Абсолютно с вами согласен. Именно потому и предлогал как варианты выпрямленный ток или напряжение. И то и другое позволительно ограничить на входе в контроллер для защиты последнего. Но в основном я полагался на самый простой вариант реализации, когда максимальный ток в розетке порождает выпрямленный ток в 20 мА на внутреннем шунте контроллера. При этом при привышении тока в розетке срабатывает автомат защиты. Импульсы тока нивелируются сглаживающим конденсатором. Если, к примеру, 20 мА соответствует току в розетке 6 А, то 1 мА соответствует 300 мА, 0,1 мА соответствует 30 мА. Т.е. при использовании 0-20 мА чувствительность получается вполне приемлемой для автора темы. Питание измерительных цепей при этом производится от самого контроллера. Выпрямление при малых токах??? ИМХО в детекторных преобразователях токи в микроамперы. Речь скорее о напряжении, и здесь конечно сопротивление шунта не должно быть близко к нулю, тогда и напрядение будет достаточно для работы диода. Если взять банальный Д2, то его входная характеристика позволит выпрямлять весь диапазон измеряемых токов.

Kass, я правильно схему нарисовал?
Только "Да" или "Нет". Потом можно продолжить обсуждение

Емкость ПОЛНОСТЬЮ исказит картину при резких бросках тока. Полупериодный выпрямитель -тоже внесет свою лепту. Я писал об этом.

Да, правильно. Емкость не исказит, а сгладит броски. А что в этом плохого?

Искажения при бросках тока это не существенно, всеравно у обычных ПЛК не хватит быстродействия чтобы их корректно обработать (а схема вообще учитывает только полпериода).

Даже если эта схема работает использование в автоматике нестандартных и самопальных компонентов это плохой вариант.

Насчет "самопала" - очень спорный вопрос. Существенным является РАЗРЯД емкости. Быстродействие - у того же WAGO цикл 0.1 сек - "за глаза хватит". Честно говоря, непонятно НАЗНАЧЕНИЕ измерения.

1. В данной схеме трансформатор нагружен на нелинейную нагрузку. Говорить о том, что обмотка нагружена на сопротивление 500 Ом - некорректно.
Пока напряжение на аноде диода меньше напряжения на заряженном конденсаторе, диод будет закрыт и ток в обмотке w2 будет равен нулю.
Таким образом, ток в обмотке w2 будет протекать в виде коротких импульсов, в течение которых конденсатор подзаряжается до амплитудного значения.
2. Трансформаторы тока (Ki=I1/I2) должны работать на номинальную нагрузку. Если нагрузка имеет сопротивление больше номинального, или нелинейная (как в данном случае), погрешность измерений будет недопустимой.
3. Импульсы тока в цепи вторичной обмотки вызовут возрастание ЭДС. Поэтому возможен пробой диода и повреждение аналогового входа контроллера.

О-о-о-о-о.... Это сильно. Я чувствую, что мы сейчас далеко уйдем в дебри. Если мне не изменяет память, это или первый или второй курс. Эпюры напряжений и токов помните?



Здесь надо разделить схемы. Вы укзали в схеме однополупериодный выпрямитель. Я использовал миниатюрные мостовые выпрямители. Можно использовать и двухполупериодный выпрямитель.

В двухполупериодном и мостовом выпрямителе диоды закрыты только при нулевом мгновенном значении напряжения. При этом никаких "неприличных размеров" нет. Ноль - это приличный размер. Чуть более нуля и диод открывается.

В однополупериодном в одном полупериоде ток не протекает через диод, но это вряд ли к чему крамольному приводит. Я еще раз напомню, что речь идет о розетках, где токи не превышают 6А. Один виток провода с таким током наводит довольно маленькие э.д.с. Для пробоя выпрямительного диода явно недостаточно.



Если быть точным в суждениях, то всю нашу работу можно назвать самопалом, т.к. все щиты и проекты мы делаем сами.

Приведите, если не трудно. Пока не понял сути возражений. Неужели в приведённой схеме, нагрузка трансформатора линейная и во вторичной обмотке течёт синусоидальный ток!?


Дык, я же нарисовал схему по Вашей цитате.
Исключительно для предметного обсуждения
Сам, я бы другую схему нарисовал

А что такое для вас линейность в данном контексте? Синусоида линейна?

В общем смысле линейность определяет линейную зависимость одной величины от другой. В расматриваемых решениях даже в однополупериодном варианте нагрузка линейна в определенном смысле, а именно: выпрямленное напряжение будет прямопропорционально току в первичной обмотке. Что нам собственно и нужно. Однако нелинейной будет нагрузка для первичной цепи. Но если учесть, что R1<<Rн первичной цепи, то этим можно пренебречь.

На нелинейных элементах возникают нелинейные искажения, а на линейных не возникают.
В этом контексте, нагрузка трансформатора в приведённой схеме нелинейна.
Повторюсь: во вторичной обмотке протекает импульсный ток. В его спектре присутствует множество синусоидальных гармоник и постоянная составляющая, которая подмагничивает сердечник и меняет действительный коэффициент трансформации.


Неверно. В данном случае, ток во вторичной обмотке не будет пропорционален току в первичной обмотке. У трансформаторов тока действительный коэффициент трансформации зависит от частоты тока, характера и значения сопротивления в нагрузке вторичной обмотки. При увеличении сопротивления нагрузки выше номинала, возрастают потери в сердечнике и увеличивается погрешность.

Уважаемые коллеги с Новым Годом!
1. В учебниках эпюры приведены для сопротивления нагрузки. Для выпрямительного диода там их нет. Поэтому рисуем сами. Не забывая проставить на оси напряжение Евт.обм (ЭДС).
2. Диод элемент нелинейный -поскольку зависимость протекающего через диод тока и падение напряжения на диоде функция нелинейная. И только так никакие временные диаграмы о нелинейности к нелинейности элемента отношения не имеют. На открытом диоде падение напряжения0,7 В для кремниевых (1В для выпрямительных) и 0,3 В для германиевых. Допустимое обратное напряжение на диоде смотрим по справочнику.
3. По определению при режиме холостого хода ЭДС от тока вторичной обмотки в первичной обмотке не наводится, а при режиме КЗ эдс будет максимальная. Соответственно сопротивление первичной обмотки будет разное+ потери в сердечнике тоже будут существенно отличаться для различных режимов. Поэтому утверждение: трансформатору все равно в каком режиме работать считаю неправильным (ну Вам не все равно сидеть за компьютером или мешки таскать )
4. Максимальная ЭДС во вторичной обмотке будет зависеть от тока в первичной обмотке и свойств магнитопровода.
5. Конечно ставить емкость в указанную схему смысла нет- мы не собираемся детектировать сигнал с периодом меньшим чем время опроса входа контроллера.
6. Я бы предлагал такую схему вторичной цепи: шунт последовательно с излучающим диодом оптрона. Параллельно диоду оптрона и одновременно встречно ему по протеканию тока защитный диод. Выход оптрона на ПЛК. Считаем трансформатор тока с коэффициентом трансформации 5а/10мА и всё

Присоединяюсь к поздравлениям.

Желаю всем хорошо провести праздники!


Причём тут время опроса? Вы ведь вообще не собираетесь детектировать сигнал.
Напрасно
Получите в контроллере набор случайных значений.


Мысль, выделенную жирным шрифтом, сформулируйте точнее. А лучше, нарисуйте схему

Это не правильное определение. Это никак не соотносится с искажениями. Речь именно о линейной зависимости нагрузочной характеристики. К примеру есть такая вещь как варистор, который не является полупроводником, но нагрузочная характеристика нелинейна. У лампочки сопротивление меняется от температуры и соответственно тока. Нелинейна нагрузочная характеристика, искажения, а толку? Лапочка же не полупроводник. И наоборот, у полупроводниковых элементов имеются линейные участки нагрузочной характеристики. Не вся характеристика линейна, а лишь участок, но линеен у нелинейного элемента. В итоге линейный элемент может давать нелинейность, а нелинейный может ее не давать. В любом случае дело в ЛИНЕЙНОСТИ нагрузочной характеристики. Так что ответ будет зависеть от контекста.

Абсолютно правы. Емкость как раз и нужна, что бы получить постоянное напряжение, которое будет прямопропорционально переменному току в первичной обмотке. Переменное напряжение никому не нужно, ибо АЦП их оцифрует как набор мгновенных амплитудных значений, выбранных с периодом цикла контроллера. Результат легко посмотреть на практике. Для этого достаточно включить мультиметр на измерение постоянного напряжения, и подключить к розетке. Вы как раз и увидите набор мгновенных значений амплитуды с периодом измерения мультиметра.

Не... Речь о другом
В Вашей схеме нагрузка токового трансформатора имеет импульсный характер. Ток через обмотку w2 протекает в течении части периода, а импульсы тока имеют одну полярность. Чем это фигово? Магнитно-Движущая Сила вторичной обмотки (i2*w2) не может компенсировать вектор МДС первичной обмотки (i1*w1). Из-за этого в сердечнике трансформатора увеличивается магнитный поток, возрастают потери в магнитопроводе и коэффициент трансформации при разных токах будет меняться... Какой смысл в этом контексте говорить о "линейной зависимости нагрузочной характеристики"?

Вторичную обмотку следует нагрузить резистором, соответствующим номинальной нагрузке трансформатора. Например, на нагрузке 500 Ом, при токе 20mA создаётся напряжение 10V. Это напряжение выпрямляется, сглаживается и подаётся на высокоомный аналоговый вход контроллера, сконфигурированный для измерения напряжения 0...10V.
В этом случае, ток вторичной обмотки будет синусоидальный. Выпрямитель нагруженый на высокое входное сопротивление контроллера (примерно 100кОм), существенного влияния на нагрузку трансформатора не окажет. Нелинейность будет проявляться при амплитуде напряжения на входе выпрямителя < 0,7 Вольт из-за нелинейности вольт-амперной характеристики диода.

Друзья мои, ну давайте соберемся с мыслями. Ну я понимаю, что НГ вносит свои коррективы, но все же.

Понимаете ли. Напряжение или ток могут быть или переменным, или постоянным. Причем переменный, это далеко не всегда синусоида с частотой 50 Гц. В импульсных БП форма довольно сложная и далека от синусоиды, но тем не менее напряжение в импульсном трансфолрматоре при расчетах переменное. Далее. "Импульсный характер" в том случае, если вы рассматриваете постоянное напряжение или ток. Вот тогда вы найдете импульсный характер. Вы будете удивлены, но ваш телевизор, DVD проигрыватель, и другая техника, вплоть до электродвигателей и всего, в чем они работают, абсолютно все в ВАШЕМ контексте представляет собой импульсную нагрузку. "Неимпульсная" в вашем понимании практически не встречается нигде, потому, что даже обогреватели и лампочки меняют свою нагрузку от температуры. Именно поэтому этот путь размышлений тупиковый. если у вас есть сомнения в предложенной мной схеме, то попробуйте ее забить в любой симулятор, хотя бы в тот же Електроник Воркбенч, и вы сами все увидите на эпюрах и осциллограммах.

А топикстартер просил просто ДИСКРЕТНЫЙ сигнал Вообще-то, ток, как и напряжение имеют либо среднее, либо мгновенное значение.
Что измеряется по предложенным схемам - непонятно. Ладно бы - работа тока, величина интегральная. Так что, ИМХО конечно. необходимо определиться с тем , ЧТО измерять-то будем, а потом и схемы рисовать можно.

Да нет, все значительно проще. Автору надо было дискретный сигнал о наличии тока более определенной величины. Если использовать предложенную мной схему, то ничего не стоит подать тот самый пороговый ток и посмотреть, что на аналоговом входе. Потом в алгоритме поставить компаратор или сравнение, и в качестве сравниваемой величины поставить полученное значение аналогового входа. Ну какие проблемы то? Просто тут народ пытается заведомо простой вопрос завести в тупик.

Если вы включили трансформатор как трансформатор тока, то он на выходе должен быть шунтирован. Если шунт убрать получится трансформатор напряжения и на вторичке у вас будет высокое напряжение. Оно конечно зависит от числа витков вторичной обмотки, но оно на верняка окажется больше допустимого для вашей измерительной схемы. Недавно так дорогой мультиметр спалил, на самом высоком диапазоне напряжения.
Сопротивление должно быть таким, чтобы его сопротивление приведенное к первичной обмотке было не более 0,02 Ом, если правильно помню. При таком расчете трансформатор вносит минимум искажений в измеряемую цепь.
Если интересно могу предоставить свою подобную схему, она является адоптацией одной распространенной схемы.
А по поводу дополнительного питания, в подобных схемах практически всегда ставят ОУ. На базе ОУ делается усиление и кое что еще.

Опять 25. Ну может вы не поленитесь и попробуете. Иначе как вы вообще ток меряете токовыми входами контроллеров? Включите трансформатор как на схеме. Для того, что бы вас это не путало, назовите его "как хрен знает что". Говорить о каких то опасных напряжениях и токах ИМХО не справедливо, ведь вы не знаете количества витков вторичной обмотки.

Вспомнился армейский аннекдот: "Примем количество танков у противника за Х.... Нет! Х мало, лучше за Y."

Емкость. Ей-то надо куда-то разряжаться.

А для чего же токовый вход? Через него ей не разрядиться?

Я не поленился и собрал.
Только трансформатор не на малом феррите а тороид на 60Вт 380/12 включенный вторичной обмоткой в разрыв нагрузки.
Схема мериет ток от 0 до 5 ампер, потому и такая мощность трансформатора ( вторичная обмотка должна держать 5А). Кроме шунта рекомендую ставить защитные стабилитроны.

Видел гдето в нете схему на феррите, габарит там конечно в разы меньше. Но принцип визде один, и спорить тут не о чем. Вторичка должна быть нагружена, причем до всяких выпрямлений и сглаживаний.
В приведенной схеме трансформатор нагружен только пол периода.

Через токовый вход с малым активным сопротивлением ? Не крутовато будет-то ? Осталось малость - посчитать ток разряда.

Раз кольцо большой мощности, то разумеется нужны защиты. Маленькие ферритовые кольца сами по себе являются защитой, т.к. при больших токах выходят на насыщение.


Абсолютно верно. И я ап том. Это и предложил. Схема измерения с выпрямлением используется в любом мультиметре.

По какой схеме? Шунт последовательно с диодом, как рекомендует Kass?


+100
Однозначно!


Не согласен
В схеме однополупериодного выпрямителя ток через диод протекает только при подзарядке конденсатора.
Если конденсатор заряжен до уровня 0,7 от Uamp, длительность импульса тока будет 1/6 периода.
В течение 5/6 периода диод будет закрыт обратным напряжением и ток через него (и через обмотку трансформатора) течь не будет.
Трансформатор тока в таком режиме работать не должен. Поэтому, измерительная цепь после выпрямителя должна иметь большое входное сопротивление. Гораздо бОльшее, чем нагрузка вторичной обмотки.

Млин! Лошади жуют овёс

Многа букаф, а мысли нет
Нагрузите трансформатор тока резистором и будет Вам "неимпульсная" нагрузка.

Шунт - сопротивление в 100 Ом прямо на вторичку. Диод пробовал ставить, но так как схема измерительная а диод имеет пусть и небольшое но напряжение перехода, терялся нижний предел. Пришлось отказаться от диодов и подать переменку на ацп. Эксперимент показал что скорости АЦП хватает для ловли амплитуды синусоиды в 50 Гц, не за один период конечно. В идеале нужно дополнять операционником который и выпрямит и зафиксирует пики.





Есть такое дело. Не додумал, зациклился на трансе.


По поводу ферритов. Я с ними мало знаком. При КЗ в цепи на вторичке перенапряжение не возникает?

Ну значит не дано. Тут или попробовать собрать или пасануть. Я потому и спокоен за свой бизнес, что большинство не понимают "как это оно работает".



Вот именно, а я на них собаку съел в свое время.

Собаку съел, а ответить жалко? Или ответ в первой фразе?

Согласен, понимают не все. А некоторые понимают не так. Но есть и немало тех кто понимает и может померно помочь, хлеба хватит на всех.

Просто я уже многое рассказал. Кто разбирается в предмете, давно поняли. Если не понятно, я предложил собрать. Я в качестве выпрямителя использовал миниатюрные диодные мостики типа КД906 и полипропиленовые кондеры. В зависимости от токов кольца от 12 до 20 мм в диаметре 1500-2000М.

Чего-то, плющит меня от сочетания слов "маленькое ферритовое кольцо и частота сигнала 50 Гц". Может другой сердечник возьмем для пробы? Коллеги, чего предложите?

Размер кольца определяет практически единственный параметр - габаритную мощность. Вы какую мощность с него хотите снять?

Мощность, ну 50 мВт. И желательно так, что бы провод вторичной обмотки диаметром ближе к 0,2 мм, ну и для вторичной место осталось

Ну так и посчитайте габаритную мощность для кольца 12мм. Чем оно вас не устраивает?

Ну при чем тут мощность. При величине потока магнитной индукции насыщения феррита= 300мТ, одном витке первичной обмотки и частоте сигнала 50 Гц для сердечника К 12*5*5,5 необходимо намотать 6 610 витков, для получения U2=0,1 В. Каким проводом мотать будем? Сечение окна у нас= 19,63 мм^2 . Допустимый ток для провода d=0,2 равен 0,0628 А.И это при том,что начальную магнитную проницаемость феррита возьмем =1000. Может возьмем как нормальные люди пермаллой или альсифер для сердечника.

Вот если взять колечко К40*25*11, тогда и марку феррита можно взять М2000 и 2 витка первичной обмотки. Вторичная получится витков 1536. Только такое колечко не очень миниатюрным будет.

Понадобились интересные датчики, для измерения переменного тока частотой от 0,5 до 200 Гц, до 300А. Может кому-нибудь попадалось что-то подходящее и при этом не очень дорогое? Варианты изготовления своими силами тоже рассматриваются.

KL3681 | Digital multimeter terminal

The KL3681 Bus Terminal enables measurement of currents and voltages in a wide input range. The measuring ranges are switched automatically, as usual in advanced digital multimeters. For current measurements, two current paths are available, one of which is a high-current path for up to 10 A. The current and the voltage measurement facility can be used for DC and AC. The alternating parameters are output as true RMS values. The measurement readings can be read and processed with commercially available fieldbuses. At the same time, the KL3681 enables the measuring type and range to be set via the bus.

Excellent interference immunity is achieved through the fully electrically isolated design of the electronic measuring system and the dual-slope conversion system. High precision and simple, high-impedance measurement from 300 mV to 300 V allow the Bus Terminal to be used like a modern digital multimeter.

In measuring applications in particular, the voltage to be expected is often not yet known during the planning phase. Automatic adjustment of the measurement range simplifies use and reduces stock levels. The selected measuring type and overload are indicated by LEDs.

http://www.beckhoff.com/english.asp?bus_terminal/kl3681.htm

KL3403 | 3-phase power measurement terminal

The KL3403 Bus Terminal enables the measurement of all relevant electrical data of the supply network. The voltage is measured via the direct connection of L1, L2, L3 and N. The current of the three phases L1, L2 and L3 is fed via simple current transformers. All measured currents and voltages are available as root-mean-square values. In the KL3403 version, the effective power and the energy consumption for each phase are calculated. Through the relationship of the root-mean-square values of voltage U * current I and the effective power P, all other information such as the apparent power S or the phase shift angle cos φ can be derived. For each fieldbus, KL3403 provides a comprehensive network analysis and an energy management option.

http://www.beckhoff.com/english/bus_termin...m?id=1096711863

Первый модуль заявлен к выпуску 1 кварталом этого года. Второй имеет возможность передавать частоту. Из документации:

Frequency counter
The KL3403 is able to measure the frequency of the signals at the voltage circuits (L1, L2, L3). The measurement lasts 5 seconds (measuring window).

Measuring error
Frequency < 70 Hz ≥ 70 Hz ≥ 75 Hz ≥ 80 Hz ≥ 90 Hz ≥ 100 Hz
Measuring error < 0.0 % < 0.2 % < 0.5 % < 1.5 % < 2.0 % < 3.0 %

Длительность измерения - 5 секунд.
Цепляете его к любому контроллеру Beckhoff или Wago, далее хоть в Profibus, Lonworks, Bacnet и т.п. передавайте. Решение не дешевое - сам модуль стоит по-моему в районе 250 евро + башка контроллера 200...500 евро.

Поскольку токи у вас большие (300А), то лучше брать готовое решение. Так меньше проблем с расчетом изоляции и изготовлением. Возможно будет необходимо два трансформатора 1- 300А/5А и 2- 5А/X А.

Есть приличные сомнения что трансформатор тока будет работать на частоте полгерца.
Готовая аппаратная часть для подключения датчиков в этом случае не нужна - планируется нечто собственное, специализированное.
Изоляцию можно рассчитать, изготовление - заказать.