измерения силы тока переменного напряжения. Диапазон от 0 до 20 Ампер.

8)Диодная прозвонка. Показывает именно падение напряжения на замеряемом элементе в миллиВольтах. Да-да, можно не протирать глаза, чтобы еще раз прочитать предыдущее предложение ;-). Прелесть данной функции в том, что если высвечивается падение напряжения меньше, чем 100 миллиВольт (для различных моделей оно разное), из мультиметра доносится пикающий сигнал. Очень удобная для проверки диодов, а также целостности проводов, предохранителей (в конце статьи ссылки, как это сделать). Покупая мультиметр, берите такой, чтобы эта функция была однозначно, иначе мультиметр резко теряет свой функционал.

Измеряем силу тока.

Запомните одно правило при измерениях: при измерении силы тока, щупы соединяются последовательно с нагрузкой, а при измерении других величин — параллельно.

На рисунке ниже показано, как надо правильно соединять щупы и нагрузку для того, чтобы замерить силу тока:

Черный щуп, который воткнут в гнездо СОМ — его не трогаем, а красный переносим в гнездо, где написано mA или хA, где вместо х — максимальное значение силы тока, которую может замерить прибор. В моем случае это 20 Ампер, так как рядом с гнездом написано 20 А. В зависимости от того, какое значение силы тока вы собираетесь мерять, туда и втыкаем красный щуп. Если вы не знаете, какая примерно сила тока будет протекать в цепи, то ставим в гнездо хА:

Давайте проверим, как все это работает в деле.

В нашем случае нагрузкой является кулер от компа. Наш блок питания имеет встроенную индикацию для показа силы тока, а как вы знаете с курса физики, сила тока измеряется в Амперах. Выставляем 12 Вольт, на мультиметре ручкукрутим на измерение постоянного тока. Мы выставили предел измерения на мультике до 20 Ампер. Собираем как по схеме выше и смотрим показания на мультике. Оно в точности совпало со встроенным амперметром на блоке питания.

Как измерить напряжение в розетке мультиметром – инструкция

Проверить розетку с помощью мультиметра можно даже новичку. Можно использовать как аналоговый прибор, так и цифровое устройство. Измерить напряжение не сложно, основываясь на подробное описание пошаговых действий:

  1. Включить подачу электрического питания к розетке 220 V. Для этого необходимо найти автоматический выключатель.
  2. Подключить щупы к тестеру. Черный устанавливается в гнездо с обозначением «COM» или небольшим символом «-», а красный – в разъем со значком «VΩ» или значком «+».
  3. Нажать кнопку, которая включает мультиметр. Обычно такой включатель имеет обозначение «ON/OFF».
  4. Провернуть ручку на передней панели прибора в направление шкалы переменного тока и зафиксировать напряжение 220В, соответствующее показателю в розетке. Обычно в мультиметрах имеется обозначение 200В и конечное 600В или 750В. Так как в розетке более 200В, то рекомендуется выставлять на максимальное значение 600 или 750В.
  5. При включении на приборе должен высвечиваться нулевой показатель. Зафиксированные щупы вставляются проемы розетки, при этом не имеет значения, в какое отверстие располагать красный или черный тестовый провод.
  6. После как щупы выставлены, на экране отображается рабочее значение напряжения, которое должно не превышать границы 220 – 240В.
  7. Долее проверяется нейтральная линия переменного тока. Такой слот характеризуется L-образной формой для всех направлений горячих точек. В горячий слот помещается конец красного щупа, после этого черный тестовый провод вставляется в нейтральное гнездо. На мультиметре должно появиться значение не менее 100В, и не более 120 В. После этого красный щуп перемещается в другой горячий слот и получаются те же показатели что и для первого – 110-120В.
  8. Щупы необходимо вынуть с гнезд и отключить мультиметр. Теперь можно подключать электроприборы к розетке.

Напряжение в электрической розетке определяется только с помощью мультиметра, который рассчитан на силу тока более 20А. Устройства с пределом до 6А при попытке осуществить измерения сразу сгорит.

Напряжение в розетке определяется мультиметром, рассчитанным на силу тока более 20А

Чтобы тестер не вышел из строя, производя проверку силы тока в розетке, на приборе выставляется самый больший диапазон, а после значение постепенно перемещается к низу до необходимого результата.

Вычисление сопротивления выполняется, начиная с меньшего обозначения со сторону большего диапазона. Это обусловлено отсутствием в резисторе тока. Поэтому измерительный прибор не сгорит, а показатели получаться более точными. При первой попытке измерять любые показатели в розетке рекомендуется изначально потренироваться на более безопасных источниках питания – батарейках.

При покупке мультиметра нужно обращать внимание на инструкцию, прилагаемую к измерительному устройству

Перед подключением нового прибора следует соблюдать меры предосторожности и проверять работу розетки с помощью тестера

Подготовительный этап

Прежде чем будет осуществлена проверка напряжения в розетке с применением мультиметра, следует провести кое-какую подготовительную работу. Для вычисления напряжения в разных случаях применяют различные методы подачи тока в приборах и системах. Например, в розетке наблюдается переменный ток. В то же время в аккумуляторах или батарейках ток является постоянным. По этой причине тестеры и предусматривают различные режимы работы. Перед началом работы с определенным прибором или системой устройство следует перевести в нужный режим.

Кроме того, каждый прибор будет иметь определенный поток в измерении напряжения. И если эта характеристика неизвестна заранее, то следует осуществить перевод рычага в максимальное положение. Следует также напомнить назначение разъемов, расположенных на мультиметре. Разъем «10ADC» нужен для определения характеристик силы тока постоянного типа. Максимальная разрешенная величина тогда составляет 10 ампер.

Разъем со словом «COM» является общим. Сюда для осуществления измерений подключается лишь щуп черного цвета, то есть минус. Разъем «VΩmA» предназначается для осуществления разного рода замеров. Речь идет о сопротивлении, напряжении, силе тока.

Для осуществления работ следует осуществить правильное проводное подключение. Красный щуп подключают в «VΩmA», а черный – в «COM». После этого следует произвести перевод рычага управления в нужный рабочий режим. Для выяснения напряжения рычаг требуется установить на аббревиатуру «ACV» либо «V~ «. Причем положение колеса должно задаваться так, чтобы оно находилось на отметке, что будет выше предполагаемого напряжения. Для обычной точки питания обычно характерна норма в 220 вольт. То есть необходимо задать ближайшее большее по величине значение. Для большинства моделей тестеров таким значением является 750 вольт.

Если пользователь не знает даже предполагаемого напряжения и оно будет выше указанного значения, то это грозит проблемами. Самым минимальным будет выход из строя мультиметра, а самым тяжелым будут ожоги рук пользователя. Так что перед осуществлением нужных замеров лучше все-таки вычислить параметры сети.

Измерение сопротивления

Как правило, диапазон измерения сопротивления мультиметра разбит на пять диапазонов:

Большинство мультиметров имеют еще один диапазон, обозначенный значком диода или зуммера – он предназначен для проверки контакта. Когда контакт замкнут, загорается светодиод и звучит сигнал. В некоторых видах мультиметров эту функцию выполняет диапазон 200 Ом.

В быту измерение сопротивления, как правило, используется для проверки обрывов в электрической цепи, а также исправности некоторых бытовых приборов, например, электрических лампочек, утюга, обмотки электродвигателя и т. д.

Измеряя сопротивление, можно проверить исправность предохранителя, работоспособность выключателя и других коммутирующих устройств.

Если в левой части дисплея появляется единица, то это значит, что сопротивление измеряемой цепи выше включенного диапазона, необходимо переключиться на следующий. Единица во всех диапазонах измерения сопротивления говорит о наличии обрыва в цепи.

Понятие поляризованная и неполяризованная вилка

Есть два типа однофазных розеток, используемых в быту.

Неполяризованная розетка

Это устройства, вилку в которые можно вставить двумя способами — прямо и с разворотом на 180°. Такие розетки используются для подключения электроприборов, в которых полярность включения не имеет значения.

Неполяризованныме вилки и розетки с заземлением и без него используются в большинстве стран Европы, на бывшей территории СССР и в некоторых других странах.

Поляризованные вилки и розетки

Эти устройства можно включить только в одном положении и подать «ноль» и «фазу» в электроприбор по определённым проводам. В аппаратах, подключаемых при помощи таких вилок, защитные выключатели устанавливаются только на фазный провод.

Поляризованные розетки есть различных типов, котрые используются в разных странах:

  1. Во Франции и некоторых других странах Европы, Азии и Африки применяются разъёмы стандарта — CEE 7/5. В этих разъёмах контакты в виде штырей расположены треугольником, в котором заземляющий электрод расположен в тупом углу треугольника.
  2. Английский стандарт BS 1363. Британские 3-штырьковые вилки имеют три плоских штыря — два горизонтальных для питания и один вертикальный для заземления.
  3. Американский стандарт NEMA 5-15. Североамериканский 3-контактный штекер имеет два плоских штыря, расположенных параллельно друг другу, для подачи питающего напряжения. На третьей вершине треугольника находится круглый штырь для подключения к заземлению.

Кроме выщеперечисленных, есть и другие, менее распространённые типы поляризованных вилок и розеток.

Совет! Вилку американского, французского или другого типа в обычную европейскую розетку можно включить через переходник.

Как измерить напряжение

Измерить напряжение электрического тока можно с помощью следующих измерительных приборов. Вольтметр всем нам известен с уроков физики, однако в повседневной жизни он не используется. Многочисленными функциями обладает мультиметр, в том числе и измерениями величины тока и напряжения. Тестер является аналогом мультиметра, только механической стрелочной конструкции.

С помощью мультиметра можно не только определить величину силы тока и напряжения, но и прозвонить цепь на целостность и определить величину ее сопротивления. Кроме того, этим прибором можно проверить транзисторы, диоды и прочие радиодетали. Даже можно измерить сопротивления своего тела, для чего нужно просто взять щупы мультиметра в разные руки. Это полностью безопасно и не повредит Вашему здоровью. Перед измерением напряжения в сети необходимо вставить черный провод со щупом в гнездо с надписью СОМ в мультиметре, после чего вставить красный провод в гнездо. Далее включите прибор, повернув переключатель и поставив его в положение измерения напряжения

Следует обратить внимание на то, что в мультиметре есть два режима измерения напряжений: режим измерения постоянного напряжения и режим переменного напряжения. Необходимо включить прибор в режим измерения переменного напряжения, который обозначен символами AVC

Переключатель нужно поставить напротив цифры 750, которой обозначен предел измеряемых мультиметром напряжений для данного положения переключателя. На дисплее Вы должны увидеть три цифры «ноль» и значок «HV», который показывает, что включен режим измерения больших напряжений. Если же такого значка нет, то нужно еще раз проверить, как установлен переключатель режимов, и установить его правильно.

Для измерения напряжения следует взять один щуп в правую руку, а другой — в левую. Далее вставьте их в розетку и по показаниям на дисплее определите напряжения. Помните, что показания могут изменяться в пределах 3-4 единиц, это нормально. Значительные изменения напряжения могут быть вызваны постоянно повторяющейся сильной нагрузкой в сети. Проверьте, возможно, Ваш сосед работает с каким-либо мощным инструментом или производит электросварочные работы на своем участке. В противном случае рекомендуется вызвать электрика, который проверить надежность контактов и соединительных клемм в Вашем доме или квартире. Ни в коем случае не пытайтесь самостоятельно определить причину нестабильности напряжения в своем доме. Главное помнить, что любые внесенные изменения в электропроводке могут привести к несчастному случаю или пожару.

Функциональные элементы мультиметра

Современные изготовители выпускают различные модели мультиметров. Широкой популярностью пользуются цифровые приборы с различными дополнительными функциями, которые считаются более точными. Нормальной считается погрешность до тех процентов. Чем меньше показатель отклонения, тем достоверней тестовая проверка.

Даже самое простое электроизмерительное устройство способно определить самые стандартные величины – силу тока, напряжение и сопротивление. Более дорогие мультиметры оснащены специальными датчиками для измерения температуры. Также с помощью такого ручного инструмента определяется емкость, интервалы между импульсами, частота и индуктивность.

Среди функциональных возможностей мультиметра выделяют:

  1. Распознавание нарушений в работе электрической цепи. Прибор способен с помощью звукового сигнала – «прозвонки» выявить величину сопротивления, которая опустилась ниже необходимой шкалы.
  2. Проверка полупроводниковых элементов. Мультиметром можно выполнить проверку диодов, транзисторов или тиристоров, а именно их исправность.
  3. Многие усовершенствованные модели оснащены дисплеями, на которые подается сигнал, и могут проводить необходимые вычисления.

Наиболее популярными дополнительными возможностями считаются:

  • фиксирование прибором выявленной величины – кнопочная или автоматическая;
  • подсветка показателей на экране;
  • счетчик отключения питания;
  • индикатор перезагрузки;
  • автоопределение рубежей измерения.

В профессиональных моделях установлена самая минимальная погрешность точности. Иногда используется способность цифровой обработки. В рабочей памяти закрепляется необходимые максимальные параметры, с помощью которых прибор высчитывает среднюю величину.

Также на лицевой стороне мультиметра находится значок «прозвонки» и ручка для переключения диапазонов

Почти на всех мультиметрах имеются уловные обозначения, которые отображают функциональные элементы устройства:

  • «DCA» – измерение силы постоянного тока;
  • «Ω» – значок сопротивления;
  • «ACV» – показатель постоянного напряжения;
  • «DCV» – обозначение переменного напряжения.

Некоторые электроизмерительные устройства имеют сразу два индикатора – цифровой и стрелочный. Для облегчения работы с устройством используют две измерительные шкалы, которые способствуют проводить измерение в разных значениях.

Как измерить напряжение мультиметром

Почти каждому из нас рано или поздно доводилось (или еще придется) столкнуться с задачей измерить электрическое напряжение.

Это может понадобиться вам в одной из бесконечного множества бытовых ситуаций, и хорошо бы заранее знать, как и при помощи чего это можно сделать.

Для измерения напряжения вам понадобится всего лишь один прибор под названием “мультиметр” и источник электроэнергии. Измерить напряжение завалявшейся батарейки, блока питания для ноутбука, оголенных проводов в квартире – это одни из наиболее частых применений.

В этой статье мы на примере рассмотрим как измерять напряжение электрической энергии при помощи бытового мультиметра.

В качестве примера, для чего это нужно знать каждому, можно привести несколько бытовых ситуаций: замерив напряжение на батарейке можно понять, насколько она “здорова”, или может быть её уже можно выбрасывать; лампа в люстре не горит, хотя лампочка новая – стоит проверить, возможно проблема в проводке; при отключении электричества на щитке в подъезде не лишним будет убедиться, действительно ли вы обесточили всю квартиру. В общем, применений масса.

И совсем немного о токе. Напряжение электрического тока измеряется в вольтах (V). Сам ток может быть постоянным (DCV) или переменным (ACV). В розетке и домашней проводке ток всегда переменный, а у всего, где есть “+” и “-” (батареек, аккумуляторов и т.д.) постоянный. Первым делом определите, какой ток вы собрались измерять и выберите на мультиметре соответствующее положение переключателя: DCV – постоянный ток, ACV – переменный ток.

Цифровые значения на мультиметре – это максимальные измеряемые показатели. Если вы даже приблизительно не знаете какое напряжение вам предстоит измерить, начните с установки на самое высокое значение.

Стоит учесть, что многие современные мультиметры умеют сами определять какой ток на них подается – постоянный или переменный. Если ваш мультиметр из таких, то вместо положений переключателя DCV и ACV у вас будет одно положение – V. В таком случае просто выставьте его.

Подключение штекеров

Перед тем, как измерять напряжение, мультиметр надо выставить в соответствующий режим. Для маркировки напряжения используются либо аббревиатуры ACV — переменное, и DCV — постоянное, либо пиктограммы, дополняющие обозначение V — вольтаж. Так, V

— это переменное напряжение. V с горизонтальной длинной чертой, под которой три коротких — это постоянное.

Если на вашем приборе есть только обозначение V, значит, он способен автоматически определять, переменное оно или постоянное.

Кроме пиктограмм, обозначающих тип напряжения, на корпус мультиметра нанесены диапазоны величин. Большинство бытовых приборов имеют границы измерения до 750 В переменного и до 1000 В постоянного напряжения.

Черный щуп — это либо минус, либо «ноль». Он всегда устанавливается в гнездо мультиметра, обозначенное COM. Красный щуп — либо плюс, либо «фаза». Для его подключения выбирается гнездо, снабженное соответствующей маркировкой. Если гнезд только 2 — вопрос снят, если больше — выбирайте то, около которого есть символ V.

Другие гнезда могут быть маркированы либо 10-20А, либо mA — соответственно для измерения силы тока (сверхбольшой или сверхмалой), либо иметь другие обозначения и соответственно предназначения. Гнездо для вольтажа всегда одно.

Как измерить напряжение аккумулятора или батареи

Всевозможные батарейки и различные аккумуляторы, в общем все, где вы видите “+” и “-” – все это источники постоянного электрического тока. Измерить постоянное напряжение ни чуть не сложнее, чем переменное.

Для этого возьмите, к примеру, самую обыкновенную пальчиковую батарейку. Соедините красный провод мультиметра с “+” – вым контактом батарейки, а черный с “-” – вым. Если вы соедините их наоборот – ничего страшного не произойдет, просто на экране мультиметра показания будут отображаться со знаком “минус”, примерно вот так.

Обычно напряжение на аккумуляторах маленькое, так что можно не бояться и прижимать щупы пальцами. До 20 вольт вы скорее всего ничего не почувствуете. В случае батарейки типа AAA – её максимальное напряжение 1.5 вольта, что совсем не страшно для человека.

Как мы видим из показаний мультиметра, напряжение в нашей батарейке 1.351 вольта, а значит батарейка еще вполне себе заряженная и может использоваться.

Аналогичным образом можно проверять любые другие элементы питания и измерять их вольтаж, и как вы теперь знаете, ничего сложного в этом нет.

{SOURCE}

Возможные неисправности

Если мультиметр перестал измерять напряжение или неправильно его показывает, проверьте другим тестером батарейку, размещенную внутри корпуса, или просто замените ее.

Проверьте также, соответствует ли выставленный порог измерения напряжению, которое должно быть у объекта, который вы проверяете. Проверьте, верно ли установлен характер вольтажа — батарея не проверяется в режиме переменного, а розетка — постоянного напряжения.

Если не определяется параметр в одной розетке, проверьте его в другой. Если проблема возникла при проверке маленькой батареи — возможно, дело в плохом контакте щупа и клеммы.

Протестируйте устройство на различных объектах, априори работоспособных. Если мультиметр в принципе перестал измерять вольтаж, то либо иссяк его встроенный источник тока, либо повреждена плата управления, либо — наиболее частый случай — поврежден кабель одного из щупов.

Следует осмотреть кабели на предмет разрыва, убедиться в хорошем контакте с гнездом. Если разрыв обнаружен — замените или почините провод, восстановив его целостность.

Если же никаких видимых причин потери работоспособности не обнаружено, то, скорее всего, мультиметр сгорел. Это могло произойти из-за попытки измерить завышенное напряжение, либо мощного сетевого скачка или других причин.

Как проверить напряжение в розетке мультиметром — видео и фото

Электрическая сеть сегодня является неотъемлемым атрибутом практически любого сооружения и от того, насколько правильна будет реализована ее инсталляция, во многом зависит работоспособность применяемого электрооборудования и всех электрокоммуникаций

Ввиду чего очень важно понимать, каким образом устроена домовая электросистема, и на какие аспекты следует обратить внимание при проверке ее работоспособности. Так, к примеру, многих домашних мастеров довольно часто интересует вопрос, как проверить розетку мультиметром, дабы удостовериться в ее работоспособности. Давайте обсудим это вместе

Давайте обсудим это вместе.

В качестве примера, для чего это нужно знать каждому, можно привести несколько бытовых ситуаций: замерив напряжение на батарейке можно понять, насколько она «здорова», или может быть её уже можно выбрасывать; лампа в люстре не горит, хотя лампочка новая — стоит проверить, возможно проблема в проводке; при отключении электричества на щитке в подъезде не лишним будет убедиться, действительно ли вы обесточили всю квартиру. В общем, применений масса.

И совсем немного о токе. Напряжение электрического тока измеряется в вольтах (V). Сам ток может быть постоянным (DCV) или переменным (ACV). В розетке и домашней проводке ток всегда переменный, а у всего, где есть «+» и «-» (батареек, аккумуляторов и т.д.) постоянный. Первым делом определите, какой ток вы собрались измерять и выберите на мультиметре соответствующее положение переключателя: DCV — постоянный ток, ACV — переменный ток.

Цифровые значения на мультиметре — это максимальные измеряемые показатели. Если вы даже приблизительно не знаете какое напряжение вам предстоит измерить, начните с установки на самое высокое значение.

Стоит учесть, что многие современные мультиметры умеют сами определять какой ток на них подается — постоянный или переменный. Если ваш мультиметр из таких, то вместо положений переключателя DCV и ACV у вас будет одно положение — V. В таком случае просто выставьте его. Напомним, что в предыдущей статье мы рассказывали как подключить диммер своими руками.

Как подключить провода мультиметра

У многих новичков после покупки часто возникает вопрос — куда вставлять провода (а если быть точным, то они называются щупы) мультиметра и как это правильно сделать.

Большинство мультиметров имеют три разъема для подключения проводов и два провода — черный и красный. Черный провод вставляется в гнездо с надписью COM, красный же в гнездо, где в числе символов есть обозначение V.

Третье гнездо служит для замера высоких токов и для измерения напряжения оно нам не понадобится, а вообще в него при необходимости перетыкается красный провод, а черный всегда остается в одном гнезде.

Как измерить напряжение в розетке

Одной из самых частых задач является измерение напряжение в розетке либо в квартирной проводке. При помощи мультиметра это сделать очень просто. Как мы уже писали выше, в розетках течет переменный ток, поэтому для его измерения нужно выставить переключатель на мультиметре в зону ACV.

Мы знаем, что напряжение должно быть примерно 220 вольт, поэтому если у вас мультиметр как на примере с фотографии выше — выставьте переключатель на отметку больше предполагаемого значения, в данном случае на 750 в диапазоне ACV.

Настроив прибор самое время засунуть пальцы щупы в розетку. Не имеет разницы какой провод в какое отверстие розетки вставлять. В целом здесь бояться нечего, главное держаться за изолированную часть щупов и не касаться металлической их части (хотя сделать это довольно сложно даже при большом желании), а также не допускать их касания друг друга, пока они вставлены в розетку, иначе можно устроить короткое замыкание.

Если вы все сделали правильно на экране вашего мультиметра будет показано текущее напряжение в розетке и вашей внутриквартирной проводке.

В нашем случае это 235.8 вольт — в пределах нормы. Ровно 220V на экране вы никогда не увидите, так что погрешность в +-20 — это нормально. Для того, чтобы процесс диагностики электрооборудования не вызывал существенных трудностей в процессе выполнения работ желательно придерживаться следующих рекомендаций: производить работы только при наличии соответствующего опыта, использовать проверенные электроприборы и применять индивидуальные средства защиты.

Измерение напряжения

Обычно в таком случае стоит задача как измерить напряжение в розетке или просто проверить его наличие. Первым делам подготавливается сам тестер – черный провод вставляется в клемму в маркировкой COM – это минус или «земля». Красный вставляется в клемму, в обозначении которой есть буква «V»: зачастую она написана рядом с другими символами и выглядит это примерно так ֪– VΩmA. Возле колеса выбора режимов мультиметра показаны граничные значения – 750 и 200 Вольт (В разделе с маркировкой ACV). При измерении напряжения в розетке напряжение должно около 220 Вольт, поэтому переключатель ставится на деление 750.

На экране устройства появятся нули – прибор готов к работе. Теперь надо вставить щупы в розетку и узнать какое в ней сейчас напряжение и есть ли оно вообще. Так как надо измерить напряжение в сети переменного тока, то нет никакой разницы каким щупом касаться фазы, а каким нуля – результат на экране будет неизменным – 220 (+/-) Вольт, если напряжение в розетке есть или ноль, если его там нет. Во втором случае надо быть осторожным – если в розетке нет ноля, то устройство просто покажет, что розетка нерабочая, поэтому чтобы не получить удар током, дополнительно не помешает проверить контакты пробником напряжения.

Точно так же проводится измерение постоянного напряжения – с той только разницей, что щупом с черным проводом надо касаться минуса, а красным – плюса (если они правильно подключены к клеммам прибора). Колесо выбора режимов, разумеется, надо перевести в область DCV.

Здесь есть такая же приятная особенность, как и при измерении переменного напряжения: на самом деле определяя напряжение можно черным щупом касаться как минуса, так и плюса – просто если перепутать полярность, то на экране устройства будет отображаться правильный результат, но со знаком минуса.

Это все особенности, которые надо знать перед тем как измерить напряжение мультиметром – в каком-либо устройстве или розетке.

Немного теории – как подключаются измерительные приборы

Электронный мультиметр объединяет в себе несколько различных устройств, которые по-разному подключаются к участку цепи. Чтобы им правильно пользоваться, надо знать чем измеряется напряжение, а чем сила тока и правильно производить подключение устройства.

Когда провода просто подключены к рабочему источнику питания, то на них появляется электрическое напряжение, которое можно померить между плюсом и минусом (фазой и нулем). Это значит, что напряжение можно измерить как при подключенной в сеть нагрузке (работающем приборе), так и без нее.

Электрический ток в проводах появляется только в том случае, когда цепь замкнута – только тогда он начинает течь от одного полюса к другому. При этом, измерения тока проводятся при подключении измерительного устройства последовательно. Это значит, что ток должен пройти через прибор и только в этом случае он сможет замерить его величину.

Разумеется, чтобы измерительный прибор не оказывал влияния на силу тока, которую он измеряет, сопротивление мультиметра должно быть как можно меньше. Соответственно, если прибор настроен на измерение силы тока, а по ошибке попробовать измерить им напряжение, то случится короткое замыкание. Правда и тут не все однозначно – измерение тока и напряжения современными электронными мультиметрами проводится с одинаковым подключением клемм к устройству.

Если вспоминать хотя бы поверхностные школьные знания про электрические цепи, то сформулировать правила измерения напряжения и силы тока можно следующим образом: напряжение одинаковое на параллельно подключенных участках цепи, а сила тока при последовательном соединении проводников.

Чтобы не было ошибок, перед измерениями надо обязательно сверяться с маркировкой, нанесенной возле контактов мультиметра и его переключателя режимов.

Измерение мультиметром

Перед тем как мультиметром проверить напряжение в сети 220В, желательно понять устройство и маркировку прибора. Лучше использовать цифровой механизм. Он корректно отображает информацию, лоялен к неправильному подсоединению щупов. Дополнительно цифровые измерительные приборы неприхотливы к эксплуатации.

Главные составляющие мультиметра:

  • ЖК экран для отображения показателей.
  • Колесо, используемое для установки режимов (параметров) работы прибора.
  • Щупы (2 шт.) — красный и черный. Непосредственно с их помощью проводят измерения.
  • V= — определение напряжения постоянного тока;
  • V

— напряжение переменного тока;

Ω — позволяет узнавать сопротивление;
A= — определение постоянного тока;
-hFE — проверка работоспособности транзистора;
o))) — быстрая прозвонка электрической цепи;
OFF/ON — выключение/включение.

Для каждого из параметров предусмотрены номинальные диапазоны измерений. Они указаны на панели мультиметра.

» токов могут заменяться аббревиатурами DC или AC. К примеру, чтобы выставить колесо регулировки на параметр измерения напряжения переменного тока, нужно повернуть его к аббревиатуре ACV или VАС.

Подготовительный этап

Дополнительно, перед тем как померить напряжение мультиметром в розетке, стоит выяснить назначение всех его разъемов на корпусе.

  • 10ADC. Предназначен только для определения параметров силы постоянного тока. Максимальный разрешенный показатель – до 10 А. В этот разъем всегда вставляют только красный щуп.
  • COM. Разъем является общим. К нему всегда подсоединяют для замеров только черный щуп.
  • VΩmA. Разъем, который предназначен для выполнения всех основных измерений, таких как сила тока (до 10 А), напряжение или сопротивление.

Чаще используют разъем VΩmA.

Подключение мультиметра и проведение измерений

Для выполнения работ нужно правильно подключить щупы. Красный вставляют в разъем VΩmA, а черный — в СОМ. Далее нужно перевести колесо управления на нужный режим работы прибора. Для определения напряжения его выставляют на аббревиатуру ACV или V

. При этом положение колеса нужно задать так, чтобы оно находилось на отметке выше предполагаемого напряжения сети. Для бытовой точки питания характерен показатель 220 В. Значит нужно задать ближайшее большее по величине значение. Для большинства мультиметров это будет 750 В.

Типовая конструкция розетки

Использование техники проверки наличия розеточного заземления может потребоваться в любой момент. Особенно тем людям, кому придётся работать с конкретными электрическими розетками неоднократно.

Эта деталь электрической сети (бытовой или промышленной) имеет простейшую конструкцию.


Конструктивными сложностями электрическая розетка не блещет. Незамысловатая керамическая или пластиковая основа плюс металлический каркас с крышкой. И тем не менее, электрические розетки совершенствуются

Состоит розетка электрическая из плато круглой или прямоугольной формы. Сделано плато на основе материалов, которые не проводят электричество.

Обычно для изготовления плато розеток применяют:

  • керамику;
  • фарфор;
  • пластик.

Задняя часть плато имеет ровную поверхность, а на передней части имеются фигурные посадочные площадки под электрические контакторы. Материал контакторов, как правило, медь. Закрепляются контакторы на плато жёстко – при помощи клёпок, плюс внедряются в тело плато.

Для соединения с электрической проводкой на контакторах имеются крепёжные винты. Вся эта конструкция закрывается крышкой, имеющей два проходных отверстия под электрическую вилку.

Заключение

Если все же возникают сложности, как в розетке проверить напряжение мультиметром, то в инструкции к прибору дается об этом подробное описание. Радует, что такие устройства имеют приемлемую цену.

Эти 10 мелочей мужчина всегда замечает в женщине Думаете, ваш мужчина ничего не смыслит в женской психологии? Это не так. От взгляда любящего вас партнера не укроется ни единая мелочь. И вот 10 вещей.

10 очаровательных звездных детей, которые сегодня выглядят совсем иначе Время летит, и однажды маленькие знаменитости становятся взрослыми личностями, которых уже не узнать. Миловидные мальчишки и девчонки превращаются в с.

Как выглядеть моложе: лучшие стрижки для тех, кому за 30, 40, 50, 60 Девушки в 20 лет не волнуются о форме и длине прически. Кажется, молодость создана для экспериментов над внешностью и дерзких локонов. Однако уже посл.

Наперекор всем стереотипам: девушка с редким генетическим расстройством покоряет мир моды Эту девушку зовут Мелани Гайдос, и она ворвалась в мир моды стремительно, эпатируя, воодушевляя и разрушая глупые стереотипы.

Что форма носа может сказать о вашей личности? Многие эксперты считают, что, посмотрев на нос, можно многое сказать о личности человека

Поэтому при первой встрече обратите внимание на нос незнаком

10 загадочных фотографий, которые шокируют Задолго до появления Интернета и мастеров «Фотошопа» подавляющее большинство сделанных фото были подлинными. Иногда на снимки попадали поистине неверо.

Как итог

Даже бюджетный универсальный измерительный прибор – мультиметр позволяет проводить измерения в достаточно широких пределах, достаточных для домашнего использования. Но при покупке устройства надо хотя бы в общих чертах представлять себе для каких целей он будет использоваться – может будет правильнее немного переплатить но в результате иметь «на подхвате» тестер, способный выполнить любую поставленную перед ним задачу. Также перед его применением не помешает хотя бы в общих чертах освежить в памяти азы построения электрических цепей и использования в них электроизмерительных приборов.

Измерение переменного тока — инновации в области возобновляемых источников энергии

В недавнем проекте меня попросили измерить ток от солнечной фотоэлектрической системы. Это типичный запрос, поскольку знание тока полезно для систем управления и для измерения мощности и энергии. В этом сообщении блога освещены некоторые проблемы и идеи по измерению силы тока.

Этот проект был для внутренней фотоэлектрической системы, подключенной к сети. Фотоэлектрические модули генерируют DC (постоянный ток), который затем преобразуется в переменный ток (переменный ток) инвертором, который также синхронизируется с национальной сетью, чтобы позволить мощности течь в национальную сеть переменного тока.Сетка эффективно используется как большой аккумуляторный блок.

Нам нужно было измерить ток от фотоэлектрической системы на стороне постоянного или переменного тока. Существует множество способов измерения тока. К ним относятся:

  • Трансформаторы тока (только для переменного тока)
  • Датчики на эффекте Холла (для постоянного и переменного тока)
  • Шунтирующие резисторы (для постоянного и переменного тока)

Шунтирующие резисторы — это назойливый метод измерения, поэтому они были исключены для данного конкретного проекта, поскольку мы не хотели влиять на проводку сетевого напряжения.Я использую шунтирующие резисторы для измерения тока и, следовательно, мощности и энергии в мониторе мощности pedalog.

Датчики на эффекте Холла

, подобные этим, относительно дороги, поэтому они также не использовались в этом проекте. Я использовал их в прошлом, поскольку они могут быть очень простым способом измерения тока. У меня были проблемы с точностью, особенно с низким уровнем тока.

Трансформатор тока (CT) закреплен на кабеле, по которому передается сигнал переменного тока. Это индуцирует намного меньший ток во вторичной обмотке ТТ, который затем можно преобразовать в небольшое напряжение с помощью резистора (помните: V = IR).

CT используются в легко доступных домашних мониторах переменного тока, которые сейчас доступны. Они зажимают входящий сетевой кабель (только один из кабелей, а не оба) и затем подключаются к передатчику. У нас валялись энергомонитор Efegy и OWL. Тип Efegy имел наиболее чувствительную КТ, которую мы использовали. Это имеет соотношение витков 1500: 1 — другими словами, ток в 1 А, протекающий по кабелю переменного тока, даст ток 1 А / 1500 = 0,0006666A = 0,666 мА. КТ выглядит так:

Схема и формы сигналов показаны здесь:

Выходной сигнал этой схемы представляет собой аналоговый сигнал переменного тока, который будет варьироваться в пределах 2.5 В постоянного тока. Амплитуда сигнала переменного тока будет зависеть от тока, при этом постоянное значение 2,5 В соответствует нулевому току.

(Спасибо Тристану Ли и др. Из проекта Open Energy Monitor за предоставленную информацию. Если вас интересует ваш собственный монитор энергии, загляните на их страницы, чтобы найти отличную информацию о дизайне)

Этот сигнал должен быть измерен на разумной частоте, чтобы увидеть пики в форме сигнала. Частота дискретизации Найквиста для сигнала тока 50 Гц — это как минимум двойная частота дискретизации, которую вы пытаетесь измерить, т.е.е. 100 Гц. Но это не включает сложные формы волны, которые происходят на частоте выше 50 Гц. В этом случае вам нужно будет измерить истинное среднеквадратичное значение. Это можно сделать с помощью микроконтроллера или специального компонента преобразователя истинного RMS.

В этом проекте меня интересовали только пиковые значения, и я использовал выборку микроконтроллера PICAXE на частоте около 400 Гц для отслеживания пиковых значений тока.

Надеюсь, часть этой информации может быть полезна для вашего проекта по мониторингу мощности.

Основы переменного тока

Наиболее распространенная частота переменного тока составляет 60 циклов в секунду (обычно называется 60 циклов) или, чаще, 60 Гц (Гц). Последняя единица используется в знак признания Генриха Герца, немецкого физика, который доказал существование и передачу электрических колебаний.

Это обозначение указывает, что переменный ток проходит ровно 60 полных циклов чередования тока в секунду. Как показано на рис.1 (исходная статья), текущая волна начинается с нуля, достигает пика на положительной стороне нулевой оси, возвращается к нулю, продолжается до другого пика на отрицательной стороне нулевой оси, а затем снова возвращается к нулю. Один положительный и один отрицательный контур представляют один цикл или Гц. Таким образом, ток 60 Гц проходит через 60 комплектов этих положительных и отрицательных петель за одну секунду.

Если переменный ток меняется на противоположное 60 раз в секунду, как его можно измерить, поскольку равные положительные и отрицательные значения будут нейтрализовать друг друга, с чистым результатом в ноль ампер? Ответ: значение переменного тока не основано на его среднем значении.Напротив, амперметры переменного тока действительно измеряют эффект нагрева от переменного тока. Шкала ампер на амперметре переменного тока откалибрована в эффективных амперах, также называемых среднеквадратичными (среднеквадратичными) амперами.

Чтобы полностью понять эту концепцию, давайте кратко поговорим о токе и сопротивлении. Мы знаем, что когда постоянный ток проходит через данное сопротивление, выделяется тепло. Что ж, переменный ток также выделяет тепло, когда проходит через то же сопротивление. В обоих случаях этот эффект нагрева пропорционален I2R.То есть этот эффект нагрева зависит от квадрата тока (I2) для определенного сопротивления (R). Чем больше ток, тем больше тепла выделяется в данной цепи. Следовательно, ампер переменного тока можно определить как тот ток, протекающий через данное омическое сопротивление, который выделяет тепло с той же скоростью, что и ампер постоянного тока.

На рис. 2A (исходная статья) показано, что постоянный ток постоянный, а на рис. 2B (исходная статья) показано, что эффективный или истинный среднеквадратичный переменный ток равен по тепловому эффекту 1 А постоянного тока.Обратите внимание, что этот ток находится выше нулевой оси.

Волна I2 генерируется возведением в квадрат каждого мгновенного значения переменного тока в положительном и отрицательном контурах. Поскольку квадрат отрицательной величины становится положительной величиной, волна I2 для отрицательного контура переменного тока появляется над нулевой осью. Среднее значение этой волны за один цикл равно 1А. Квадрат 1 равен 1. Следовательно, 1 А действующего или истинного среднеквадратичного значения переменного тока, показанного на рис. 2В, эквивалентен 1 А постоянного тока, показанного на рис.2А. Возведенный в квадрат, постоянный ток будет производить тот же эффект нагрева, что и 1 А эффективного (среднеквадратичного) переменного тока в квадрате.

Важно помнить. Если приведенное выше обсуждение несколько сбивает с толку, просто запомните следующие моменты. * Амперы переменного тока, если иное специально не указано в какой-либо литературе или обсуждениях, всегда являются эффективными или среднеквадратичными амперами. Номинальные характеристики двигателя, электрического нагревателя, трансформатора, переключателя, шинопровода, предохранителя, автоматического выключателя, а также проводов и кабелей даны в среднеквадратических амперах.Расчетные токи, полученные с использованием стандартных электрических уравнений (см. «Назад к основам», выпуск за январь 1993 г.) для определения нагрузок, также являются среднеквадратичными амперами. * Пиковый мгновенный ток чистой, неискаженной синусоидальной волны переменного тока в 1,414 раза больше его действующего значения в амперах. Другими словами, отношение его пикового мгновенного значения к его действующему значению составляет 1,414.

Отношение пикового мгновенного значения любого сигнала к его среднеквадратичному значению называется пик-фактором. Таким образом, пик-фактор чистой неискаженной синусоидальной волны 1.414. Пик-фактор важен при обсуждении форм сигналов, искаженных гармоническими токами, генерируемыми нелинейными нагрузками. (См. Выпуск за февраль 1993 г.)

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК — прикладное промышленное электричество

переменного тока

Большинство студентов, изучающих электричество, начинают свое изучение с так называемого постоянного тока (DC), то есть электричества, протекающего в постоянном направлении и / или обладающего напряжением постоянной полярности. Постоянный ток — это вид электричества, производимого батареей (с определенными положительными и отрицательными клеммами), или вид заряда, генерируемый при трении определенных типов материалов друг о друга.

Переменный ток против постоянного

Такой же полезный и простой для понимания, как постоянный ток, это не единственный используемый «вид» электричества. Определенные источники электричества (в первую очередь роторные электромеханические генераторы) естественным образом вырабатывают напряжения, меняющие полярность, меняя положительную и отрицательную с течением времени. Либо как полярность переключения напряжения, либо как направление переключения тока вперед и назад, этот «вид» электричества известен как переменный ток (AC):

Рисунок 4.1 Постоянный и переменный ток

В то время как знакомый символ батареи используется как общий символ для любого источника постоянного напряжения, круг с волнистой линией внутри является общим символом для любого источника переменного напряжения.

Можно задаться вопросом, зачем кому-то беспокоиться о такой вещи, как кондиционер. Верно, что в некоторых случаях переменный ток не имеет практического преимущества перед постоянным током. В приложениях, где электричество используется для рассеивания энергии в виде тепла, полярность или направление тока не имеют значения, пока на нагрузку подается достаточное напряжение и ток для получения желаемого тепла (рассеивание мощности).Однако с помощью переменного тока можно создавать электрические генераторы, двигатели и системы распределения энергии, которые намного более эффективны, чем постоянный ток, и поэтому мы обнаруживаем, что переменный ток используется преимущественно во всем мире в приложениях большой мощности. Чтобы объяснить детали того, почему это так, необходимы некоторые базовые знания о AC.

Генераторы переменного тока

Если машина сконструирована так, чтобы вращать магнитное поле вокруг набора неподвижных проволочных катушек с вращением вала, переменное напряжение будет создаваться на проволочных катушках, когда этот вал вращается, в соответствии с законом Фарадея об электромагнитной индукции.Это основной принцип работы генератора переменного тока, также известного как генератор переменного тока :

Рисунок 4. 2 Работа генератора переменного тока

Обратите внимание, как полярность напряжения на проволочных катушках меняется на противоположные по мере прохождения противоположных полюсов вращающегося магнита. При подключении к нагрузке эта изменяющая полярность напряжения создает в цепи обратное направление тока. Чем быстрее вращается вал генератора, тем быстрее будет вращаться магнит, что приведет к появлению переменного напряжения и тока, которые чаще меняют направление за заданный промежуток времени.

Хотя генераторы постоянного тока работают по тому же общему принципу электромагнитной индукции, их конструкция не так проста, как их аналоги переменного тока. В генераторе постоянного тока катушка с проводом установлена ​​на валу, где находится магнит на генераторе переменного тока, и электрические соединения с этой вращающейся катушкой выполняются через неподвижные угольные «щетки», контактирующие с медными полосками на вращающемся валу. Все это необходимо, чтобы переключить изменяющуюся выходную полярность катушки на внешнюю цепь, чтобы внешняя цепь видела постоянную полярность:

Рисунок 4. 3 Работа генератора постоянного тока

Показанный выше генератор будет генерировать два импульса напряжения на один оборот вала, причем оба импульса имеют одинаковое направление (полярность). Чтобы генератор постоянного тока вырабатывал постоянное напряжение , а не короткие импульсы напряжения каждые 1/2 оборота, имеется несколько наборов катушек, которые периодически контактируют со щетками. Схема, показанная выше, немного более упрощена, чем то, что вы видите в реальной жизни.

Проблемы, связанные с замыканием и разрывом электрического контакта с движущейся катушкой, должны быть очевидны (искрение и нагрев), особенно если вал генератора вращается с высокой скоростью.Если в атмосфере, окружающей машину, содержатся легковоспламеняющиеся или взрывоопасные пары, практические проблемы искрообразования щеточных контактов еще больше. Генератор переменного тока (генератор переменного тока) не требует для работы щеток и коммутаторов, поэтому он невосприимчив к этим проблемам, с которыми сталкиваются генераторы постоянного тока.

Двигатели переменного тока

Преимущества переменного тока по сравнению с постоянным током с точки зрения конструкции генератора также отражены в электродвигателях. В то время как двигатели постоянного тока требуют использования щеток для электрического контакта с движущимися катушками провода, двигатели переменного тока этого не делают.Фактически, конструкции двигателей переменного и постоянного тока очень похожи на их аналоги-генераторы (идентичны для этого руководства), двигатель переменного тока зависит от реверсивного магнитного поля, создаваемого переменным током через его неподвижные катушки из проволоки для вращения вращающегося магнита. на валу, а двигатель постоянного тока зависит от контактов щетки, замыкая и размыкая соединения, для обратного тока через вращающуюся катушку каждые 1/2 оборота (180 градусов).

Трансформаторы

Итак, мы знаем, что генераторы переменного тока и двигатели переменного тока имеют тенденцию быть проще, чем генераторы постоянного тока и двигатели постоянного тока. Эта относительная простота приводит к большей надежности и более низкой стоимости производства. Но для чего еще нужен AC? Конечно, это должно быть что-то большее, чем детали конструкции генераторов и двигателей! Действительно есть. Существует эффект электромагнетизма, известный как взаимная индукция , , при котором две или более катушки проволоки размещены так, что изменяющееся магнитное поле, создаваемое одной, индуцирует напряжение в другой. Если у нас есть две взаимно индуктивные катушки, и мы запитываем одну катушку переменным током, мы создадим переменное напряжение в другой катушке.При использовании в таком виде это устройство известно как трансформатор :

Рисунок 4.4 Трансформатор «преобразует» переменное напряжение и ток.

Основное значение трансформатора — его способность повышать или понижать напряжение с катушки с питанием на катушку без питания. Напряжение переменного тока, индуцированное в обесточенной («вторичной») катушке, равно напряжению переменного тока на питаемой («первичной») катушке, умноженному на отношение витков вторичной катушки к виткам первичной катушки. Если вторичная обмотка питает нагрузку, ток через вторичную обмотку прямо противоположен: ток первичной обмотки умножается на соотношение первичных и вторичных витков.Это соотношение имеет очень близкую механическую аналогию, где крутящий момент и скорость используются для представления напряжения и тока соответственно:

Рисунок 4.5 Зубчатая передача умножения скорости снижает крутящий момент и увеличивает скорость. Понижающий трансформатор понижает напряжение и увеличивает ток.

Если передаточное число обмоток изменено так, что первичная обмотка имеет меньше витков, чем вторичная обмотка, трансформатор «повышает» напряжение от уровня источника до более высокого уровня на нагрузке:

Рисунок 4.6 Редукторная передача увеличивает крутящий момент и снижает скорость. Повышающий трансформатор увеличивает напряжение и уменьшает ток.

Способность трансформатора с легкостью повышать или понижать переменное напряжение дает переменному току преимущество, не имеющее себе равных с постоянным током, в области распределения мощности, показанной на рисунке ниже. При передаче электроэнергии на большие расстояния гораздо эффективнее делать это с помощью повышенных напряжений и пониженных токов (провод меньшего диаметра с меньшими резистивными потерями мощности), затем понижать напряжение и повышать ток для промышленность, бизнес или потребительское использование.

Рисунок 4.7 Трансформаторы обеспечивают эффективную передачу электроэнергии высокого напряжения на большие расстояния.

Трансформаторная технология сделала практичным распределение электроэнергии на большие расстояния. Без возможности эффективно повышать и понижать напряжение было бы непомерно дорого строить энергосистемы для чего угодно, кроме использования на близком расстоянии (не более нескольких миль).

Какими бы полезными ни были трансформаторы, они работают только с переменным током, а не с постоянным током. Поскольку явление взаимной индуктивности зависит от изменения магнитных полей , а постоянный ток (DC) может создавать только постоянные магнитные поля, трансформаторы просто не будут работать с постоянным током. Конечно, постоянный ток может прерываться (пульсировать) через первичную обмотку трансформатора для создания изменяющегося магнитного поля (как это делается в автомобильных системах зажигания для выработки питания высоковольтной свечи зажигания от низковольтной батареи постоянного тока), но Импульсный постоянный ток не сильно отличается от переменного тока. Возможно, именно поэтому переменный ток в большей степени, чем какая-либо другая причина, находит такое широкое применение в энергосистемах.

  • DC означает «постоянный ток», что означает напряжение или ток, который сохраняет постоянную полярность или направление, соответственно, с течением времени.
  • AC означает «переменный ток», что означает напряжение или ток, который со временем меняет полярность или направление соответственно.
  • Электромеханические генераторы переменного тока
  • , известные как генераторы переменного тока , имеют более простую конструкцию, чем электромеханические генераторы постоянного тока.
  • Конструкция двигателей переменного и постоянного тока
  • очень точно соответствует принципам конструкции генератора.
  • Трансформатор представляет собой пару взаимно индуктивных катушек, используемых для передачи мощности переменного тока от одной катушки к другой.Часто количество витков в каждой катушке устанавливается для создания увеличения или уменьшения напряжения от активной (первичной) катушки к обмотке без питания (вторичной).
  • Вторичное напряжение = Первичное напряжение (вторичные витки / первичные витки)
  • Вторичный ток = первичный ток (первичные витки / вторичные витки)

Измерения величины переменного тока

На данный момент мы знаем, что переменное напряжение меняется по полярности, а переменный ток — по направлению.Мы также знаем, что переменный ток может меняться множеством различных способов, и, отслеживая изменение во времени, мы можем построить его как «форму волны». Мы можем измерить скорость чередования, измерив время, необходимое для развития волны, прежде чем она повторится («период»), и выразить это как количество циклов в единицу времени или «частоту». В музыке частота такая же, как и высота звука и , что является важным свойством, отличающим одну ноту от другой.

Однако мы сталкиваемся с проблемой измерения, если пытаемся выразить, насколько велика или мала величина переменного тока.С постоянным током, где величины напряжения и тока обычно стабильны, у нас нет проблем с выражением того, сколько напряжения или тока мы имеем в любой части цепи. Но как дать единичное измерение величины тому, что постоянно меняется?

Способы выражения величины сигнала переменного тока

Один из способов выразить интенсивность или величину (также называемую амплитудой ) величины переменного тока — это измерить высоту его пика на графике формы сигнала.Это известно как значение пика или пика сигнала переменного тока:

Рисунок 4.8 Пиковое напряжение формы сигнала.

Другой способ — измерить общую высоту между противоположными вершинами. Это известно как значение размаха (P-P) сигнала переменного тока :

Рис. 4.9. Размах напряжения сигнала.

К сожалению, любое из этих выражений амплитуды сигнала может ввести в заблуждение при сравнении двух разных типов волн. Например, прямоугольная волна с пиком 10 вольт, очевидно, представляет собой большее количество напряжения в течение большего количества времени, чем треугольная волна с пиком 10 вольт.Воздействие этих двух напряжений переменного тока, питающих нагрузку, будет совершенно различным:

Рисунок 4.10 Прямоугольная волна дает больший эффект нагрева, чем такая же треугольная волна пикового напряжения.

Один из способов выразить амплитуду волн различной формы более эквивалентным способом — это математически усреднить значения всех точек на графике формы волны до единого совокупного числа. Это измерение амплитуды известно как среднее значение сигнала.Если мы усредним все точки на осциллограмме алгебраически (то есть, рассмотрев их знак , положительный или отрицательный), среднее значение для большинства сигналов технически будет равно нулю, потому что все положительные точки компенсируют все отрицательные точки на протяжении полный цикл:

Рисунок 4. 11 Среднее значение синусоиды равно нулю.

Это, конечно, будет верно для любой формы волны, имеющей участки равной площади выше и ниже «нулевой» линии графика. Однако, как практическая мера совокупного значения сигнала, «среднее» обычно определяется как математическое среднее абсолютных значений всех точек за цикл.Другими словами, мы вычисляем практическое среднее значение сигнала, рассматривая все точки на волне как положительные величины, как если бы форма волны выглядела так:

Рис. 4.12 Форма волны, измеренная измерителем «среднего отклика» переменного тока.

Нечувствительные к полярности движения механических счетчиков (счетчики, рассчитанные на одинаковую реакцию на положительные и отрицательные полупериоды переменного напряжения или тока) регистрируются пропорционально (практическому) среднему значению формы сигнала, потому что инерция стрелки относительно напряжения пружина естественным образом усредняет силу, создаваемую изменяющимися значениями напряжения / тока с течением времени. И наоборот, чувствительные к полярности движения измерителя бесполезно вибрируют при воздействии переменного напряжения или тока, их стрелки быстро колеблются около нулевой отметки, указывая истинное (алгебраическое) среднее значение нуля для симметричной формы волны. Когда в этом тексте упоминается «среднее» значение формы волны, предполагается, что подразумевается «практическое» определение среднего, если не указано иное.

Другой метод получения совокупного значения амплитуды сигнала основан на способности сигнала выполнять полезную работу при приложении к сопротивлению нагрузки.К сожалению, измерение переменного тока, основанное на работе, выполняемой осциллограммой, не совпадает со «средним» значением этой формы сигнала, поскольку мощность , рассеиваемая данной нагрузкой (работа, выполняемая за единицу времени), не прямо пропорциональна величине любого из них. напряжение или ток, приложенные к нему. Скорее, мощность пропорциональна квадрату напряжения или тока, приложенного к сопротивлению (P = E 2 / R и P = I 2 R). Хотя математика такого измерения амплитуды может быть непростой, польза от этого есть.

Рассмотрим ленточную пилу и лобзик, две части современного деревообрабатывающего оборудования. Пилы обоих типов режут дерево тонким зубчатым металлическим диском с приводом от двигателя. Но в то время как ленточная пила использует непрерывное движение полотна для резки, лобзик использует возвратно-поступательное движение. Сравнение переменного тока (AC) с постоянным током (DC) можно сравнить со сравнением этих двух типов пил:

Рисунок 4.13. Аналогия постоянного и переменного тока ленточной пилой.

Проблема попытки описать изменяющиеся величины переменного напряжения или тока в одном совокупном измерении также присутствует в этой аналогии с пилой: как бы мы могли выразить скорость полотна лобзика? Полотно ленточной пилы движется с постоянной скоростью, подобно тому, как проталкивает постоянное напряжение или постоянный ток движется с постоянной величиной.С другой стороны, полотно лобзика движется вперед и назад, скорость его полотна постоянно меняется. Более того, возвратно-поступательное движение любых двух лобзиков может быть неодинаковым, в зависимости от механической конструкции пил. Один лобзик может двигать лезвие синусоидально, а другой — треугольником. Оценка лобзика на основе его максимальной скорости пика будет вводить в заблуждение при сравнении одного лобзика с другим (или лобзика с ленточной пилой!). Несмотря на то, что эти разные пилы перемещают свои лезвия по-разному, они равны в одном отношении: все они режут древесину, и количественное сравнение этой общей функции может служить общей основой для оценки скорости лезвия.

Представьте себе лобзик и ленточную пилу бок о бок, оснащенные одинаковыми лезвиями (одинаковым шагом зубьев, углом и т. Д.), Одинаково способными резать одинаковую толщину одного и того же вида древесины с одинаковой скоростью. Можно сказать, что эти две пилы были эквивалентны или равны по своей режущей способности. Можно ли использовать это сравнение для определения «эквивалентной скорости полотна ленточной пилы» возвратно-поступательному движению полотна лобзика; связать эффективность лесозаготовки одного с другим? Это общая идея, используемая для присвоения измерения «эквивалента постоянного тока» любому переменному напряжению или току: независимо от величины постоянного напряжения или тока, будет происходить такое же количество рассеяния тепловой энергии через равное сопротивление:

Рисунок 4. 14 Среднеквадратичное напряжение вызывает тот же эффект нагрева, что и постоянное напряжение.

Как среднеквадратичное значение (СКЗ) связано с переменным током?

В двух приведенных выше схемах у нас одинаковое сопротивление нагрузки (2 Ом), рассеивающее одинаковое количество энергии в виде тепла (50 Вт), одна питается от переменного тока, а другая от постоянного тока. Поскольку изображенный выше источник переменного напряжения эквивалентен (с точки зрения мощности, подаваемой на нагрузку) 10-вольтовой батарее постоянного тока, мы бы назвали это «10-вольтовым» источником переменного тока. Более конкретно, мы бы обозначили его значение напряжения как 10 вольт RMS .Квалификатор «RMS» означает Среднеквадратичное значение , алгоритм, используемый для получения значения эквивалента постоянного тока из точек на графике (по сути, процедура состоит из возведения в квадрат всех положительных и отрицательных точек на графике формы сигнала, усреднения этих квадратов значений. , а затем извлечение квадратного корня из этого среднего, чтобы получить окончательный ответ). Иногда вместо «среднеквадратичного значения» используются альтернативные термины эквивалент или эквивалент постоянного тока , но количество и принцип одинаковы.

Измерение амплитуды

RMS — лучший способ соотнести величины переменного тока с величинами постоянного тока или другими величинами переменного тока с различной формой волны при измерении электрической мощности. По другим соображениям лучше всего использовать измерения от пика до пика. Например, при определении правильного размера провода (допустимой нагрузки) для передачи электроэнергии от источника к нагрузке лучше всего использовать измерение среднеквадратичного тока, поскольку основная проблема с током — это перегрев провода, который является функцией рассеивание мощности, вызванное током через сопротивление провода.Однако при оценке изоляторов для работы в высоковольтных системах переменного тока измерения пикового напряжения являются наиболее подходящими, поскольку основная проблема заключается в «пробое» изолятора, вызванном кратковременными скачками напряжения независимо от времени.

Инструменты, используемые для измерения амплитуды сигнала

Измерения размаха и пика лучше всего выполнять с помощью осциллографа, который может фиксировать пики формы сигнала с высокой степенью точности благодаря быстрому срабатыванию электронно-лучевой трубки в ответ на изменения напряжения.Для измерений RMS будут работать аналоговые измерительные приборы (D’Arsonval, Weston, железная лопасть, электродинамометр), если они были откалиброваны в значениях RMS. Поскольку механическая инерция и демпфирующие эффекты движения электромеханического измерителя делают отклонение стрелки естественным образом пропорциональным среднему значению переменного тока, а не истинному среднеквадратичному значению, аналоговые измерители должны быть специально откалиброваны (или неправильно откалиброваны, в зависимости от как вы на это смотрите), чтобы указать напряжение или ток в единицах RMS.Точность этой калибровки зависит от предполагаемой формы волны, обычно синусоидальной волны.

Электронные счетчики, специально разработанные для измерения среднеквадратичных значений, лучше всего подходят для этой задачи. Некоторые производители инструментов разработали хитроумные методы определения среднеквадратичного значения любой формы волны. Один из таких производителей производит измерители True-RMS с крошечным резистивным нагревательным элементом, питаемым напряжением, пропорциональным измеряемому. Эффект нагрева этого элемента сопротивления измеряется термически, чтобы получить истинное среднеквадратичное значение без каких-либо математических расчетов, только законы физики в действии в соответствии с определением среднеквадратичного значения.Точность этого типа измерения RMS не зависит от формы волны.

Взаимосвязь пика, размаха, среднего и RMS

Для «чистых» сигналов существуют простые коэффициенты преобразования для приравнивания пикового, разностного, среднего (практического, а не алгебраического) и среднеквадратичного измерения друг к другу:

Рисунок 4. 15 Коэффициенты преобразования для распространенных сигналов.

В дополнение к измерениям RMS, среднего, пика (пика) и размаха сигнала переменного тока существуют соотношения, выражающие пропорциональность между некоторыми из этих основных измерений.Пик-фактор сигнала переменного тока, например, представляет собой отношение его пикового (пикового) значения, деленного на его среднеквадратичное значение. Форм-фактор сигнала переменного тока — это отношение его среднеквадратичного значения к его среднему значению. Сигналы прямоугольной формы всегда имеют пик и коэффициент формы, равные 1, поскольку пик такой же, как среднеквадратичное и среднее значения. Синусоидальные сигналы имеют среднеквадратичное значение 0,707 (величина, обратная квадратному корню из 2) и форм-фактор 1,11 (0,707 / 0,636). Сигналы треугольной и пилообразной формы имеют среднеквадратичное значение 0.577 (величина, обратная квадратному корню из 3) и форм-фактор 1,15 (0,577 / 0,5).

Имейте в виду, что константы преобразования, показанные здесь для пиковых, среднеквадратичных и средних амплитуд синусоидальных, прямоугольных и треугольных волн, верны только для чистых форм этих форм волны. Среднеквадратичные и средние значения искаженных форм волн не связаны одним и тем же соотношением:

Рис. 4.16. Сигналы произвольной формы не имеют простого преобразования.

Это очень важная концепция, которую необходимо понимать при использовании аналогового измерительного механизма Д’Арсонваля для измерения переменного напряжения или тока.Аналоговый механизм Д’Арсонваля, откалиброванный для индикации среднеквадратичной амплитуды синусоидальной волны, будет точным только при измерении чистых синусоидальных волн. Если форма сигнала измеряемого напряжения или тока не является чистой синусоидальной волной, показание измерителя не будет истинным среднеквадратичным значением формы сигнала, потому что степень отклонения стрелки в аналоговом движении измерителя Д’Арсонваля равна пропорционально среднему значению сигнала, а не среднеквадратичному значению. Калибровка измерителя RMS получается путем «перекоса» диапазона измерителя так, чтобы он отображал небольшое кратное среднему значению, которое будет равно среднеквадратичному значению для определенной формы волны и только для конкретной формы волны .

Поскольку форма синусоидальной волны является наиболее распространенной в электрических измерениях, она является формой волны, принятой для калибровки аналогового измерителя, а небольшое кратное, используемое при калибровке измерителя, составляет 1,1107 (форм-фактор: 0,707 / 0,636: отношение среднеквадратичных значений деленное на среднее значение для синусоидального сигнала). Любая форма волны, отличная от чистой синусоидальной волны, будет иметь другое соотношение среднеквадратичных и средних значений, и, следовательно, измеритель, откалиброванный для синусоидального напряжения или тока, не будет показывать истинное среднеквадратичное значение при считывании несинусоидальной волны.Помните, что это ограничение применяется только к простым аналоговым счетчикам переменного тока, не использующим технологию True-RMS.

  • Амплитуда сигнала переменного тока — это его высота, изображенная на графике во времени. Измерение амплитуды может принимать форму пика, размаха, среднего или среднеквадратичного значения.
  • Пиковая амплитуда — это высота сигнала переменного тока, измеренная от нулевой отметки до самой высокой положительной или самой низкой отрицательной точки на графике.Также известен как гребень амплитуда волны .
  • Размах амплитуда — это общая высота сигнала переменного тока, измеренная от максимальных положительных до максимальных отрицательных пиков на графике. Часто обозначается как «П-П».
  • Средняя амплитуда — это математическое «среднее» всех точек сигнала за период одного цикла. Технически, средняя амплитуда любой формы сигнала с участками равной площади выше и ниже «нулевой» линии на графике равна нулю.Однако в качестве практической меры амплитуды среднее значение сигнала часто вычисляется как математическое среднее абсолютных значений всех точек (принимая все отрицательные значения и считая их положительными). Для синусоиды среднее значение, вычисленное таким образом, составляет примерно 0,637 от его пикового значения.
  • «RMS» означает среднеквадратическое значение и представляет собой способ выражения величины переменного напряжения или тока в терминах, функционально эквивалентных постоянному току. Например, среднеквадратичное значение 10 вольт переменного тока — это величина напряжения, при которой через резистор заданного значения рассеивается такое же количество тепла, что и при источнике питания постоянного тока на 10 вольт.Также известен как «эквивалент» или «эквивалент постоянного тока» для переменного напряжения или тока. Для синусоидальной волны среднеквадратичное значение составляет примерно 0,707 от его пикового значения.
  • Пик-фактор сигнала переменного тока — это отношение его пика (пика) к его среднеквадратичному значению.
  • Форм-фактор сигнала переменного тока — это отношение его среднеквадратичного значения к его среднему значению.
  • Аналоговые, электромеханические движения счетчика реагируют пропорционально среднему значению переменного напряжения или тока. Когда требуется индикация среднеквадратичного значения, калибровка измерителя должна быть соответственно «искажена». Это означает, что точность показаний RMS электромеханического измерителя зависит от чистоты формы волны: от того, точно ли она совпадает с формой волны, используемой при калибровке.

Рис. 4.17. Принципиальная схема однофазной системы питания мало показывает схему практического подключения силовой цепи.

Изображенная выше очень простая цепь переменного тока. Если бы рассеиваемая мощность нагрузочного резистора была значительной, мы могли бы назвать это «цепью питания» или «системой питания», а не рассматривать ее как обычную цепь.Различие между «силовой цепью» и «обычной цепью» может показаться произвольным, но с практической точки зрения это определенно не так.

Анализ практических схем

Одной из таких проблем является размер и стоимость проводки, необходимой для подачи питания от источника переменного тока на нагрузку. Обычно мы не особо задумываемся об этом, если просто анализируем цепь ради изучения законов электричества. Однако в реальном мире это может стать серьезной проблемой.Если мы дадим источнику в приведенной выше схеме значение напряжения, а также дадим значения рассеиваемой мощности для двух нагрузочных резисторов, мы сможем определить потребности в проводке для этой конкретной схемы:

На практике, проводка для нагрузок 20 кВт при 120 В перем. Тока является довольно значительной (167 А).

[латекс] I = \ frac {P} {E} [/ латекс]

[латекс] I = \ frac {10кВт} {120V} [/ латекс]

[латекс] I = 83,33A \ text {(для каждого нагрузочного резистора)} [/ латекс]

[латекс] I_ {total} = I_ \ text {load # 1} + I_ \ text {load # 2} [/ latex]

[латекс] P_ {total} = (10 кВт) + (10 кВт) [/ латекс]

[латекс] I_ {total} = (83.33 A) + (83,33 A) [/ латекс]

[латекс] P_ {total} = (20кВт) [/ латекс]

[латекс] \ pmb {I_ {total} = 166,67 A} [/ латекс]

В приведенном выше примере 83,33 ампера для каждого нагрузочного резистора на рисунке выше в сумме дают 166,66 ампера полного тока цепи. Это немалое количество тока, и для него потребуются медные проводники сечением не менее 1/0 калибра. Такая проволока имеет диаметр более 1/4 дюйма (6 мм) и весит более 300 фунтов на тысячу футов.Учтите, что медь тоже не дешевая! В наших интересах найти способы минимизировать такие затраты, если мы проектируем энергосистему с проводниками большой длины.

Один из способов сделать это — увеличить напряжение источника питания и использовать нагрузки, рассчитанные на рассеивание 10 кВт каждая при более высоком напряжении. Нагрузки, конечно, должны иметь большее сопротивление, чтобы рассеивать ту же мощность, что и раньше (по 10 кВт каждая) при более высоком напряжении, чем раньше. Преимущество будет заключаться в меньшем потреблении тока, что позволяет использовать меньший, более легкий и дешевый провод:

[латекс] I = \ frac {P} {E} [/ латекс]

[латекс] I = \ frac {10кВт} {240V} [/ латекс]

[латекс] I = 41.67 A \ text {(для каждого нагрузочного резистора)} [/ latex]

[латекс] I_ {total} = I_ \ text {load # 1} + I_ \ text {load # 2} [/ latex]

[латекс] P_ {total} = (10 кВт) + (10 кВт) [/ латекс]

[латекс] I_ {total} = (41,67 A) + (41,67 A) [/ латекс]

[латекс] P_ {total} = (20кВт) [/ латекс]

[латекс] \ pmb {I_ {total} = 83,33 A} [/ латекс]

Теперь наш общий ток цепи равен 83. 33 ампера, вдвое меньше, чем было раньше. Теперь мы можем использовать проволоку калибра 4, которая весит меньше половины того, что проволока калибра 1/0 на единицу длины. Это значительное снижение стоимости системы без снижения производительности. Вот почему разработчики систем распределения электроэнергии предпочитают передавать электроэнергию с использованием очень высоких напряжений (многие тысячи вольт): чтобы извлечь выгоду из экономии за счет использования меньшего, более легкого и более дешевого провода.

Опасности повышения напряжения источника

Однако это решение не лишено недостатков.Еще одна практическая проблема с силовыми цепями — опасность поражения электрическим током от высокого напряжения. Опять же, обычно это не то, на чем мы концентрируемся при изучении законов электричества, но это очень серьезная проблема в реальном мире, особенно когда имеют дело с большими объемами энергии. Повышение эффективности, достигаемое за счет увеличения напряжения в цепи, представляет повышенную опасность поражения электрическим током. Электрораспределительные компании решают эту проблему, протягивая свои линии электропередач вдоль высоких опор или башен и изолируя линии от несущих конструкций большими фарфоровыми изоляторами.

В точке использования (потребителя электроэнергии) все еще остается вопрос, какое напряжение использовать для питания нагрузок. Высокое напряжение обеспечивает большую эффективность системы за счет уменьшения тока в проводнике, но не всегда целесообразно держать силовую проводку вне досягаемости в точке использования, как это можно сделать в распределительных системах. Этим компромиссом между эффективностью и опасностью европейские разработчики энергосистем решили рискнуть, поскольку все их домашние хозяйства и бытовая техника работают при номинальном напряжении 240 вольт вместо 120 вольт, как в Северной Америке.Вот почему туристы из Америки, посещающие Европу, должны иметь при себе небольшие понижающие трансформаторы для своих портативных приборов, чтобы понижать мощность 240 В переменного тока (вольт переменного тока) до более подходящих 120 В переменного тока.

Решения для подачи напряжения потребителям

Понижающие трансформаторы в конечной точке энергопотребления

Есть ли способ одновременно реализовать преимущества повышения эффективности и снижения опасности для безопасности? Одним из решений может быть установка понижающих трансформаторов в конечной точке энергопотребления, как это должен делать американский турист, находясь в Европе.Однако это было бы дорого и неудобно для чего угодно, кроме очень малых нагрузок (где трансформаторы можно построить дешево) или очень больших нагрузок (где стоимость толстых медных проводов превысила бы стоимость трансформатора).

Две низковольтные нагрузки в серии

Альтернативным решением может быть использование источника более высокого напряжения для подачи питания на две последовательно соединенные нагрузки с более низким напряжением. Этот подход сочетает в себе эффективность высоковольтной системы с безопасностью низковольтной системы:

Рисунок 4. 18 Последовательно подключенные нагрузки 120 В переменного тока, управляемые источником 240 В переменного тока при общем токе 83,3 А.

Обратите внимание на обозначения полярности (+ и -) для каждого показанного напряжения, а также на однонаправленные стрелки для тока. По большей части я избегал обозначения «полярности» в цепях переменного тока, которые мы анализировали, даже несмотря на то, что обозначения действительны для обеспечения системы отсчета для фазы. В следующих разделах этой главы фазовые отношения станут очень важными, поэтому я введу эти обозначения в начале главы для вашего ознакомления.

Ток через каждую нагрузку такой же, как и в простой 120-вольтовой цепи, но токи не складываются, потому что нагрузки включены последовательно, а не параллельно. Напряжение на каждой нагрузке составляет всего 120 вольт, а не 240, поэтому запас прочности выше. Имейте в виду, у нас все еще есть полные 240 вольт на проводах системы питания, но каждая нагрузка работает при пониженном напряжении. Если кто-то и будет шокирован, скорее всего, это произойдет из-за контакта с проводниками конкретной нагрузки, а не из-за контакта с основными проводами энергосистемы.

Модификации конструкции с двумя сериями нагрузок

У этой конструкции есть только один недостаток: последствия отказа одной нагрузки разомкнутой или выключенной (при условии, что каждая нагрузка имеет последовательный переключатель включения / выключения для прерывания тока) плохие. В случае последовательной цепи, если бы одна из нагрузок разомкнулась, ток остановился бы и в другой нагрузке. По этой причине нам необходимо немного изменить дизайн:

Рисунок 4.19 Добавление нейтрального проводника позволяет управлять нагрузками индивидуально.\ circ [/ латекс] [латекс] I_1 = \ frac {P_1} {E_1} [/ латекс] [latex] = \ frac {10kW} {120V} [/ latex] [латекс] I_1 = 83,33 А [/ латекс] [латекс] I_2 = \ frac {P_2} {E_2} [/ латекс] [latex] = \ frac {10kW} {120V} [/ latex] [латекс] I_2 = 83,33 А [/ латекс] [латекс] P_ {всего} = (10кВт) + (10кВт) [/ латекс] [латекс] = (20кВт) [/ латекс]

Двухфазная система питания

Вместо одного 240-вольтового источника питания мы используем два 120-вольтовых источника (в фазе друг с другом!) Последовательно для получения 240 вольт, а затем подводим третий провод к точке соединения между нагрузками, чтобы справиться с возможностью одного загрузочное отверстие. Это называется расщепленной системой питания . Три провода меньшего размера по-прежнему дешевле, чем два провода, необходимые при простой параллельной конструкции, поэтому мы все еще впереди по эффективности. Проницательный наблюдатель заметит, что нейтральный провод должен нести только разницы тока между двумя нагрузками обратно к источнику. В приведенном выше случае при идеально «сбалансированных» нагрузках, потребляющих одинаковое количество энергии, нейтральный провод пропускает нулевой ток.

Обратите внимание на то, как нейтральный провод подключен к заземлению со стороны источника питания.Это обычная особенность энергосистем, содержащих «нейтральный» провод, поскольку заземление нейтрального провода обеспечивает минимально возможное напряжение в любой момент времени между любым «горячим» проводом и заземлением.

Важным компонентом системы с разделенной фазой является двойной источник переменного напряжения. К счастью, спроектировать и построить его нетрудно. Поскольку большинство систем переменного тока в любом случае получают питание от понижающего трансформатора (понижая напряжение с высоких уровней распределения до напряжения пользовательского уровня, например 120 или 240), этот трансформатор может быть построен с вторичной обмоткой с центральным отводом:

Рисунок 4.20 Американское питание 120/240 В переменного тока поступает от сетевого трансформатора с центральным ответвлением.

Если переменный ток поступает непосредственно от генератора (генератора переменного тока), катушки могут быть аналогичным образом с центральным отводом для того же эффекта. Дополнительные расходы на подключение центрального отвода в обмотке трансформатора или генератора минимальны.

Вот где действительно важны обозначения полярности (+) и (-). Это обозначение часто используется для обозначения фазировки нескольких источников переменного напряжения , поэтому ясно, помогают ли они («повышают») друг друга или противостоят («компенсируют») друг друга. Если бы не эта маркировка полярности, фазовые отношения между несколькими источниками переменного тока могли бы быть очень запутанными. Обратите внимание, что на схеме источники с расщепленной фазой (каждый 120 В ± 0 °) с отметками полярности (+) — (-), как и батареи с последовательным подключением, альтернативно могут быть представлены как таковые:

Рисунок 4.21. Источник 120/240 В переменного тока с разделенной фазой эквивалентен двум последовательным источникам переменного тока 120 В переменного тока.

Чтобы математически рассчитать напряжение между «горячими» проводами, мы должны из вычесть напряжения, потому что их отметки полярности показывают, что они противоположны друг другу:

Полярный

[латекс] \ begin {align} & 120 \ angle 0 \ text {°} \\ — & 120 \ angle 180 \ text {°} \\ = & \ pmb {120 \ angle 0 \ text {°}} \ конец {align} [/ latex]

Прямоугольный

[латекс] \ begin {align} & 120 + \ text {j} 0 \ text {V} \\ — & (- {120} + \ text {j} 0) \ text {V} \\ = & \ pmb {240 + \ text {j} 0 \ text {V}} \ end {align} [/ latex]

Если мы отметим общую точку соединения двух источников (нейтральный провод) одинаковым знаком полярности (-), мы должны выразить их относительные фазовые сдвиги как разнесенные на 180 °. В противном случае мы бы обозначили два источника напряжения, прямо противоположных друг другу, что дало бы 0 вольт между двумя «горячими» проводниками. Почему я трачу время на уточнение отметок полярности и фазовых углов? В следующем разделе будет больше смысла!

Системы электропитания в американских домах и легкой промышленности чаще всего бывают расщепленными, обеспечивая так называемое питание 120/240 В переменного тока. Термин «разделенная фаза» просто относится к источнику питания с разделением напряжения в такой системе. В более общем смысле этот тип источника питания переменного тока называется однофазным , потому что оба сигнала напряжения синфазны или синхронизированы друг с другом.

Термин «однофазный» является противопоставлением другому типу энергосистемы, называемому «многофазный», который мы собираемся изучить подробно. Приносим извинения за длинное введение, приведшее к заглавной теме этой главы. Преимущества многофазных систем питания становятся более очевидными, если сначала хорошо разбираться в однофазных системах.

  • Однофазные системы питания определяются наличием источника переменного тока только с одной формой волны напряжения.
  • Расщепленная система питания — это система с несколькими (синфазными) источниками переменного напряжения, подключенными последовательно, обеспечивающими питание нагрузки более чем одним напряжением и более чем двумя проводами. Они используются в первую очередь для достижения баланса между эффективностью системы (низкие токи в проводниках) и безопасностью (низкие напряжения нагрузки).
  • Источники переменного тока с разделенной фазой можно легко создать, отводя от центра обмотки катушек трансформаторов или генераторов переменного тока.

Фаза переменного тока

Все начинает усложняться, когда нам нужно связать два или более переменного напряжения или тока, которые не совпадают друг с другом.Под «несоответствием» я подразумеваю, что две формы сигнала не синхронизированы: их пики и нулевые точки не совпадают в одни и те же моменты времени. График на рисунке ниже иллюстрирует пример этого.

Рис. 4.22. Формы волн вне фазы

Две волны, показанные выше (A и B), имеют одинаковую амплитуду и частоту, но они не совпадают друг с другом. Технически это называется фазовым сдвигом . Ранее мы видели, как можно построить «синусоидальную волну», вычислив тригонометрическую синусоидальную функцию для углов от 0 до 360 градусов, то есть полного круга.Начальной точкой синусоидальной волны была нулевая амплитуда при нулевом градусе, прогрессирующая до полной положительной амплитуды при 90 градусах, нуля при 180 градусах, полной отрицательной при 270 градусах и возврата к начальной точке нуля при 360 градусах. Мы можем использовать эту угловую шкалу вдоль горизонтальной оси нашего графика формы волны, чтобы выразить, насколько далеко одна волна отличается от другой:

Рис. 4.23. Волна A опережает волну B на 45 °.

Сдвиг между этими двумя формами волны составляет около 45 градусов, причем волна «A» опережает волну «B». Выборка различных фазовых сдвигов представлена ​​на следующих графиках, чтобы лучше проиллюстрировать эту концепцию:

Рисунок 4.24 Примеры фазовых сдвигов.

Поскольку формы сигналов в приведенных выше примерах имеют одинаковую частоту, они будут отклоняться от шага на одинаковую угловую величину в каждый момент времени. По этой причине мы можем выразить фазовый сдвиг для двух или более сигналов одной и той же частоты как постоянную величину для всей волны, а не просто выражение сдвига между любыми двумя конкретными точками вдоль волн.То есть можно с уверенностью сказать что-то вроде: «Напряжение« А »сдвинуто по фазе на 45 градусов с напряжением« В »». Какая бы форма волны ни была впереди в своем развитии, говорят, что она опережает , а вторая — , отстает от . Фазовый сдвиг, как и напряжение, всегда является измерением относительно двух вещей. На самом деле не существует такой вещи, как форма волны с абсолютным измерением фазы , потому что не существует известного универсального эталона для фазы. Обычно при анализе цепей переменного тока форма волны напряжения источника питания используется в качестве эталона для фазы, это напряжение указано как «xxx вольт при 0 градусах».”Любое другое переменное напряжение или ток в этой цепи будет иметь фазовый сдвиг, выраженный в единицах относительно напряжения источника. Это то, что делает расчеты цепи переменного тока более сложными, чем вычисления постоянного тока. При применении закона Ома и закона Кирхгофа величины переменного напряжения и тока должны отражать фазовый сдвиг, а также амплитуду. Математические операции сложения, вычитания, умножения и деления должны оперировать этими величинами фазового сдвига, а также амплитуды. К счастью, существует математическая система величин, называемая комплексных чисел , идеально подходящая для этой задачи представления амплитуды и фазы.Поскольку вопрос комплексных чисел так важен для понимания цепей переменного тока, следующая глава будет посвящена только этому предмету.

  • Сдвиг фазы — это когда две или более формы сигнала не совпадают друг с другом.
  • Величина фазового сдвига между двумя волнами может быть выражена в градусах, как определено в градусах на горизонтальной оси графика формы волны, используемой при построении тригонометрической синусоидальной функции.
  • Сигнал , опережающий сигнал определяется как один сигнал, который опережает другие в своем развитии.Сигнал с запаздыванием на — это сигнал, который отстает от другого. Пример:
  • Расчеты для анализа цепей переменного тока должны учитывать как амплитуду, так и фазовый сдвиг формы волны напряжения и тока, чтобы быть полностью точными. Это требует использования математической системы под названием комплексных чисел .

Что такое двухфазные системы питания?

Двухфазные энергосистемы достигают высокого КПД проводников. и — низкий риск безопасности за счет разделения общего напряжения на меньшие части и питания нескольких нагрузок с этими меньшими напряжениями, потребляя токи на уровнях, типичных для системы полного напряжения. Этот метод, кстати, работает так же хорошо для систем питания постоянного тока, как и для однофазных систем переменного тока. Такие системы обычно называются трехпроводными системами , а не с разделенной фазой , потому что понятие «фаза» ограничивается переменным током.

Но из нашего опыта работы с векторами и комплексными числами мы знаем, что напряжения переменного тока не всегда складываются, как мы думаем, если они не совпадают по фазе друг с другом. Этот принцип, применяемый к энергосистемам, может быть использован для создания энергосистем с еще большим КПД проводников и меньшей опасностью поражения электрическим током, чем с расщепленной фазой.

Два источника напряжения вне фазы 120 °

Предположим, что у нас есть два источника переменного напряжения, подключенных последовательно, как и в системе с расщепленной фазой, которую мы видели раньше, за исключением того, что каждый источник напряжения сдвинул по фазе на 120 ° по фазе с другим: (рисунок ниже)

Пара источников на 120 В перем. Тока, фазированных под углом 120 °, аналогично разделенной фазе.

Поскольку каждый источник напряжения составляет 120 вольт, и каждый нагрузочный резистор подключен непосредственно параллельно своему соответствующему источнику, напряжение на каждой нагрузке также должно составлять 120 вольт.Учитывая ток нагрузки 83,33 А, каждая нагрузка все равно должна рассеивать 10 киловатт мощности. Однако напряжение между двумя «горячими» проводами не составляет 240 вольт (120 0 ° — 120 ∠ 180 °), потому что разность фаз между двумя источниками не равна 180 °. Вместо этого напряжение:

[латекс] E_ {total} = (120 \ text {V} \ angle \ text {0 °}) — (120 \ text {V} \ angle \ text {120 °}) [/ latex]

[латекс] \ pmb {E_ {total} = 207,85 \ text {V} \ angle \ text {-30 °}} [/ латекс]

Условно мы говорим, что напряжение между «горячими» проводниками составляет 208 вольт (округляя в большую сторону), и, таким образом, напряжение системы питания обозначено как 120/208 В.

Если мы посчитаем ток через «нейтральный» провод, мы обнаружим, что он не равен нулю, даже при сбалансированном сопротивлении нагрузки. Закон Кирхгофа говорит нам, что токи, входящие и выходящие из узла между двумя нагрузками, должны быть нулевыми:

[латекс] I _ {\ text {load # 1}} + I _ {\ text {load # 2}} + I _ {\ text {нейтральный}} = 0A [/ latex]

[латекс] \ begin {align} I _ {\ text {нейтральный}} = & -I _ {\ text {load # 1}} — I _ {\ text {load # 2}} \\ = & — (83.33 A \ angle \ text {0 °}) — (83,33 A \ angle \ text {120 °}) \\ = & \ pmb {83,33 A \ angle \ text {240 °}} \ text {или} \ pmb { 83.33 A \ angle \ text {-120 °}} \ end {align} [/ latex]

Итак, мы обнаруживаем, что «нейтральный» провод имеет полный ток 83,33 А, как и каждый «горячий» провод.

Обратите внимание, что мы все еще передаем 20 кВт общей мощности двум нагрузкам, при этом «горячий» провод каждой нагрузки, как и раньше, выдерживает 83,33 А. При одинаковом количестве тока через каждый «горячий» провод мы должны использовать медные проводники одинакового сечения, поэтому мы не снизили стоимость системы по сравнению с системой с разделением фаз 120/240.Тем не менее, мы добились повышения безопасности, потому что общее напряжение между двумя «горячими» проводниками на 32 В ниже, чем было в системе с расщепленной фазой (208 В вместо 240 В).

Три источника напряжения вне фазы 120 °

Тот факт, что нейтральный провод пропускает ток 83,33 А, открывает интересную возможность: поскольку по нему в любом случае проходит ток, почему бы не использовать этот третий провод в качестве еще одного «горячего» проводника, запитав другой нагрузочный резистор третьим источником 120 В, имеющим фазу. угол 240 °? Таким образом, мы могли бы передать на больше мощности (еще 10 кВт) без необходимости добавления дополнительных проводников.Посмотрим, как это может выглядеть:

Рисунок 4.25. При фазировании третьей нагрузки под углом 120 ° к двум другим токи такие же, как и для двух нагрузок.

Полифазная схема

Эта схема, которую мы анализировали с тремя источниками напряжения, называется многофазной цепью . Префикс «поли» просто означает «более одного», как в « поли, теизм» (вера в более чем одно божество), « поли гон» (геометрическая форма, состоящая из нескольких отрезков линии: например, пятиугольник и шестиугольник ) и « поли атомный» (вещество, состоящее из нескольких типов атомов).Поскольку все источники напряжения находятся под разными фазовыми углами (в данном случае три разных фазовых угла), это схема « poly phase». В частности, это трехфазная цепь , которая преимущественно используется в крупных системах распределения электроэнергии.

Однофазная система

Давайте рассмотрим преимущества трехфазной системы электроснабжения перед однофазной системой с эквивалентным напряжением нагрузки и мощностью. Однофазная система с тремя нагрузками, подключенными напрямую параллельно, будет иметь очень высокий общий ток (83. 33 раза по 3, или 250 ампер.

Рисунок 4.26 Для сравнения, три нагрузки по 10 кВт в системе 120 В переменного тока потребляют 250 А.

Для этого потребуется медный провод сечением 3/0 ( — очень большой!), С плотностью около 510 фунтов на тысячу футов и со значительным ценником. Если бы расстояние от источника до нагрузки составляло 1000 футов, нам понадобилось бы более полутонны медного провода для выполнения этой работы.

Двухфазная система

С другой стороны, мы могли бы построить двухфазную систему с двумя нагрузками по 15 кВт, 120 В.

Рисунок 4.27. Система с расщепленными фазами потребляет половину тока 125 А при 240 В переменного тока по сравнению с системой на 120 В переменного тока.

Наш ток вдвое меньше того, который был при простой параллельной схеме, что является большим улучшением. Мы могли бы обойтись без использования медного провода калибра 2 с общей массой около 600 фунтов, из расчета около 200 фунтов на тысячу футов с тремя участками по 1000 футов каждый между источником и нагрузками. Тем не менее, мы также должны учитывать повышенную угрозу безопасности, связанную с наличием в системе 240 вольт, даже если каждая нагрузка получает только 120 вольт.В целом, существует большая вероятность поражения электрическим током.

Трехфазная система

Если сравнить эти два примера с нашей трехфазной системой (рис. Выше), преимущества очевидны. Во-первых, токи в проводниках немного меньше (83,33 ампер против 125 или 250 ампер), что позволяет использовать гораздо более тонкий и легкий провод. Мы можем использовать провод калибра 4 с плотностью около 125 фунтов на тысячу футов, что составит 500 фунтов (четыре участка по 1000 футов каждый) для нашей примерной схемы.Это обеспечивает значительную экономию затрат по сравнению с системой с разделением фаз, с дополнительным преимуществом, заключающимся в том, что максимальное напряжение в системе ниже (208 против 240).

Остается ответить на один вопрос: как вообще мы можем получить три источника переменного напряжения, фазовые углы которых разнесены точно на 120 °? Очевидно, что мы не можем отводить по центру обмотку трансформатора или генератора переменного тока, как это было в системе с расщепленной фазой, поскольку это может дать нам только формы волны напряжения, которые либо совпадают по фазе, либо не совпадают по фазе на 180 °. Возможно, мы могли бы придумать способ использования конденсаторов и катушек индуктивности для создания фазовых сдвигов на 120 °, но тогда эти фазовые сдвиги также будут зависеть от фазовых углов наших импедансов нагрузки (замена резистивной нагрузки емкостной или индуктивной нагрузкой изменится. все!).

Лучший способ получить необходимый сдвиг фаз — это генерировать его у источника: сконструировать генератор переменного тока (генератор переменного тока), обеспечивающий мощность таким образом, чтобы вращающееся магнитное поле проходило через три набора проволочных обмоток, каждая установите с интервалом 120 ° по окружности машины, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 4.28 (a) Однофазный генератор переменного тока, (b) Трехфазный генератор переменного тока.

Вместе шесть «полюсных» обмоток трехфазного генератора переменного тока соединены, чтобы образовать три пары обмоток, каждая пара вырабатывает переменное напряжение с фазовым углом 120 °, смещенным от любой из двух других пар обмоток. Межсоединения между парами обмоток (как показано для однофазного генератора переменного тока: перемычка между обмотками 1a и 1b) для простоты не показаны на чертеже трехфазного генератора.

В нашем примере схемы мы показали три источника напряжения, соединенных вместе в конфигурации «Y» (иногда называемой конфигурацией «звезда»), с одним выводом каждого источника, привязанным к общей точке (узлу, к которому мы прикрепили «нейтраль Дирижер). Обычный способ изобразить эту схему подключения — нарисовать обмотки в форме буквы «Y», как показано на рисунке ниже.

Рисунок 4.29. Y-образная конфигурация генератора.

Конфигурация «Y» — не единственный доступный нам вариант, но, вероятно, поначалу ее легче всего понять.Подробнее об этом мы поговорим позже в этой главе.

  • Однофазная система питания — это система, в которой имеется только один источник переменного напряжения (одна форма волны напряжения источника).
  • Система питания с разделением фаз и — это система, в которой есть два источника напряжения, сдвинутых по фазе на 180 ° друг от друга, которые питают две последовательно соединенные нагрузки. Преимуществом этого является возможность иметь более низкие токи в проводниках при сохранении низкого напряжения нагрузки по соображениям безопасности.
  • Многофазная система питания использует несколько источников напряжения, находящихся под разными углами фаз друг от друга (много «фаз» формы волны напряжения в работе). Многофазная система питания может обеспечивать большую мощность при меньшем напряжении с проводниками меньшего сечения, чем однофазные или двухфазные системы.
  • Источники сдвинутого по фазе напряжения, необходимые для многофазной системы питания, создаются в генераторах переменного тока с несколькими наборами обмоток проводов. Эти наборы обмоток расположены по окружности вращения ротора под желаемым углом (-ами).

Трехфазный генератор

Давайте возьмем схему трехфазного генератора переменного тока, изложенную ранее, и посмотрим, что происходит при вращении магнита.

Рисунок 4.30 Трехфазный генератор переменного тока

Фазовый сдвиг на 120 ° является функцией фактического сдвига угла поворота трех пар обмоток. Если магнит вращается по часовой стрелке, обмотка 3 будет генерировать свое пиковое мгновенное напряжение ровно 120 ° (вращения вала генератора) после обмотки 2, которое достигнет своего пика 120 ° после обмотки 1.Магнит проходит через каждую пару полюсов в разных положениях во вращательном движении вала. То, где мы решим разместить обмотки, будет определять величину фазового сдвига между формами сигналов переменного напряжения обмоток. Если мы сделаем обмотку 1 нашим «эталонным» источником напряжения для фазового угла (0 °), то обмотка 2 будет иметь фазовый угол -120 ° (запаздывание 120 ° или опережение 240 °), а обмотка 3 — угол -240 °. (или 120 ° вперед).

Чередование фаз

Эта последовательность фазовых сдвигов имеет определенный порядок.Для вращения вала по часовой стрелке порядок 1-2-3 (сначала обмотка 1 пика, затем обмотка 2, затем обмотка 3). Этот порядок повторяется, пока мы продолжаем вращать вал генератора.

Рисунок 4.31 Чередование фаз по часовой стрелке: 1-2-3.

Однако, если мы, , обратим вращения вала генератора переменного тока (повернем его против часовой стрелки), магнит пройдет мимо пар полюсов в противоположной последовательности. Вместо 1-2-3 у нас будет 3-2-1.Теперь форма сигнала обмотки 2 будет впереди на 120 ° впереди 1 вместо запаздывания, а 3 будет еще на 120 ° впереди 2.

Рисунок 4.32 Последовательность фаз при вращении против часовой стрелки: 3-2-1.

Порядок последовательностей сигналов напряжения в многофазной системе называется чередованием фаз или чередованием фаз . Если мы используем многофазный источник напряжения для питания резистивных нагрузок, чередование фаз не будет иметь никакого значения. Независимо от того, 1-2-3 или 3-2-1, значения напряжения и тока будут одинаковыми.Как мы вскоре увидим, есть некоторые применения трехфазного питания, которые зависят от того, имеет ли чередование фаз то или иное направление.

Детекторы чередования фаз

Поскольку вольтметры и амперметры были бы бесполезны для определения чередования фаз в действующей системе питания, нам нужен какой-то другой прибор, способный выполнять эту работу.

В одной оригинальной схеме используется конденсатор для введения фазового сдвига между напряжением и током, который затем используется для определения последовательности путем сравнения яркости двух индикаторных ламп на рисунке ниже.

Рис. 4.33. Детектор последовательности фаз сравнивает яркость двух ламп.

Две лампы имеют одинаковое сопротивление нити накала и мощность. Конденсатор рассчитан на то, чтобы иметь примерно такое же реактивное сопротивление на системной частоте, что и сопротивление каждой лампы. Если бы конденсатор был заменен резистором, равным сопротивлению ламп, две лампы светились бы с одинаковой яркостью, схема сбалансирована. Однако конденсатор вносит фазовый сдвиг между напряжением и током в третьей ветви цепи, равный 90 °.Этот фазовый сдвиг больше 0 °, но меньше 120 ° приводит к смещению значений напряжения и тока на двух лампах в соответствии с их фазовым сдвигом относительно фазы 3.

Обмен горячими проводами

Существует гораздо более простой способ изменить чередование фаз, чем реверсировать вращение генератора: просто поменять местами любые два из трех «горячих» проводов, идущих к трехфазной нагрузке.

Этот трюк станет более понятным, если мы еще раз посмотрим на последовательность фаз трехфазного источника напряжения:

1-2-3 вращение: 1-2-3-1-2-3-1-2-3-1-2-3-1-2-3.. .

3-2-1 вращение: 3-2-1-3-2-1-3-2-1-3-2-1-3-2-1. . .

То, что обычно называют чередованием фаз «1-2-3», можно также назвать «2-3-1» или «3-1-2», идя слева направо в числовой строке выше? Точно так же противоположное вращение (3-2-1) можно так же легко назвать «2-1-3» или «1-3-2».

Начиная с чередования фаз 3-2-1, мы можем попробовать все возможности для замены любых двух проводов за раз и посмотреть, что произойдет с результирующей последовательностью на рисунке ниже.

Рисунок 4.34. Все возможности перестановки любых двух проводов.

Независимо от того, какую пару «горячих» проводов из трех мы выберем для обмена, чередование фаз в конечном итоге меняется на противоположное (1-2-3 меняются на 2-1-3, 1-3-2 или 3-2. -1, все равнозначно).

  • Чередование фаз или чередование фаз — это порядок, в котором формы волны напряжения многофазного источника переменного тока достигают своих соответствующих пиков. Для трехфазной системы есть только две возможные последовательности фаз: 1-2-3 и 3-2-1, соответствующие двум возможным направлениям вращения генератора.
  • Чередование фаз не влияет на резистивные нагрузки, но влияет на несимметричные реактивные нагрузки, как показано в работе схемы детектора поворота фаз.
  • Чередование фаз можно изменить, поменяв местами любые два из трех «горячих» проводов, подающих трехфазное питание на трехфазную нагрузку.

Трехфазное соединение звездой (Y)

Первоначально мы исследовали идею трехфазных систем питания, соединив три источника напряжения вместе в так называемой конфигурации «Y» (или «звезда»).Эта конфигурация источников напряжения характеризуется общей точкой подключения, соединяющей одну сторону каждого источника.

Рисунок 4.35 Трехфазное соединение «Y» имеет три источника напряжения, подключенных к общей точке.

Если мы нарисуем схему, показывающую, что каждый источник напряжения представляет собой катушку с проводом (генератор переменного тока или обмотку трансформатора), и сделаем небольшую перестановку, конфигурация «Y» станет более очевидной на рисунке ниже.

Рисунок 4.36. Трехфазное четырехпроводное соединение «Y» использует «общий» четвертый провод.

Три проводника, идущие от источников напряжения (обмоток) к нагрузке, обычно называются линиями , , а сами обмотки обычно называются фазами , . В системе с Y-соединением нейтральный провод может быть или не быть (рисунок ниже) в точке соединения посередине, хотя это, безусловно, помогает облегчить потенциальные проблемы, если один из элементов трехфазной нагрузки выйдет из строя, как обсуждалось. ранее.

Рисунок 4.37 Трехфазное трехпроводное соединение «Y» не использует нейтральный провод.

Значения напряжения и тока в трехфазных системах

Когда мы измеряем напряжение и ток в трехфазных системах, нам нужно уточнить значение , где мы измеряем . Линейное напряжение означает величину напряжения, измеренного между любыми двумя линейными проводниками в сбалансированной трехфазной системе. В приведенной выше схеме линейное напряжение составляет примерно 208 вольт. Фазовое напряжение относится к напряжению, измеренному на любом одном компоненте (обмотка источника или сопротивление нагрузки) в сбалансированном трехфазном источнике или нагрузке.Для схемы, показанной выше, фазное напряжение составляет 120 вольт. Термины , линейный ток, и , фазный ток, следуют той же логике: первый относится к току через любой один линейный проводник, а второй — к току через любой один компонент.

Источники и нагрузки, подключенные по схеме Y, всегда имеют линейные напряжения выше фазных, а линейные токи равны фазным токам. Если источник или нагрузка, подключенные по схеме Y, сбалансированы, линейное напряжение будет равно фазному напряжению, умноженному на квадратный корень из 3:

.

Для цепей «Y»:

[латекс] \ begin {align} \ tag {4.1} \ text {E} _ {\ text {line}} & = \ sqrt {3} \ text {E} _ {\ text {phase}} \\ \ text {I} _ {\ text {line}} & = \ text {I} _ {\ text {phase}} \ end {align} [/ latex]

Однако конфигурация «Y» не единственная допустимая для соединения трехфазного источника напряжения или элементов нагрузки.

Трехфазная конфигурация, треугольник (Δ)

Другая конфигурация известна как «Дельта» из-за ее геометрического сходства с одноименной греческой буквой (Δ). Обратите внимание на полярность каждой обмотки на рисунке ниже.

Рисунок 4.38 Трехфазное, трехпроводное соединение Δ не имеет общего.

На первый взгляд кажется, что три таких источника напряжения могут вызвать короткое замыкание, электроны текут по треугольнику, и ничто иное, как внутренний импеданс обмоток, сдерживает их. Однако из-за фазовых углов этих трех источников напряжения это не так.

Закон Кирхгофа о напряжении при соединении треугольником

Одной из быстрых проверок этого является использование закона Кирхгофа по напряжению, чтобы увидеть, равны ли три напряжения вокруг контура нулю.Если они это сделают, тогда не будет доступного напряжения для проталкивания тока вокруг этого контура и, следовательно, не будет циркулирующего тока. Начиная с верхнего витка и двигаясь против часовой стрелки, наше выражение KVL выглядит примерно так:

[латекс] (120 \ text {V} \ angle \ text {0 °}) + (120 \ text {V} \ angle \ text {240 °}) + (120 \ text {V} \ angle \ text { 120 °}) [/ латекс]

Все равно нулю?

Да!

В самом деле, если мы сложим эти три векторные величины вместе, они в сумме дадут ноль.Еще один способ проверить тот факт, что эти три источника напряжения могут быть соединены вместе в петлю без возникновения циркулирующих токов, — это разомкнуть петлю в одной точке соединения и рассчитать напряжение на разрыве:

Рисунок 4.39 Напряжение в открытом состоянии Δ должно быть нулевым.

Начиная с правой обмотки (120 В 120 °) и двигаясь против часовой стрелки, наше уравнение KVL выглядит следующим образом:

[латекс] (120 \ text {V} \ angle \ text {120 °}) + (120 \ text {V} \ angle \ text {0 °}) + (120 \ text {V} \ angle \ text { 240 °}) + \ text {E} _ {\ text {break}} = 0 [/ latex]

[латекс] 0 + \ text {E} _ {\ text {break}} = 0 [/ латекс]

[латекс] \ text {E} _ {\ text {break}} = 0 [/ латекс]

Разумеется, на разрыве будет нулевое напряжение, что говорит нам о том, что ток не будет циркулировать в треугольной петле обмоток, когда это соединение будет выполнено.

Установив, что трехфазный источник напряжения, подключенный по схеме Δ, не сгорит до резкости из-за циркулирующих токов, переходим к его практическому использованию в качестве источника питания в трехфазных цепях. Поскольку каждая пара линейных проводов подключается непосредственно к одной обмотке в цепи Δ, линейное напряжение будет равно фазному напряжению. И наоборот, поскольку каждый линейный проводник присоединяется к узлу между двумя обмотками, линейный ток будет векторной суммой двух соединяемых фазных токов.Неудивительно, что результирующие уравнения для Δ-конфигурации выглядят следующим образом:

Для цепей Δ («Дельта»):

[латекс] \ begin {align} \ tag {4.2} \ text {E} _ {\ text {line}} & = \ text {E} _ {\ text {phase}} \\ \ text {I} _ {\ text {line}} & = \ sqrt {3} \ text {I} _ {\ text {phase}} \ end {align} [/ latex]

Анализ цепи примера соединения треугольником

Давайте посмотрим, как это работает на примере схемы: (Рисунок ниже)

Когда каждое сопротивление нагрузки получает 120 В от соответствующей фазной обмотки источника, ток в каждой фазе этой цепи будет 83.33 ампера:

[латекс] I \: = \ frac {P} {E} [/ латекс]

[латекс] I \: = \ frac {10 кВт} {120 В} [/ латекс]

[латекс] \ pmb {I = 83.33A} \ text {(для каждого нагрузочного резистора и обмотки источника)} [/ latex]

[латекс] \ text {I} _ {\ text {line}} = √3 \ text {I} _ {\ text {phase}} [/ latex]

[латекс] \ text {I} _ {\ text {line}} = √3 (83,33 A) [/ латекс]

[латекс] \ pmb {\ text {I} _ {\ text {line}} = 144,34 A} [/ латекс]

Преимущества трехфазной системы Delta

Таким образом, ток каждой линии в этой трехфазной системе питания равен 144.34 ампера, что значительно больше, чем линейные токи в системе с Y-соединением, которую мы рассматривали ранее. Можно задаться вопросом, не потеряли ли мы все преимущества трехфазного питания здесь, учитывая тот факт, что у нас такие большие токи в проводниках, что требует более толстого и более дорогого провода. Ответ — нет. Хотя для этой схемы потребуются три медных проводника калибра 1 (на расстоянии 1000 футов между источником и нагрузкой это составляет чуть более 750 фунтов меди для всей системы), это все же меньше, чем 1000+ фунтов меди, необходимых для Однофазная система, обеспечивающая одинаковую мощность (30 кВт) при одинаковом напряжении (120 В между проводниками).

Одним из явных преимуществ системы с Δ-подключением является отсутствие нейтрального провода. В системе с Y-соединением нейтральный провод был необходим на случай, если одна из фазных нагрузок выйдет из строя (или отключится), чтобы не допустить изменения фазных напряжений на нагрузке. Это не обязательно (или даже возможно!) В схеме с Δ-соединением. Когда каждый элемент фазы нагрузки напрямую подключен к соответствующей обмотке фазы источника, фазное напряжение будет постоянным независимо от обрывов в элементах нагрузки.

Возможно, самым большим преимуществом источника с подключением по схеме Δ является его отказоустойчивость. Одна из обмоток трехфазного источника, подключенного по схеме Δ, может размыкаться при отказе (рисунок ниже) без влияния на напряжение или ток нагрузки!

Рис. 4.40. Даже при отказе обмотки источника напряжение в сети все еще равно 120 В, а напряжение фазы нагрузки по-прежнему составляет 120 В. Единственная разница заключается в дополнительном токе в оставшихся обмотках рабочего источника.

Единственным последствием разрыва обмотки источника для источника, подключенного по схеме Δ, является увеличение фазного тока в остальных обмотках.Сравните эту отказоустойчивость с системой с Y-соединением и обмоткой с открытым источником на рисунке ниже.

Рисунок 4.41. Разомкнутая обмотка источника «Y» уменьшает вдвое напряжение на двух нагрузках подключенной нагрузки Δ.

При Δ-подключенной нагрузке два сопротивления испытывают пониженное напряжение, в то время как одно остается при исходном линейном напряжении, 208. Нагрузка, подключенная по схеме Y, постигает еще худшую судьбу (рисунок ниже) с таким же отказом обмотки в схеме с Y-подключением. источник.

Рисунок 4.42 Обмотка с открытым истоком системы «Y-Y» снижает вдвое напряжение на двух нагрузках и полностью теряет одну нагрузку.

В этом случае два сопротивления нагрузки испытывают пониженное напряжение, а третье полностью теряет напряжение питания! По этой причине источники с Δ-соединением предпочтительнее для надежности. Однако, если необходимы двойные напряжения (например, 120/208) или предпочтительны для более низких линейных токов, предпочтительной конфигурацией являются системы с Y-соединением.

  • Проводники, подключенные к трем точкам трехфазного источника или нагрузки, называются линиями .
  • Три компонента, составляющие трехфазный источник или нагрузку, называются фазами .
  • Линейное напряжение — это напряжение, измеренное между любыми двумя линиями в трехфазной цепи.
  • Фазовое напряжение — это напряжение, измеренное на отдельном компоненте трехфазного источника или нагрузки.
  • Линейный ток — это ток, проходящий через любую линию между трехфазным источником и нагрузкой.
  • Фазный ток — это ток через любой компонент, содержащий трехфазный источник или нагрузку.
  • В симметричных Y-цепях линейное напряжение равно фазному напряжению, умноженному на квадратный корень из 3, а линейный ток равен фазному току.
  • Для цепей «Y»:

[латекс] \ text {E} _ {\ text {line}} = \ sqrt {3} \ text {E} _ {\ text {phase}} [/ latex]

[латекс] \ text {I} _ {\ text {line}} = \ text {I} _ {\ text {phase}} [/ latex]

  • В симметричных схемах Δ линейное напряжение равно фазному напряжению, а линейный ток равен фазному току, умноженному на квадратный корень из 3.
  • Для цепей Δ («треугольник»):

[латекс] \ text {E} _ {\ text {line}} = \ text {E} _ {\ text {phase}} [/ latex]

[латекс] \ text {I} _ {\ text {line}} = \ sqrt {3} \ text {I} _ {\ text {phase}} [/ latex]

  • Трехфазные источники напряжения с Δ-соединением обеспечивают большую надежность в случае выхода из строя обмотки, чем источники с трехфазным соединением. Однако источники с соединением по схеме Y могут выдавать такое же количество энергии при меньшем линейном токе, чем источники с соединением по схеме Δ.

15.S: Цепи переменного тока (Резюме) — Physics LibreTexts

Ключевые термины

Уравнение
переменный ток ток, синусоидально колеблющийся во времени с фиксированной частотой
напряжение переменного тока напряжение, синусоидально колеблющееся во времени с фиксированной частотой
переменный ток (ac) Поток электрического заряда, который периодически меняет направление
средняя мощность среднее по времени мгновенной мощности за один цикл
ширина полосы диапазон угловых частот, в которых средняя мощность больше половины максимального значения средней мощности
емкостное реактивное сопротивление Противодействие конденсатора изменению тока
постоянный ток (dc) поток электрического заряда только в одном направлении
импеданс переменный ток аналог сопротивления в цепи постоянного тока, который измеряет совокупное влияние сопротивления, емкостного реактивного сопротивления и индуктивного реактивного сопротивления
индуктивное сопротивление Противодействие катушки индуктивности изменению тока
фазовый угол величина, на которую напряжение и ток не совпадают по фазе друг с другом в цепи
Коэффициент мощности величина, на которую мощность, передаваемая в цепи, меньше теоретического максимума цепи из-за того, что напряжение и ток не совпадают по фазе
добротность безразмерная величина, описывающая резкость пика полосы пропускания; высокая добротность — острый или узкий пик резонанса
резонансная частота частота, при которой амплитуда тока максимальна, и цепь будет колебаться, если не будет управляться источником напряжения
действующее значение тока среднеквадратичное значение текущего
действующее напряжение среднеквадратичное значение напряжения
понижающий трансформатор трансформатор, понижающий напряжение и увеличивающий ток
повышающий трансформатор трансформатор, повышающий напряжение и понижающий ток
трансформатор устройство, преобразующее напряжение из одного значения в другое с помощью индукции
уравнение трансформатора , показывающее, что отношение вторичного напряжения к первичному в трансформаторе равно отношению количества витков в их обмотках

Ключевые уравнения

Напряжение переменного тока \ (\ Displaystyle v = V_0sinωt \)
Переменный ток \ (\ Displaystyle я = I_0sinωt \)
емкостное реактивное сопротивление \ (\ Displaystyle \ гидроразрыва {V_0} {I_0} = \ гидроразрыва {1} {ωC} = X_C \)
действующее напряжение \ (\ Displaystyle V_ {rms} = \ frac {V_0} {\ sqrt {2}} \)
действующий ток \ (\ Displaystyle I_ {rms} = \ frac {I_0} {\ sqrt {2}} \)
индуктивное сопротивление \ (\ Displaystyle \ гидроразрыва {V_0} {I_0} = ωL = X_L \)
Фазовый угол цепи последовательного RLC \ (\ Displaystyle ϕ = загар ^ {- 1} \ гидроразрыва {X_L − X_C} {R} \)
Вариант закона Ома для переменного тока \ (\ Displaystyle I_0 = \ гидроразрыва {V_0} {Z} \)
Импеданс цепи серии RLC \ (\ Displaystyle Z = \ sqrt {R ^ 2 + (X_L − X_C) ^ 2} \)
Средняя мощность, связанная с элементом схемы \ (\ Displaystyle P_ {ave} = \ frac {1} {2} I_0V_0cosϕ \)
Средняя мощность, рассеиваемая резистором \ (\ Displaystyle P_ {ave} = \ frac {1} {2} I_0V_0 = I_ {rms} V_ {rms} = I ^ 2_ {rms} R \)
Резонансная угловая частота контура \ (\ Displaystyle ω_0 = \ sqrt {\ frac {1} {LC}} \)
Добротность схемы \ (\ Displaystyle Q = \ гидроразрыва {ω_0} {Δω} \)
Добротность схемы по параметрам схемы \ (\ Displaystyle Q = \ гидроразрыва {ω_0L} {R} \)
Уравнение трансформатора с напряжением \ (\ displaystyle \ frac {V_S} {V_P} = \ frac {N_S} {N_P} \)
Уравнение трансформатора с током \ (\ Displaystyle I_S = \ frac {N_P} {N_S} I_P \)

Сводка

15.2 источника переменного тока

  • Постоянный ток (dc) относится к системам, в которых напряжение источника постоянно.
  • Переменный ток (ac) относится к системам, в которых напряжение источника периодически изменяется, особенно синусоидально.
  • Источник напряжения системы переменного тока выдает напряжение, которое рассчитывается на основе времени, пикового напряжения и угловой частоты.
  • В простой схеме ток определяется делением напряжения на сопротивление.Переменный ток рассчитывается с использованием пикового тока (определяемого делением пикового напряжения на сопротивление), угловой частоты и времени.

15.3 Простые цепи переменного тока

  • Для резисторов сквозной ток и напряжение совпадают по фазе.
  • Для конденсаторов мы обнаружили, что когда на конденсатор подается синусоидальное напряжение, напряжение следует за током на одну четверть цикла. Поскольку конденсатор может останавливать ток при полной зарядке, он ограничивает ток и предлагает другую форму сопротивления переменному току, называемую емкостным реактивным сопротивлением, которое измеряется в омах.
  • Для катушек индуктивности в цепях переменного тока мы обнаруживаем, что когда на индуктор подается синусоидальное напряжение, оно опережает ток на одну четверть цикла.
  • Противодействие катушки индуктивности изменению тока выражается как тип реактивного сопротивления переменного тока. Это индуктивное реактивное сопротивление, которое измеряется в омах, изменяется в зависимости от частоты источника переменного тока.

15.4 Цепи серии RLC с AC

  • Последовательная цепь RLC представляет собой последовательную комбинацию резистора, конденсатора и индуктора через источник переменного тока.
  • Одинаковый ток протекает через каждый элемент последовательной цепи RLC во все моменты времени.
  • Сопротивлением в цепи постоянного тока является импеданс, который измеряет комбинированное воздействие резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности. Максимальный ток определяется версией закона Ома для переменного тока.
  • Импеданс измеряется в омах и определяется с помощью сопротивления, емкостного и индуктивного сопротивления.

15.5 Питание в цепи переменного тока

  • Средняя мощность переменного тока определяется путем умножения действующего значения тока и напряжения.
  • Закон Ома для среднеквадратичного значения переменного тока получается делением среднеквадратичного напряжения на полное сопротивление.
  • В цепи переменного тока существует фазовый угол между напряжением источника и током, который можно найти, разделив сопротивление на импеданс.
  • Средняя мощность, подаваемая в цепь RLC , зависит от фазового угла.
  • Коэффициент мощности составляет от –1 до 1.

15,6 Резонанс в цепи переменного тока

  • На резонансной частоте индуктивное реактивное сопротивление равно емкостному реактивному сопротивлению.
  • График зависимости средней мощности от угловой частоты для цепи RLC имеет пик, расположенный на резонансной частоте; резкость или ширина пика известна как ширина полосы.
  • Ширина полосы связана с безразмерной величиной, называемой добротностью.Высокое значение коэффициента качества — это острый или узкий пик.

15,7 Трансформаторы

  • Электростанции передают высокое напряжение при малых токах для достижения более низких омических потерь в многокилометровых линиях передачи.
  • Трансформаторы
  • используют индукцию для преобразования напряжения из одного значения в другое.
  • Для трансформатора напряжения на первичной и вторичной катушках или обмотках связаны уравнением трансформатора.
  • Токи в первичной и вторичной обмотках связаны количеством первичных и вторичных петель или витков в обмотках трансформатора.
  • Повышающий трансформатор увеличивает напряжение и снижает ток, тогда как понижающий трансформатор снижает напряжение и увеличивает ток.

Авторы и авторство

Сэмюэл Дж. Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойола Мэримаунт) и Билл Мобс со многими авторами. Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

Как измерить ток с помощью датчиков тока

В этой статье мы обсудим, как измеряется электрический ток, применительно к приложениям сбора данных (DAQ) сегодня, с достаточной детализацией, чтобы вы:

  • См. , какие датчики и преобразователи тока доступны сегодня
  • Изучите основы точного измерения тока
  • Понимать , как различные датчики применяются в приложениях для измерения тока

Готовы начать? Погнали!

Введение

Как и напряжение, ток может быть переменным (AC) или постоянным (DC).Электрический ток — это сила или скорость протекания электрического заряда. Подобно измерению напряжения, нам иногда нужно измерять очень малые токи, то есть в диапазоне микроампер, а в других случаях нам может потребоваться измерить очень большие токи в тысячи ампер.

Для реализации этого широкого диапазона возможностей Dewesoft предлагает множество преобразователей и датчиков тока, которые имеют выходное напряжение или ток, совместимые с одним из преобразователей сигнала напряжения , доступных для нашего оборудования для тестирования сбора данных.

Системы сбора данных Dewesoft могут измерять электрические свойства всех основных типов, включая напряжение, ток и т. Д. Эта комбинация датчика и формирователя сигнала плавно преобразует широкий диапазон токов в выходной сигнал низкого уровня, который может быть оцифрован для отображения, хранения и анализа.

Но какой датчик выбрать? Цель этой статьи — описать различные типы доступных датчиков тока, их плюсы и минусы, а также с какими приложениями каждый тип справляется лучше всего.

Что такое электрический ток?

Как упоминалось выше, ток — это сила или скорость протекания электрического заряда. В системах постоянного тока ток течет в одном направлении, иначе говоря, «однонаправленно». Обычные источники постоянного тока включают батареи и солнечные элементы.

Переменный и постоянный ток

В системах переменного тока ток меняет направление на заданную частоту. В наших офисах и дома у нас есть сеть переменного тока с частотой 50 или 60 Гц (в зависимости от вашей страны).Этот переменный ток обычно является синусоидальным (например, в форме синусоидальной волны).

Наиболее типичным источником переменного тока является местная электростанция. Ток, создаваемый фотоэлектрическими элементами, является постоянным и должен быть преобразован в переменный, чтобы обеспечить питание наших домов. То же самое и с ИБП, или с системой резервного питания от компьютерных батарей — энергия накапливается в батарее и должна быть преобразована в переменный ток, чтобы обеспечивать электроэнергией дом.

Переменный ток также используется несинусоидальным образом для модуляции информации в цепи, например, в радиосигналах и передаче звука.

Типовой звуковой сигнал

В Международной системе единиц (СИ) для обозначения силы тока используется ампер, который обычно сокращается до слова «амперы» и обозначается символом A.

Current также часто пишется с буквой I. Это восходит к французской фразе tensité de courant («сила тока» на английском языке). И A, и I являются допустимыми сокращениями для тока.

Переменный ток и постоянный ток часто сокращенно обозначают как AAC и ADC соответственно.

Один ампер равен одному кулону электрического заряда, проходящего мимо заданного места за одну секунду (один кулон содержит примерно 6,242 × 1018 электронов).

Ток всегда создает магнитное поле. Чем сильнее ток, тем сильнее поле. Измеряя это поле с помощью различных методов: эффекта Холла, индукции или магнитного потока, мы можем измерить поток электронов (ток) в электрической цепи.

Как мы можем измерить ток?

Поскольку ток всегда создает магнитное поле, существуют датчики на эффекте Холла и другие датчики, которые позволяют нам измерять это поле и тем самым измерять ток.

Также можно подключить шунтирующий резистор в самой цепи и напрямую измерять ток, как в классическом амперметре и токовом шунте. Мы рассмотрим оба метода в следующих разделах.

Датчики тока с разомкнутым контуром и замкнутым контуром

Возможно, вы слышали о датчиках тока разомкнутого и замкнутого контура. Какие отличия?

Датчики тока с разомкнутым контуром дешевле, чем с замкнутым контуром, например, с датчиками тока с нулевым потоком.Они состоят из датчика Холла, установленного в зазоре магнитопровода. Выходной сигнал датчика Холла усиливается и измеряет поле, создаваемое током, без какого-либо контакта с ним. Это обеспечивает гальваническую развязку между цепью и датчиком.

Датчик тока без обратной связи

Некоторые датчики тока без обратной связи имеют компенсационную электронику, которая помогает компенсировать дрейф, вызванный изменениями температуры окружающей среды. По сравнению с датчиками с обратной связью, датчики с обратной связью меньше и дешевле.Они имеют низкие требования к мощности и могут использоваться для измерения как переменного, так и постоянного тока. В то же время они не так точны, как их собратья с замкнутым контуром: они подвержены насыщению и обеспечивают низкую температурную компенсацию и помехозащищенность.

Датчики тока с обратной связью используют схему управления с обратной связью для обеспечения выхода, пропорционального входу. По сравнению с датчиками без обратной связи, эта конструкция с обратной связью с обратной связью по своей сути обеспечивает повышенную точность и линейность, а также лучшую компенсацию температурного дрейфа и устойчивость к шумам.

Датчик тока с обратной связью

Для датчиков с разомкнутым контуром дрейф, вызванный температурой, или любые нелинейности в датчике вызовут ошибку. С другой стороны, датчики с обратной связью используют катушку, которая активно приводится в действие за счет создания магнитного поля, которое противодействует полю проводника тока. Это «замкнутый контур», который обеспечивает повышенную точность и характеристики насыщения.

Так что лучше? Это полностью зависит от приложения. Более низкие требования к стоимости, размеру и мощности делают датчики тока без обратной связи очень популярными.Это отчасти компенсируется тем фактом, что их чувствительность к насыщению означает, что они должны быть «завышены» в некоторых приложениях, чтобы избежать этой проблемы.

Датчики тока

с замкнутым контуром являются явным фаворитом в приложениях, требующих максимальной точности и устойчивости к насыщению, или которые используются в средах с большими экстремальными температурами или электрическими помехами.

Датчики тока без обратной связи используются в таких приложениях, как:

  • Цепи с батарейным питанием (в связи с низким энергопотреблением)
  • Приводные системы, в которых точность крутящего момента не должна быть высокой
  • Измерение тока вентилятора и насоса
  • Сварочные аппараты
  • Системы управления батареями
  • Регулируемые приводы
  • Применение источников бесперебойного питания

Датчики тока с обратной связью используются в таких приложениях, как:

  • Приводы с регулируемой скоростью (когда точность и линейность имеют первостепенное значение)
  • Сервоуправление
  • Максимальная токовая защита
  • Датчики замыкания на землю
  • Промышленные приводы постоянного и переменного тока
  • Управление роботом
  • Приложения для измерения энергии

Как и для любого датчика, желаемый конечный результат должен быть определяющим фактором при выборе типа датчика.

Приложения для измерения тока

Как фундаментальный компонент электричества, ток и точное измерение необходимы в бесчисленных приложениях. Вы можете представить себе энергетическую компанию, не знающую, сколько ампер она вырабатывает? Или что они не будут знать, сколько энергии потребляют их клиенты?

Это, конечно, абсурд. Но есть миллионы других целей и требований для текущего измерения. Фактически, эти требования можно разделить на разомкнутый контур или замкнутый контур .

Обратите внимание, что это не следует путать с датчиками открытого или закрытого контура , как описано в предыдущем разделе. Здесь мы говорим о самом текущем измерительном приложении как о разомкнутом или замкнутом контуре.

В приложении для измерения тока с замкнутым контуром нам нужно знать ток, потому что нам нужно контролировать его в реальном времени . Приложения включают:

  • Компоненты, в которых ток должен быть ограничен до определенного уровня, e.g., импульсные источники питания и зарядные устройства, и это лишь некоторые из них.
  • Функции автоматического отключения критических систем в зависимости от текущего потребления.
  • Электромагнитные клапаны с регулируемым током, используемые в автомобилях, самолетах и ​​т. Д.
  • Усилитель мощности смещает регулятор тока.
  • И многое другое.

В приложениях для измерения тока с разомкнутым контуром нет необходимости в управлении в реальном времени, но нам нужно знать текущее значение для различных целей, в том числе:

  • Исследования и разработки электродвигателей в автомобилях, поездах, потребительских товарах и т. Д.
  • Потребление энергии для получения дохода.
  • Проверка работоспособности приводов, используемых в самолетах, ракетах и ​​т. Д.
  • Измерение подачи и потребления электроэнергии в электропоездах, а также в третьем рельсе и цепных сетях, питающих их.
  • Приложения качества электроэнергии как для производителей, так и для потребителей энергии.
  • Буквально миллионы приложений в исследованиях, производстве, автомобилестроении, аэрокосмической промышленности, военном деле, здравоохранении, образовании, промышленной автоматизации и т. Д.

Типы основных датчиков тока

Таким образом, для этих различных методов доступны различные датчики тока и преобразователи тока, каждый из которых адаптирован к среде измерения, а также к диапазону тока, который должен быть измерен. Например, требования к измерению микроампер (мкА) сильно отличаются от требований, предъявляемых к измерению тысяч ампер. Мы рассмотрим каждый тип датчика и опишем его принцип действия, а также его применение.

Шунт Эффект Холла CT Rogowski нулевой поток
Тип подключения Прямой Косвенный Косвенный Косвенный Косвенный
Текущий переменного и постоянного тока переменного и постоянного тока AC AC переменного и постоянного тока
Точность Высокая Средний Средний Низкая Высокая
Диапазон Низкая Средний Высокая Средний Высокая
Выколотка Низкий Средний Средний Высокая Низкий
Изоляция 1) Есть Есть Есть Есть

1) Шунты могут быть изолированы через внутренний или внешний формирователь сигнала, но они не изолированы по своей сути

Как упоминалось ранее, существует два основных метода измерения тока:

  • При прямом контакте с током (шунт / амперметр)
  • Путем измерения электромагнитного поля или потока тока

Наиболее распространенный способ измерения тока — это подключение амперметра (измеритель для измерения тока) или шунтирующего резистора последовательно со схемой.Амперметр или шунт амперметра на самом деле не более чем высокоточный резистор. Когда мы помещаем в цепь прецизионный резистор, на ней происходит падение напряжения. Выходной сигнал шунтирующего датчика измеряется системой сбора данных, которая применяет закон Ома для определения силы тока, протекающей по цепи.

Обратите внимание, что максимальный диапазон тока, который может измерять данный амперметр, ограничен номиналом его резистора. Поэтому обычной практикой является добавление дополнительного шунтирующего резистора параллельно для увеличения максимального диапазона измерений нашего испытательного оборудования.

Это ограничение является причиной того, что прямое соединение с электрическими проводниками цепи более широко используется в приложениях с низким током, но редко в приложениях с высоким током, где гораздо более распространены косвенные измерительные датчики, такие как токовые клещи и гибкие катушки.

Измерение тока шунта

При подключении низкоомного резистора параллельно цепи ток протекает через шунтирующий резистор -R- и вызывает падение напряжения.

Типовое подключение для измерения шунта в простой цепи

Мы можем измерить это падение и применить закон Ома для расчета тока.

Графическое представление закона Ома

Закон

Ома описывает взаимосвязь между напряжением (В), током (I) и сопротивлением (R). Если мы знаем два из трех из них, мы можем легко вычислить третье с помощью простой арифметики. На диаграмме выше показаны три способа выражения закона Ома:

I = V / R OR V = IR OR R = V / I

Итак, если мы знаем напряжение (падение) и сопротивление, мы можем рассчитать ток, используя I = V / R.

Шунтирующий резистор следует выбирать для соответствующего диапазона напряжения и тока, потому что слишком высокое сопротивление повлияет на измерение, а также приведет к потере энергии и искажению измерения по мере нагрева резистора. Эта потеря энергии равна:

I2 * R

Кроме того, важным фактором является точность резистора, так как это напрямую влияет на точность самого измерения.

Dewesoft DSIi-10A Токовый шунт

Dewesoft предлагает несколько токовых шунтов компактного размера, каждый из которых имеет внутри свой собственный резистор и предназначен для измерения различных диапазонов тока.Эти шунты были спроектированы так, чтобы оказывать наименьшее влияние на саму цепь.

Адаптеры

DSI можно подключить практически ко всем устройствам сбора данных Dewesoft. Изолированные аналоговые входы усилителей Dewesoft являются важным фактором в обеспечении точных измерений, поскольку шунт подключается непосредственно к измеряемой цепи, а изоляция между цепью и измерительной системой всегда важна. Изолированные входы означают, что вы можете разместить свой шунт на стороне низкого или высокого уровня схемы и не беспокоиться о контуре заземления или об ошибках измерения синфазного сигнала .


Снова принимая во внимание закон Ома и взаимосвязанный характер напряжения, тока и сопротивления, становится абсолютно ясно, что система сбора данных должна иметь возможность выполнять очень точное измерение напряжения и сопротивления, чтобы производить точное измерение тока.

IOLITE STG со встроенным токовым шунтом

Некоторые формирователи сигналов Dewesoft имеют встроенный шунт для измерения малых токов . Возьмем, к примеру, формирователь сигналов STG серии IOLITE и IOLITEd для сбора данных.Этот модуль является универсальным, что означает, что он может работать с широким спектром датчиков и типов входов.

Например, он может работать с тензодатчиками в конфигурациях полного моста, полумоста и четверти моста, напряжения до 50 В, потенциометрических датчиков и токов до 20 мА . Кроме того, адаптеры серии DSI могут использоваться для работы с термопарами, датчиками RTD, датчиками положения LVDT, напряжениями до 200 В, токами до 5 А, акселерометрами IEPE и т. Д.

Система сбора данных IOLITE с различными модулями
(6xSTG с 6 универсальными аналоговыми входами в первых двух слотах)

IOLITE 6xSTG имеет шесть дифференциальных входов с защитой от перенапряжения и питанием датчика от каждого из его универсальных входов и частотой дискретизации до 20 kS / s / ch.

Для измерения тока он имеет встроенный шунтирующий резистор 50 Ом , который можно использовать в программном обеспечении, что позволяет инженерам измерять ток до 2 мА или 20 мА по выбору пользователя.

Шасси

IOLITE доступны в настольной модели «IOLITEs», которая поддерживает до 8 многоканальных модулей (см. Рисунок выше). Для стационарной установки существует модель «ИОЛИТЕР», предназначенная для стандартной установки в 19-дюймовую стойку. В данной модели 12 слотов для модулей:

ИОЛИТЕР, стоечная модель

Обе модели IOLITE оснащены источниками питания с двойным резервированием для надежной работы в критических приложениях.У них также есть две параллельные шины EtherCAT. Основная шина используется для получения буферизованных данных на полной скорости на жесткий диск ПК, на котором установлено программное обеспечение DEWESoft X. Вторичная шина в основном используется для передачи данных с малой задержкой в ​​реальном времени в любую стороннюю систему управления на основе EtherCAT.

IOLITE — это уникальная система сбора данных, которая объединяет миры управления в реальном времени и высокоскоростного сбора данных, объединяя их в одном надежном приборе.

Измерение электромагнитного поля или потока тока

Поскольку ток всегда создает магнитное поле, пропорциональное величине тока, мы можем измерить это поле с помощью различных датчиков и, таким образом, измерить ток.

Теперь давайте рассмотрим некоторые из наиболее распространенных датчиков и преобразователей тока, их основные принципы работы и способы их наилучшего использования.

Измерение датчика эффекта Холла

Принцип действия датчиков

на эффекте Холла основан на измерении магнитных полей. В 1879 году, за двадцать лет до открытия электрона, американский физик Эдвин Холл заметил, что, когда ток течет по проводнику, электроны движутся по прямой линии. Однако когда этот проводник подвергается воздействию магнитного поля, на него действует сила Лоренца, и путь электронов искривляется.

Кроме того, когда электроны выталкиваются больше к одной стороне проводника, чем к другой, создается разность потенциалов между двумя сторонами проводника. Холл заметил, что эта разность потенциалов прямо и линейно пропорциональна силе магнитного поля.

Эта разность потенциалов, измеренная между сторонами (или «плоскостями») проводника, называется напряжением Холла .

Эффект Холла был адаптирован для тысяч приложений, включая бесконтактные переключатели, схемы управления скоростью двигателя, тахометры, датчики LVDT и даже в качестве датчика уровня топлива в автомобилях.Но мы остановимся на его применении именно с датчиками тока.

Типовой датчик тока на эффекте Холла

Токовые клещи

на эффекте Холла работают, пропуская провод через открытый сердечник. Таким образом, они обеспечивают бесконтактный метод измерения переменного и постоянного тока. Им требуется очень мало энергии, поэтому они могут питаться напрямую от предварительного усилителя SIRIUS с разъемом DSUB9. Никакого дополнительного источника питания не требуется.

Они не так точны, как токоизмерительные клещи или преобразователи с нулевым магнитным потоком, но они предлагают гораздо более широкий диапазон измерений.

Датчики на эффекте Холла

доступны в вариантах с разомкнутым и замкнутым контуром. Датчики с замкнутым контуром добавляют компенсационную обмотку и улучшают бортовую обработку сигнала, что делает их более точными, чем их аналоги с разомкнутым контуром.

DS-ЗАЖИМ-150DC DS-ЗАЖИМ-150DCS DS-ЗАЖИМ-1800DC
Тип Датчик Холла Датчик Холла Датчик Холла
Диапазон 200 А постоянного тока или 150 А переменного тока, среднеквадратичное значение 290 А постоянного тока или 150 А переменного тока, среднеквадратичное значение 1800 А постоянного или переменного тока, среднеквадратичное значение
Ширина бренда от 0 до 100 кГц от 0 до 100 кГц от 0 до 20 кГц
Точность 1% + 2 мА 1% + 2 мА 0 — 1000 А: ± 2.5% от показаний ± 0,5 A
1000 — 1500 A: ± 3,5% от показаний
1500 — 1800 A: ± 5% от показаний
Чувствительность 20 мВ / А 20 мВ / А 1 мВ / А
Разрешение ± 1 мА ± 1 мА ± 1 мА
Возможность перегрузки 500 А постоянного тока (1 мин) 500 А постоянного тока (1 мин) 2000 А постоянного тока (1 мин)
TEDS Полностью поддерживается Полностью поддерживается Полностью поддерживается
Размеры 205 мм x 60 мм x 15 мм
(отверстие под зажим d = 32 мм)
106 мм x 100 мм x 25 мм
(отверстие под зажим d = 25 мм)
205 мм x 60 мм x 15 мм
(отверстие под зажим d = 32 мм)

Датчики тока на эффекте Холла марки Dewesoft

DS-CLAMP 150DC и 150DCS могут быть подключены напрямую к усилителю Sirius® LV или Sirius® HS-LV с помощью разъема DSUB9.DS-CLAMP-1800DC может быть подключен напрямую ко всем усилителям DEWESoft® с разъемом DSUB9 (например, Sirius® LV-DB9).

Типовой датчик Холла от Dewesoft

Подробные характеристики датчиков тока Dewesoft.

Измерение трансформатора тока (CT)

Трансформаторы тока (CT) используются для измерения переменного тока (AC). Это индукционные датчики, которые состоят из первичной обмотки, магнитопровода и вторичной обмотки.

По сути, высокий ток преобразуется в более низкий с помощью магнитного носителя, поэтому очень высокие токи можно измерять безопасно и эффективно. В большинстве трансформаторов тока первичная обмотка имеет очень мало витков, а вторичная обмотка — намного больше. Это соотношение витков первичной и вторичной обмоток определяет, насколько снижается величина токовой нагрузки.

Типовой трансформатор тока

Переменный ток, обнаруживаемый первичной обмоткой, создает магнитное поле в сердечнике, которое наводит ток во вторичной обмотке.Этот ток преобразуется в выходной сигнал датчика.

Они доступны в конфигурации с разделенным сердечником от Dewesoft, что обеспечивает удобные возможности подключения, поскольку не нужно каким-либо образом изменять схему. Вы можете просто открыть зажимы и освободить их вокруг провода, что делает эти токовые клещи для переменного тока особенно удобными в использовании.

Трансформаторы тока CT марки Dewesoft

DS-ЗАЖИМ-5AC DS-ЗАЖИМ-15AC DS-ЗАЖИМ-200AC DS-ЗАЖИМ-1000AC
Тип Железный сердечник Железный сердечник Железный сердечник Железный сердечник
Диапазон 5 А 15 А 200 А 1000 А
Полоса пропускания 5 кГц 10 кГц 10 кГц 10 кГц
Точность 0.5% для 12A
0,5% для 5A
1% для 500 мА
2% для 5 мА
1% для токов 1-15A
2,5% для токов <1A
1% для токов 100-240А
2,5% для токов 10-100А
3,5% для токов 0,5-10 А
0,3% для токов 100A — 1200 A
0,5% для токов 10A — 100 A
2% для токов <1A
Фаза ≤ 2,5 ° ≤3 ° для токов 1-15A
≤5 ° для токов <1A
≤2.5 ° для токов 100-240A
≤5 ° для токов 10-100A
Не указано для токов 0,5-10 A
0,7 ° для токов от 100 A до 1200 A
1 ° для токов от 10 до 100 A
Не указано для токов <1 A
TEDS Полностью поддерживается Полностью поддерживается Полностью поддерживается Полностью поддерживается
Чувствительность 60 мВ / А 100 мВ / А 10 мВ / А 1 мВ / А
Разрешение 0.01 A 0,01 А 0,5 А 0,001 А
Возможность перегрузки Крест-фактор 3 Крест-фактор 3 Крест-фактор 3 1200 А в течение 40 минут
Размеры 102 мм x 34 мм x 24 мм
(отверстие зажима d = 15 мм)
135 мм x 51 мм x 30 мм
(отверстие зажима d = 20 мм)
135 мм x 51 мм x 30 мм
(отверстие зажима d = 20 мм)
216 мм x 111 мм x 45 мм
(отверстие зажима d = 52 мм)

Dewesoft Iron Core CT Трансформатор тока

Датчики переменного тока с железным сердечником предлагают удобство использования очень небольшого количества энергии, поэтому они могут питаться непосредственно от предусилителя SIRIUS с разъемом DSUB9.Никакого дополнительного источника питания не требуется. Они имеют полосу пропускания от 2 Гц до 10 кГц (от 2 Гц до 5 кГц для DS-CLAMP-5AC) и до 10 кГц для других моделей этой серии). Эти зажимы можно подключать напрямую ко всем усилителям Dewesoft с разъемами DSUB9 (например, к Sirius-LV).

Подробные характеристики датчиков тока Dewesoft.

Измерение датчика тока Роговского

Датчики

Роговского обладают тем преимуществом, что обходят большие кабельные пучки, шины и проводники неправильной формы, чего не могут обычные зажимы.

Они созданы для измерения переменного тока, а их низкая индуктивность означает, что они могут реагировать на быстро меняющиеся токи. А отсутствие железного сердечника делает их очень линейными даже при очень больших токах. Они обеспечивают отличные характеристики при измерении содержания гармоник. Необходим небольшой интегратор и цепь питания, которые встроены в каждый датчик DS-FLEX.

Типовая схема катушки Роговского

Число в названии модели, такое как 300, 3000 или 30 000, означает максимальную силу тока, которую они могут прочитать.Последнее число относится к длине «веревки» в см. Так, например, DS-FLEX-3000-80 может считывать до 3000 AAC и имеет длину «веревки» 80 см (т.е. 800 мм или 31 дюйм).

Датчики тока Dewesoft Rogowski Coil «FLEX»

DS-FLEX-3000-17 DS-FLEX-3000-35 DS-FLEX-3000-35HS DS-FLEX-3000-80 DS-FLEX-30000-120
Тип Катушка Роговского Катушка Роговского Катушка Роговского Катушка Роговского Катушка Роговского
Диапазон 3, 30, 300, 3000 A
ACrms
3, 30, 300, 3000 A
ACrms
3000 А
ACrms
3, 30, 300, 3000 A
ACrms
30, 300, 3000, 30000 А
ACrms
Полоса пропускания 3A: от 10 Гц до 10 кГц
Другое: от 10 Гц до 20 кГц
3A: от 10 Гц до 10 кГц
Другое: от 10 Гц до 20 кГц
5 Гц — 1 МГц 3A: от 10 Гц до 10 кГц
Другое: от 10 Гц до 20 кГц
3A: от 10 Гц до 5 кГц
Другое: от 10 Гц до 20 кГц
Точность <1.5% <1,5% <1,5% <1,5% <1,5%
Длина рулона 170 мм (Ø 45 мм) 350 мм (Ø 100 мм) 350 мм (Ø 100 мм) 800 мм (Ø 250 мм) 1200 мм (Ø 380 мм)
TEDS Не поддерживается Не поддерживается Полностью поддерживается Не поддерживается Не поддерживается

Dewesoft DS-FLEX-3000 Датчик тока с поясом Роговского

Эти зажимы можно подключать напрямую ко всем усилителям DEWESoft® с помощью разъемов DSUB9 (например,грамм. СИРИУСи Л.В.).

Обратите внимание, что переменный ток обычно выводится как истинное среднеквадратичное значение, а постоянный ток выводится как дискретное значение.

Подробные характеристики датчиков тока Dewesoft.

Измерение датчиков нулевого потока

Датчик тока с нулевым потоком или «FluxGate» аналогичен датчику тока на эффекте Холла, за исключением того, что в нем используется магнитная катушка вместо системы на эффекте Холла. Более высокая точность результатов делает эти датчики идеально подходящими для промышленных, аэрокосмических и других приложений, где требуются высокоточные измерения.Преобразователи тока с нулевым потоком измеряют ток с гальванической развязкой. Они снижают токи высокого напряжения до гораздо более низкого уровня, который может легко считываться любой измерительной системой.

Типичный датчик нулевого потока / FluxGate

Они имеют две обмотки, которые работают в режиме насыщения для измерения постоянного тока, одну обмотку для переменного тока и дополнительную обмотку для компенсации. Этот вид измерения тока очень точен благодаря компенсации нулевого потока.Почему? Обычно магнитопровод сохраняет остаточный магнитный поток, что снижает точность измерения. Однако в преобразователях с нулевым потоком этот паразитный поток компенсируется.

Преобразователи нулевого потока идеальны при высокой точности переменного / постоянного тока и / или большой полосе пропускания (до 1 МГц). Они очень линейны и имеют низкую ошибку фазы и смещения. Но они не так удобны для выполнения более простых измерений, которые не требуют такой высокой точности или пропускной способности. Для этих приложений рекомендуются датчики тока, указанные в предыдущих разделах.

Технология

Flux расширяет этот принцип за счет использования магнитной катушки в качестве элемента обнаружения вместо элемента Холла. Кроме того, это датчик с обратной связью, что означает, что вторичная обмотка используется для устранения смещений, которые могут привести к неточностям измерения. Датчики потока могут обрабатывать даже очень сложные формы сигналов переменного и постоянного тока и, как правило, считаются обеспечивающими превосходную точность, линейность и полосу пропускания и являются неотъемлемой частью любого анализатора качества электроэнергии или анализатора мощности.

Токоизмерительные клещи Dewesoft FluxGate

Dewesoft предлагает несколько токовых клещей FluxGate, которые были подключены к нашим системам SIRIUS, включая соединительные и силовые кабели.Эти зажимы FluxGate должны получать питание от блока питания SIRIUSi-PWR-MCTS2.

DS-ЗАЖИМ-200DC DS-ЗАЖИМ-500DC DS-ЗАЖИМ-500DCS DS-ЗАЖИМ-1000DS
Тип Датчик магнитного затвора Датчик магнитного затвора Датчик магнитного затвора Датчик магнитного затвора
Диапазон 200 А постоянного или переменного тока, среднеквадратичное значение 500 А постоянного или переменного тока, среднеквадратичное значение 500 А постоянного или переменного тока, среднеквадратичное значение 1000 А постоянного или переменного тока, среднеквадратичное значение
Ширина бренда от 0 до 500 кГц от 0 до 100 кГц от 0 до 200 кГц от 0 до 20 кГц
Точность ± 0.3% от показаний ± 40 мА ± 0,3% от показания ± 100 мА ± 0,3% от показания ± 100 мА ± 0,3% от показания ± 200 мА
Чувствительность ± 10 мВ / А ± 4 мВ / А ± 4 мВ / А ± 2 мВ / А
Разрешение ± 1 мА ± 1 мА ± 1 мА ± 1 мА
Возможность перегрузки 500 А (1мин) 1000 А постоянный ток 720 А постоянный ток 1700 А постоянный ток
TEDS Полностью поддерживается Полностью поддерживается Полностью поддерживается Полностью поддерживается
Размеры 153 мм x 67 мм x 25 мм
(отверстие под зажим d = 20 мм)
116 мм x 38 мм x 36 мм
(отверстие под зажим d = 50 мм)
153 мм x 67 мм x 25 мм
(отверстие под зажим d = 20 мм)
238 мм x 114 мм x 35 мм
(отверстие под зажим d = 50 мм)

Подробные характеристики датчиков тока Dewesoft.

Dewesoft Трансформаторы тока с нулевым потоком

Dewesoft предлагает несколько трансформаторов тока с нулевым потоком, которые были соединены с нашими системами SIRIUS DAQ, включая соединительные и силовые кабели. Эти датчики должны работать с блоками питания SIRIUSi-PWR-MCTS2 или SIRIUSir-PWR-MCTS2.

ИТ-60-С Т-200-С ИТ-400-С ИТ-700-С ИТ-1000-С ИН-1000-С ИН-2000-С
Диапазон первичного тока DC
RMS Синус
60 А 200 А 400 А 700 А 1000 А 1000 А 2000 А
Кратковременная перегрузочная способность (100 мс) 300 Apk 1000 Apk 2000 Apk 3500 Apk 4000 Apk 5000 Apk 10000 Apk
Макс.нагрузочный резистор (100% Ip) 10 Ом 10 Ом 2,5 Ом 2,5 Ом 2,5 Ом 4 Ом 3,5 Ом
di / dt (точное следование) 25 А / мкс 100 А / мкс 100 А / мкс 100 А / мкс 100 А / мкс 100 А / мкс 100 А / мкс
Влияние температуры <2.5 частей на миллион / K <2 частей на миллион / K <1 частей на миллион / K <1 частей на миллион / K <1 частей на миллион / K <0,3 частей на миллион / K <0,1 частей на миллион / к
Коэффициент выхода 100 мА при 60 А 200 мА в 200 А 200 мА в 400 А 400 мА в 200 А 1 А при 1000 А 666 мА при 1000 А 1A при 2000 A
Полоса пропускания (0,5% от Ip) DC… 800 кГц DC … 500 кГц DC … 500 кГц DC … 250 кГц DC … 500 кГц DC … 440 кГц DC … 140 кГц
Линейность <0,002% <0,001% <0,001% <0,001% <0,001% <0,003% <0,003%
Смещение <0,025% 0.008% <0,004% <0,005% <0,005% <0,0012% <0,0012%
Влияние частоты 0,04% / кГц 0,06% / кГц 0,06% / кГц 0,12% / кГц 0,06% / кГц 0,1% / кГц 0,1% / кГц
Угловая точность <0,025 ° + 0,06 ° / кГц <0,025 ° + 0.05 ° / кГц <0,025 ° + 0,09 ° / кГц <0,025 ° + 0,18 ° / кГц <0,025 ° + 0,09 ° / кГц <0,01 ° + 0,05 ° / кГц <0,01 ° + 0,075 ° / кГц

Номинальное напряжение изоляции RMS, одинарная изоляция
CAT III, степень загрязнения 2
Стандарты IEC 61010-1
Стандарты EN 50178

2000 В
1000 В
2000 В
1000 В
2000 В
1000 В
1600 В
1000 В
300 В 909 10 300 В Х Х
Испытательное напряжение 50/60 Гц, 1 мин 5.4 кВ 5,4 кВ 5,4 кВ 4,6 кВ 3,1 кВ 4,2 кВ 6 кВ
Внутренний диаметр 26 мм 26 мм 26 мм 30 мм 30 мм 38 мм 70 мм
Шунт DEWESoft® 5 Ом 5 Ом 2 Ом 2 Ом 1 Ом 1 Ом 1 Ом

Подробные характеристики датчиков тока Dewesoft.

Изоляция и фильтрация

Изоляция и фильтрация — важные аспекты любого прибора для сбора данных или тестовой системы.

Изоляция

Изоляция особенно важна при проведении прямых измерений в цепи, т. Е. С использованием метода шунтирования. Изоляция, встроенная практически во все формирователи сигналов и предусилители Dewesoft, достаточно высока и достаточна для должной изоляции измерительной системы от тестируемого объекта.

Это гарантирует целостность ваших измерений и защищает от коротких замыканий.Кроме того, он позволяет размещать шунт на стороне низкого или высокого напряжения большую часть времени, обеспечивая дополнительную гибкость. Измерения шунта со стороны низкого уровня обычно предпочтительны, потому что относительно небольшое падение тока на шунте означает, что на формирователь сигнала подается выходной сигнал с высоким импедансом. Но у измерения нижней стороны есть два недостатка:

  • Шунт не обнаружит неисправность, если резистор закорочен на массу
  • Шунты на стороне низкого давления не подходят для измерения нескольких нагрузок или тех, которые выключаются и включаются независимо.

Поэтому иногда требуется измерение шунтирующего тока на стороне высокого давления с использованием дифференциальных и изолированных предварительных усилителей Dewesoft.

Фильтрация

Фильтрация — еще одна важная функция любой высокопроизводительной системы сбора данных. Электрические шумы и помехи — ежедневная проблема для инженеров-испытателей. Это может быть вызвано люминесцентными лампами, другим электрическим оборудованием и бесчисленным множеством других источников.

Формирователи сигналов Dewesoft обеспечивают мощную аппаратную фильтрацию нижних частот, которая позволяет инженерам подавлять частоты выше определенного уровня.А в программном обеспечении DEWESoft доступна широкая палитра низкочастотной, высокочастотной, полосовой и полосовой фильтрации — и их можно применять в реальном времени или после того, как измерение будет выполнено.

% PDF-1.4 % 1459 0 объект > endobj xref 1459 91 0000000016 00000 н. 0000002175 00000 п. 0000002274 00000 н. 0000002783 00000 н. 0000002978 00000 н. 0000003315 00000 н. 0000003530 00000 н. 0000003552 00000 н. 0000003675 00000 н. 0000003697 00000 н. 0000003827 00000 н. 0000003849 00000 н. 0000003978 00000 н. 0000004000 00000 н. 0000004125 00000 н. 0000004147 00000 н. 0000004276 00000 н. 0000004298 00000 н. 0000004427 00000 н. 0000004449 00000 н. 0000004575 00000 н. 0000004612 00000 н. 0000004634 00000 н. 0000004763 00000 н. 0000004785 00000 н. 0000004912 00000 н. 0000004934 00000 н. 0000005062 00000 н. 0000005084 00000 н. 0000005214 00000 п. 0000005236 00000 п. 0000005364 00000 н. 0000005386 00000 п. 0000005516 00000 н. 0000005538 00000 п 0000005666 00000 н. 0000005688 00000 п. 0000005816 00000 н. 0000005838 00000 н. 0000005968 00000 н. 0000005990 00000 н. 0000006117 00000 н. 0000006139 00000 п. 0000006269 00000 н. 0000006291 00000 н. 0000006420 00000 н. 0000006442 00000 н. 0000006570 00000 н. 0000006592 00000 н. 0000006685 00000 н. 0000006707 00000 н. 0000006974 00000 п. 0000006998 00000 п. 0000010502 00000 п. 0000010526 00000 п. 0000019391 00000 п. 0000019415 00000 п. 0000022825 00000 п. 0000022850 00000 п. 0000034300 00000 п. 0000034324 00000 п. 0000044508 00000 п. 0000044532 00000 п. 0000049803 00000 п. 0000049828 00000 п. 0000061246 00000 п. 0000061271 00000 п. 0000074329 00000 п. 0000074354 00000 п. 0000087487 00000 п. 0000087512 00000 п. 0000098660 00000 п. 0000098685 00000 п. 0000110592 00000 н. 0000110617 00000 н. 0000121269 00000 н. 0000121293 00000 н. 0000129435 00000 н. 0000129460 00000 н. 0000141601 00000 н. 0000141626 00000 н. 0000153128 00000 н. 0000153153 00000 н. 0000165220 00000 н. 0000165244 00000 н. 0000168508 00000 н. 0000168530 00000 н. 0000168805 00000 н. 0000168827 00000 н. 0000002429 00000 н. 0000002760 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 1460 0 объект > endobj 1461 0 объект > / Кодировка> >> / DA (/ Helv 0 Tf 0 г) >> endobj 1548 0 объект > транслировать Hb«e`e`f`hrgf @

Разница между напряжением переменного и постоянного тока (со сравнительной таблицей)

Основное различие между переменным и постоянным напряжением состоит в том, что в переменном напряжении полярность волны меняется со временем, тогда как полярность постоянного напряжения всегда остается неизменной.Другие различия между напряжением переменного и постоянного тока показаны ниже в сравнительной таблице.

Содержание: напряжение переменного тока и напряжение постоянного тока

  1. Сравнительная таблица
  2. Определение
  3. Ключевые отличия

Таблица сравнения

Основа для сравнения Напряжение переменного тока Напряжение постоянного тока
Определение Напряжение переменного тока — это сила, порождающая переменный ток между двумя точками. Постоянное напряжение индуцирует постоянный ток между двумя точками.
Символическое представление
Частота Зависит от страны. Ноль
Коэффициент мощности В пределах от 0 до 1. 0
Полярность Изменения Остается постоянным
Направление Различное Осталось
Получено от Генератор Элемент или батарея
КПД Высокая Низкая
Пассивный параметр Импеданс Сопротивление
Амплитуда Есть Нет
Преобразование С помощью инвертора. С выпрямителем.
Трансформатор Требуется для передачи. Не требуется.
Фаза и нейтраль Есть Нет
Преимущества Простота измерения. Легко усилить

Определение напряжения переменного тока

Напряжение, вызывающее переменный ток, называется напряжением переменного тока. Переменный ток индуцируется в катушке, когда проводник с током вращается в магнитном поле.Проводник при вращении разрезает магнитный поток, и изменение потока индуцирует в проводнике переменное напряжение.

Определение напряжения постоянного тока

Постоянное напряжение индуцирует постоянный ток. Волны только в одном направлении, а величина напряжения всегда остается постоянной. Генерация постоянного напряжения довольно проста и легка. Напряжение индуцируется вращением катушки в поле магнита. Катушка состоит из разъемного кольца и коммутатора, преобразующего переменное напряжение в постоянное.

Ключевые различия между напряжением переменного и постоянного тока

  1. Напряжение, вызывающее переменный ток, известно как переменное напряжение. Напряжение постоянного тока производит постоянный ток.
  2. Частота переменного напряжения зависит от страны (чаще всего используются 50 и 60 Гц). Тогда как частота постоянного напряжения становится равной нулю.
  3. Коэффициент мощности для переменного напряжения находится в диапазоне от 0 до 1. А коэффициент мощности постоянного напряжения всегда остается 1.
  4. Полярность переменного напряжения всегда меняется со временем, а полярность постоянного напряжения всегда остается постоянной.
  5. Напряжение переменного тока является однонаправленным, а напряжение постоянного тока — двунаправленным.
  6. Генератор вырабатывает переменное напряжение, а постоянное напряжение получается от элемента или батареи.
  7. Эффективность переменного напряжения высока по сравнению с постоянным напряжением.
  8. Импеданс — это пассивный параметр переменного напряжения, а для постоянного тока — сопротивление. Импеданс означает сопротивление, оказываемое напряжением току.
  9. Напряжение переменного тока имеет амплитуду, а напряжение постоянного тока не имеет амплитуды.Термин «амплитуда» означает максимальное расстояние, которое преодолевает колебание и колеблющееся тело.
  10. Инвертор преобразует постоянный ток в переменный. А выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный.
  11. Трансформатор необходим для передачи переменного тока, но не используется в передаче постоянного тока.
  12. Напряжение переменного тока имеет фазу и нейтраль, тогда как напряжение постоянного тока не требует ни фазы, ни нейтрали.
  13. Главное преимущество переменного напряжения в том, что его легко измерить.Преимущество постоянного напряжения заключается в том, что напряжение легко усиливается. Усиление — это процесс увеличения силы сигнала.

Связь между напряжением переменного и постоянного тока

Вольт переменного тока Χ 1,414 = Вольт постоянного тока

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.