Трёхфазный ваттметр

Монтаж трансформатора тока

Задача и особенности заземления трансформаторов.

Перед тем как выполнить непосредственно сам монтаж трансформатора тока необходимо провести его ревизию и проверку сопротивления изоляции. Если она низкая то есть менее 1 кОм на 1 Вольт, то для начала хорошенько просушите его с помощью тепловентилятора или другой тепловой пушки. Сопротивление изоляции стоит при этом проверять каждые полчаса. Во время ревизии также проверяют комплектность устройства, элементов крепежа, состояние фарфоровых диэлектрических частей и корпуса. Осмотреть нужно:

  • колодку вторичных выводов для цепей защиты и контроля;
  • наличие их обозначений, маркировку;
  • паспортную таблицу;
  • состояние резьбы на болтовых соединениях выводов;
  • наличие гаек и шайб.

Перед тем как непосредственно начать монтаж трансформатора тока, конечно же, всё начинается с отключения высоковольтной установки, проверки отсутствия напряжения на токоведущих частях, а также установки переносных заземлений. Всё это является основными мерами безопасности персонала, производящего монтаж. Затем производится разметка в месте установки, и если необходимо то выполняются сверлильные работы в местах крепления конструкции. Если в помещении сыро, то стоит принять меры, препятствующие образованию коррозии (установка сушек и покраска контактных соединений). Запрещается установка трансформатора и монтаж, таким образом, чтобы их корпуса находились вплотную к друг, к другу. Расстояние должно быть не менее 100 мм.

Желательно если есть возможность то таблички с маркировкой должны быть видны из-за ограждений.

Главное правило подключения любого трансформатора тока, это запрет включения его в цепь без нагрузки на вторичной обмотке. Если нет возможности подключить прибор, то их необходимо соединить между собой, чтобы не возникло большое напряжение на ней, которое почти всегда приводит к выходу из строя измерительного устройства.

Microchip PIC18F252

Каждый, наверное, когда-нибудь задумывался над вопросом, сколько потребляет тот или иной бытовой электроприбор. Например, сколько энергии потребляет телевизор в дежурном режиме? Как изменяется энергопотребление холодильника в различных режимах работы? Для этих целей вам потребуется ваттметр переменного тока, и в статье мы подробно рассмотрим конструкцию одного из вариантов прибора (Рисунок 1).

Рисунок 1. Цифровой ваттметр переменного тока.

Разрабатывать такие приборы для постоянного тока не имеет смысла ввиду того, что в этом случае все очень просто вычисляется с помощью известных законов и математических формул, при этом из измерительных приборов потребуется только амперметр. Для переменного тока все немного сложнее и раньше аналоговые ваттметры для переменного тока, хоть и обеспечивали высокую точность, были сложны в производстве, не говоря уже о цифровых ваттметрах и возможности сборки подобных приборов в домашних условиях. Современные технологии и элементная база позволяют проектировать многофункциональные устройства при минимальных затратах. Дешевые микроконтроллеры (МК) с богатой периферией и мощными вычислительными способностями заметно упрощают создание различных систем автоматизации и управления. Интегрированная прецизионная аналоговая периферия, а в некоторых МК и подсистема цифровой обработки сигналов, дают возможность разрабатывать многофункциональные измерительные приборы.

Цифровой ваттметр, конструкцию которого мы рассмотрим, предназначен для измерения потребляемой мощности устройств, подключенных к сети переменного напряжения 207 – 235 В / 50 Гц. Основным элементом ваттметра является 8-разрядный PIC микроконтроллер компании Microchip серии PIC18F252, который с помощью внешних АЦП выполняет измерение протекающег через нагрузку тока, напряжения на нагрузке, вычисляет действующее значение напряжения (эффективное значение) в сети, действующее значение тока и среднее значение потребляемой мощности. Все указанные параметры отображаются на двухстрочном символьном ЖК индикаторе.

Прибор не имеет отдельного источника питания. Используется встроенный сетевой блок питания, благодаря чему микроконтроллерная часть прибора полностью изолирована от аналоговых узлов, находящихся под напряжением сети.

Как не травмироваться при замерах?

Чтобы перестраховаться, если имеются сомнения, лучше ознакомиться с инструкцией к электроприбору и проверить верность подсоединения

Выполняя замеры, важно помнить о мерах защиты при работе с электротоком. Травмирование может случиться даже при работе с незначительной токовой мощности аппаратами

Особенно в условиях с высокой влажностью. Необходимо работать в прорезиненной спецодежде.

Вам это будет интересно Особенности изолирующих клещей

Для исследования СТ, ученые придумали измеряющие электроприборы. Из-за незначительного внутреннего сопротивления, эти измерители не оказывают влияние на параметры электротока в измеряемой токовой цепи. Приборы активно применяются на промобъектах и дома.

Источник

Разновидности и обозначения

По частоте тока, мощность которого измеряется, ваттметры подразделяются на следующие группы:

  • низкочастотные и постоянного тока;
  • радиочастотные (потребляемой и поглощаемой мощности);
  • оптические.

Низкочастотные

Низкочастотные ваттметры применяются в сетях переменного тока и электроустановках постоянного. Так, переменные ваттметры подразделяются на однофазные и трёхфазные. Для определения реактивной мощности в сети используются так называемые варметры. Если вам попался цифровой ваттметр – он считает активную и реактивную мощность. Маркируются такие ваттметры буквой Ц, рядом с которой ставится номер, определяющий класс точности прибора, пределы измеряемой мощности и модель, например, Ц301, Д8002, Д5071.

Радиочастотные по поглощению

Для поглощаемой мощности на радиочастотах используется внушительная подгруппа ваттметров. По видам они разделяются благодаря наличию нескольких типов и разновидностей датчиков, с которых и считываются показания. Для радиочастоты в качестве датчика подойдут термопара, термистор и пиковый обнаружитель, гальваномагнитные и пондеромоторные комплектующие. Однако радиочастотное излучение зачастую отражается, такой ваттметр измеряет поглощённую, а не реально попадающую на датчик мощность.

Ваттметры с термистором включают в себя принимающий конвертер на основе термистора или болометра. К нему подключён измерительный мост. Для разогревания термистора применяется источник обычного переменного тока. Термистор меняет своё сопротивление при нагреве. Температура разогреваемого термистора определяется уровнем мощности сигнала, попадающего на него.

В процессе измерения рассеиваемая на термисторе мощность радиоизлучения – вместе с мощностью переменного тока – не приводит к значимому изменению сопротивления термистора. Оно стабильно за счёт работы измеряющего моста, реагирующего на изменение подогревающего термистор тока. Вся эта цепь раньше работала за счёт ручных регулировок – сейчас же задачу подстройки взял на себя цифровой модуль, автоматически вмешивающийся в вышеперечисленные параметры. Термисторные ваттметры работают с рассеиваемой на приборе мощностью до нескольких милливатт. Этот предел превышаем за счёт делителей входной мощности, вызывающих при этом ещё большую недостоверность проводимых измерений, пример – М3-22А, M3-28.

У калориметрических ваттметров вместо термистора применяют особый нагрузочный элемент, с которого тепло отдаётся на преобразователь, собранный на термисторе. В качестве посредника выступает рабочее тело – очищенная вода либо жидкость, способная её заменить. Эта жидкость протекает с постоянной скоростью, проходя через входной нагрузочный элемент, конвертер и уносящий излишнее тепло элемент, пример – приборы М313, МК3-68/70.

У термоэлектрических ваттметров используется термопара – одна или несколько – с непосредственным и опосредованным нагреванием. В процессе измерения мощности разогретый стык термопары разогревается ещё больше от мощности сигнала, с которого прибор снимает показания. Схема вырабатывает температурное электрическое напряжение. Это напряжение и является сигналом, идущим на АЦП цифрового ваттметра или на гальванометр аналогового, например, термоэлектрическими являются ваттметры М3-51/56/93.

«Пиковые» ваттметры чувствительны к мощности импульсного сигнала, но замер мощности такого сигнала неточен. Такой прибор легко сделать из переменного вольтметра, подключив к нему нагрузочное устройство с сопротивлением, совпадающим с волновым сопротивлением фидера.

Радиочастотные по прохождению

Первоначальным конвертером (преобразователем) в таких приборах является направленный разветвитель – узел, отбирающий из основного канала небольшую часть мощности. Она поступает на вторичный конвертер – например, через детектор огибающей сигнала или термоэлемент. Полученный сигнал передаётся к АЦП или гальванометру. Для частот 150–1620 кГц применение разветвителей осложнено. Вместо них применяют датчики по току и напряжению. Такими деталями выступают трансформаторы по напряжению и току.

Полученные значения умножаются друг на друга по фазной разнице. Пример использования такого устройства – определение мощности, отправляемой передатчиком в антенный кабель. В СВЧ-диапазоне – 300–3000 МГц применяют термисторные, гальваномагнитные и термоэлектрические датчики в стенке волновода. Пример такого прибора – М2-23/32 или NAS.

​Как правильно подключить ваттметр в электрическую цепь

По инструкции для ваттметра, у него есть 4 клеммы – по 2 входа и выхода. Одна пара клемм применяется при сборке последовательной (токовой) цепи. Вторая пара клемм подключается после первой и применяется для получения параллельной цепи (напряжения). Начальная точка цепи напряжения подключается перемычкой к начальной точке токовой цепи, который должен быть соединен с зажимом сети. Конечная точка цепи напряжения коммутируется с оставшимся зажимом.

В результате катушка тока получает последовательное соединение с приемниками электроэнергии, а катушка напряжения – аналогичное соединение с дополнительным сопротивлением. Она создает параллельную цепь, располагаемую параллельно приемникам энергии.

При смене направленности тока в 1-й катушке меняется направленность вращающего момента и поворота катушки напряжения. А поскольку шкала аналогового прибора зачастую односторонняя, то при неверной направленности тока определить измеряемый параметр не удастся. Поэтому необходимо четко различать зажимы прибора. Коммутируемый с источником питания зажим последовательной катушки называют генераторным. Для него характерно обозначение звездочкой. Идентично называется и обозначается подсоединяемый к проводу от последовательной катушки зажим параллельной цепи.

Поэтому в вопросе, как включается ваттметр, важно обеспечить направленность токов в катушках от генераторных зажимов к остальным. На рисунках представлены 2 корректные схемы включения ваттметра

Первую схему рекомендуется использовать в ситуациях, когда мощностью обмоток прибора допустимо пренебречь. Вторая схема применяется при необходимости высокоточных замеров.

Источник



Как подключить

От правильности подключения ваттметра в конкретной части электроцепи зависит точность полученной информации. Надлежащая схема подключения ваттметра будет выглядеть таким образом: неподвижную катушку ваттметра последовательно соединяют с нагрузкой либо потребителями электричества.

Подвижная катушка подключается с вспомогательным сопротивлением, а после весь участок параллельно подключают к нагрузке. Подвижный участок рассматриваемого приспособления обладает определенным углом поворота.

Так как в схеме применяется добавочное сопротивление, электроцепь приспособления обладает фактически постоянным сопротивлением. Мощность определяется непосредственно по такому показателю.

В таком устройстве равномерным образом наносится шкала измерений, которая изготовлена в 1-стороннем варианте, когда положение делений продолжается от 0 вправо. Когда электрический ток изменит собственное направление, подобное ведет к изменениям в направлении поворота и вращению активной катушки. Когда подсоединение рассматриваемого приспособления произведено неверно и направление тока другое, электроприбор не будет работать.

Вам это будет интересно Особенности пассатижей и плоскогубцев

Из-за этих факторов нельзя путать зажимы, используемые для подсоединения. Последовательная обмотка обладает зажимом, который подключает к источнику питания. Параллельную электроцепь называют генераторной, обладает собственной клеммой для подключения фрагмента к проводу, который связан с последовательной катушкой.

Важно! При надлежащем подсоединении, токи в катушке ваттметра от генераторного направляются к негенераторному зажиму. Подсоединение ваттметра

Подсоединение ваттметра

Лучшие модели

На рынке существует большое количество таких измерительных приборов от европейских и отечественных производителей. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. Необходимо детально исследовать наиболее популярные модели.

Вам это будет интересно Особенности инструментов для обжима

ROBITON PM-1

Устройство, которое помогает контролировать расходование электрической энергии из электросети 1 потребителем. В нем совмещается в 1 корпусе вилка, розетка, электроблок и монитор, считывающий полученные данные.

Дает возможность вычислять мощность единичной, подсоединенной через устройство, нагрузки. Ваттметр определяет число используемой энергии за конкретный временной период и рассчитывает цену использованного электричества.

Плюсы:

  • компактные размеры, простота, адекватная цена;
  • возможность работы с любыми бытовыми устройства;
  • возможность определения числа энергии, которая потребляется нагревателем.

Минусы:

  • плохо продумано обнуление;
  • работает лишь в тепле.


ROBITON PM-1

HiDANCE 3680W AC Power Meter

Компактное бытовое электронное приспособление с расширенным функционалом. Дает возможность определять силу напряжения переменного тока. Рассчитывается потребляемая мощность и ее коэффициент.

Присутствует функция определения цены используемой энергии. Устройство комфортно во время тестирования быттехники, электроприборов и нагревателей любого типа в целях расчета экономической эффективности.

Плюсы:

  • яркий дизайн, аккуратная сборка цифрового прибора;
  • высокоточные измерения, наглядно отображается результат;
  • большое количество режимов.

Минусы:

  • необходимо снова вводить стоимость после обнуления информации;
  • приваренные штыри увилки.


HiDANCE 3680W AC Power Meter

Espada TSL 1500WB

Легкий для освоения и использования ваттметр, который тестирует быттехнику по уровню потребленной энергии. Крайне комфортен, чтобы проверять потребление электроэнергии в процессе выбора обогревателя. Устройство в кратчайший период времени показывает реальную мощность, траты и цену электроэнергии.

Помогает рассчитывать теплоэффективность и траты на протяжении отопительного сезона. Предусматривается опция введения информации при 2-хтарифном счётчике. Изделие сигнализирует о нештатной ситуации либо превышении силы тока, мощности.

Плюсы:

  • высокоточное изделие, скорость измерений;
  • подсвечивается монитор, большие цифры;
  • расчёт цены электричества.

Минусы:

  • непостоянная подсветка;
  • трудно менять источник питания.


Espada TSL 1500WB

TP-Link HS110

Прибор контролирует и осуществляет замеры на дистанции посредством сети с помощью смартфона либо иного электроприбора. Предусматривается опция автоподключения либо выключения потребителей энергии.

Мониторинг на дистанции потребления электроэнергии дает возможность выбирать надлежащий режим функционирования быттехники либо отопительных систем. Ваттметр помогает выставлять требуемую мощность.

Плюсы:

  • опция контроля на расстоянии;
  • компактные размеры, функционирует с любой бытовой техникой;
  • адекватная стоимость.

Минусы:

восприимчивость к качеству сети.


TP-Link HS110

Исходный код программы

Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же сначала рассмотрим его наиболее важные фрагменты.

В программе мы должны сообщить плате Arduino, к каким ее контактам подключен ЖК дисплей. Контакт RS ЖК дисплея подключен к цифровому контакту 2 платы Arduino, а контакт Enable – к цифровому контакту 3 платы Arduino. Контакты данных ЖК дисплея (D4-D7) подключены к цифровым контактам 4,5,6,7 платы Arduino.

Arduino

LiquidCrystal lcd(2,3,4,5,6,7); //rs,e,d4,d5,d6,d7

1 LiquidCrystallcd(2,3,4,5,6,7);//rs,e,d4,d5,d6,d7

Затем в программе мы должны инициализировать необходимые нам переменные.

Arduino

int Vin=5; //напряжение на контакте 5V платы arduino
float Vout=0; //напряжение на контакте A0 платы arduino
float R1=3300; //значение сопротивления известного резистора
float R2=0; // значение сопротивления неизвестного резистора

1
2
3
4

intVin=5;//напряжение на контакте 5V платы arduino

floatVout=;//напряжение на контакте A0 платы arduino

floatR1=3300;//значение сопротивления известного резистора

floatR2=;// значение сопротивления неизвестного резистора

Далее в программе мы должны инициализировать наш ЖК дисплей.

Arduino

lcd.begin(16,2);

1 lcd.begin(16,2);

Затем мы должны считать значение на выходе АЦП контакта A0.

Далее значение с выхода АЦП (оно в диапазоне от 0 до 1023) конвертируется в значение напряжения.

Arduino

buffer=a2d_data*Vin;
Vout=(buffer)/1024.0;

1
2

buffer=a2d_data*Vin;

Vout=(buffer)1024.0;

Далее в коде программе исходя из найденного значения напряжения мы рассчитываем значение сопротивления R2.

Arduino

buffer=Vout/(Vin-Vout);
R2=R1*buffer;

1
2

buffer=Vout(Vin-Vout);

R2=R1*buffer;

Далее найденное значение сопротивления резистора R2 выводится на экран ЖК дисплея.

Arduino

lcd.setCursor(4,0);
lcd.print(«ohm meter»);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(«R (ohm) = «);
lcd.print(R2);

1
2
3
4
5

lcd.setCursor(4,);

lcd.print(«ohm meter»);

lcd.setCursor(,1);

lcd.print(«R (ohm) = «);

lcd.print(R2);

Если вас заинтересовал данный проект, то вы можете следующие похожие проекты на нашем сайте:
— цифровой вольтметр на Arduino;
— цифровой амперметр на Arduino;
— частотомер на Arduino;
— измеритель емкости на Arduino.

Далее приведен полный код программы.

Arduino

#include<LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(2,3,4,5,6,7); //rs,e,d4,d5,d6,d7
int Vin=5; //напряжение на контакте 5V платы arduino
float Vout=0; //напряжение на контакте A0 платы arduino
float R1=3300; //значение сопротивления известного резистора
float R2=0; // значение сопротивления неизвестного резистора
int a2d_data=0;
float buffer=0;
void setup()
{
lcd.begin(16,2);
}
void loop()
{
a2d_data=analogRead(A0);
if(a2d_data)
{
buffer=a2d_data*Vin;
Vout=(buffer)/1024.0;
buffer=Vout/(Vin-Vout);
R2=R1*buffer;
lcd.setCursor(4,0);
lcd.print(«ohm meter»);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(«R (ohm) = «);
lcd.print(R2);

delay(1000);
}
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

#include<LiquidCrystal.h>

LiquidCrystallcd(2,3,4,5,6,7);//rs,e,d4,d5,d6,d7

intVin=5;//напряжение на контакте 5V платы arduino

floatVout=;//напряжение на контакте A0 платы arduino

floatR1=3300;//значение сопротивления известного резистора

floatR2=;// значение сопротивления неизвестного резистора

inta2d_data=;

floatbuffer=;

voidsetup()

{

lcd.begin(16,2);

}

voidloop()

{

a2d_data=analogRead(A0);

if(a2d_data)

{

buffer=a2d_data*Vin;

Vout=(buffer)1024.0;

buffer=Vout(Vin-Vout);

R2=R1*buffer;

lcd.setCursor(4,);

lcd.print(«ohm meter»);

lcd.setCursor(,1);

lcd.print(«R (ohm) = «);

lcd.print(R2);

delay(1000);

}

}

Как установить трансформатор тока

Как работает и как выбрать трансформатор тока

По роду и способу установки они делятся на:

  1. Проходные;
  2. Опорные;
  3. Встроенные в электрооборудование;
  4. Для электроустановок до 1 кВ или выше;
  5. Для наружной установки в ОРУ (открытых распределительных устройствах);
  6. Для внутренней установки в ЗРУ (закрытых распределительных устройствах).

Зачастую в цепях с маломощными двигателями и трансформаторами рассчитанных на 1 кВ и ниже установка трансформатора тока не требуется. Это всевозможные понижающие трансформаторы освещения, компрессоры, вентиляторы, обогревательные системы. Вообще, в быту трансформаторы тока устанавливаются крайне редко, разве что на трансформаторах, питающих целые районы или группы домов.

Трансформатор тока подключение

Рассмотрим несколько вариантов подключения трансформаторов тока в цепи трёхфазного напряжения.

Эта схема, где три трансформатора тока соединены в звезду, широко применена для защиты цепей от однофазных и многофазных коротких замыканий. Если в цепях протекает ток ниже того, на который настроены реле КА1-КА3, то это называется рабочим нормальным режимом работы и ни одна из защит не будет срабатывать. Ток, который протекает через реле К0 считается как геометрическая сумма токов всех трёх фаз. При увеличении тока в одной из фаз вырастит ток и в цепи защитного трансформатора сработает одно или несколько реле КА1-КА3, в зависимости от места повышения тока. Это необязательно случится при коротком замыкании, даже если нагрузка на контролируемом оборудовании будет выше номинальной, то произведёт отключение. Тем самым спасая дорогостоящее электрооборудование от ненормального режима работы. При замыкании на землю ток появится и в цепи реле К0, тем самым отключая электроустановку.

Схема с трансформаторами применяется для защиты от межфазных замыканий для организации цепей с заземлённой нейтралью. Схема с неполной звездой чаще всего используется для маломощных источников и потребителей, когда существуют и дополнительные виды разнообразных защит.

Такой вид соединения в треугольник, с одной стороны и в звезду с другой — используется в электроустановках для дифференциальной защиты.

Подключение трансформаторов тока, таким образом, даёт возможность защиты от межфазных замыканий и превышения тока в каждой из фаз, но отсутствует отключение при коротком замыкании на землю. Поэтому подключается так в исключительных очень редких случаях.

Классификация ваттметров

До того, как выполняется измерение мощности ваттметром, на исследуемом участке предварительно измеряется сила тока и напряжение. Для того чтобы получить наглядную итоговую информацию, эти данные следует преобразовать с помощью ваттметров, которые могут быть аналоговыми и цифровыми.

Большая часть всех измерений в течение длительного времени проводилась аналоговыми устройствами, в свою очередь разделяющихся на категории показывающих и самопишущих. Они отображают значение активной мощности на заданном участке цепи. Типичным представителем считается показывающий прибор с полукруглой шкалой и поворачивающейся стрелкой. На шкалу нанесена градуировка, соответствующая величинам нарастающей мощности, которую он измеряет в ваттах.

Другой тип – ваттметр цифровой относится к измерительным приборам, способным выполнять замеры не только активной, но и реактивной мощности. Все подобные устройства оборудованы дисплеем, на который кроме мощности, выводятся показания силы тока, напряжения, расхода электроэнергии за определенный период времени. Наиболее совершенные приборы подключаются и позволяют выводить полученные данные на компьютер, расположенный удаленно от места проведения измерений.