Применение датчиков в счетчиках электроэнергии

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

 

Делитель напряжения рассчитывают таким образом, чтобы:

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

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

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

 

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

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

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

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

 

Измерение величины тока в сети с помощью шунта:

 

I1 – значение тока в первичной цепи

U1 – значение напряжения в первичной цепи

W= U1 I1 T

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

 

 

Трансформаторные датчики тока дороже резистивных, но обладают рядом преимуществ:

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

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

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

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

 

 

Измерение величины тока в с помощью измерительного трансформатора:

 

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

 

Погрешности трансформаторного датчика тока складываются из:

- токовой погрешности (погрешность действительного коэффициента трансформации);

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

 

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

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