ТЕМА: Измерение тока 50Гц, приборы и методы

Создал новую тему.
Лет 20 назад, я сделал, на вводе в квартиру, такой амперметр:

Сейчас, проверил его показания и оказалось, что он даёт большую ошибку. Убрал из схемы С2, произвёл градуировку на низковольтном стенде, нарисовал новую шкалу, поставил на место, т.е. на фазный провод ввода в квартиру. Очень странно, но ничего не изменилось: на малых токах (менее 2...3А) прибор завышает показания на 30...40%. Кто подскажет, какая может быть причина этой ошибки?

studiotandem пише:
studiotandem, я понимаю назначение VD3 и R2, ими хорошо корректируется сжатие правой половины шкалы (ток выше 3...4 Ампер). Это я сделал. Градуировку произвожу с использованием 2х контрольных приборов TRMS, один - мультиметр, второй - токовые клещи. Показания их практически не отличаются. Шкалу рисую в CorelDraw.


Это всё понятно и получается, как надо. Но почему, в разных точках контроля, показания радикально отличаются???

P.S. Посмотрел осциллограмму напряжения в сети. Ничего особенного, синусоида немного искажена, т.е. всё как обычно...
Посмотрел напряжение на выходе трансформатора тока и схватился за голову: там тааакой мусор! Светодиодные лампы и импульсные БП. Теперь понял, что задача - отфильтровать эту гадость.

Айнцвайдрайченко пише: Не нравится мне в вашей схеме применение С1, на мое мнение для линейных показаний он там вреден.
Сделайте по китайской схеме подключения

номиналы на схеме для трансформатора ZMCT103C у него коэффициент 1000:1, теоретически такие же номиналы нужны и вашему тр-ру.

Oto пише: С1 нужен для правильной работы удвоителя напряжения (С1, VD1, VD2). Линейная шкала мне не нужна, я сделал близкую к логарифмической (см. скриншот шкалы). Диод VD3 формирует логарифмическую характеристику, а резистор R2 немного растягивает правую половину шкалы. Таким образом, я сформировал удобную для меня шкалу.
Трансформатор тока у меня 1500:1, роль первичной обмотки играет провод, проходящий через кольцо сердечника.

Сегодня опять (в который раз!) демонтировал этот амперметр, буду продолжать исследования. Надо решить главный вопрос: почему на низковольтном стенде я добиваюсь точности 2...2,5%, а на вводе в квартиру амперметр врёт на 30% ???

P.S. И ещё, я против С2. Этот конденсатор заставляет прибор показывать пиковое значение тока, а мне интересно среднеквадратическое.

Для гарантованої точності шкалу краще маркувати вже у штатному (високовольному) режимі нагружаючи лінію та наносячи мітки олівчиком на шкалу. Побудувавши таким чином надцять поміток в різних діапазонах. В векторному редакторі це все окультурити та наклеїти.

studiotandem пише: О, да, в нанесении меток я уже хорошо натренирован :) Забраковал 3 варианта шкалы.

Вот такая нарисовалась картинка на выходе моего ТТ:

Добавил R2, который на китайской схеме (я сразу обратил на него внимание!) и выбросы исчезли. После очередной калибровки на стенде, поставил на фазный провод. Надежда рухнула: повторилась та же картина, что и раньше.
Ну хорошо, отградуирую я шкалу в штатном режиме. Но нет никакой гарантии, что включение какого-нибудь БП не изменит картину. Надо разобраться в причинах этого безобразия. Выпишу китайских ТТ, а пока они едут, буду продолжать издевательство над схемой.

Подтащил осциллограф к распределительному щитку... Я в шоке, вот полюбуйтесь: ток в фазном проводе (снято со вторичной обмотки ТТ, при токе 1,8А). И как его теперь измерять? Амплитудное значение - никак нельзя, по понятной причине: амплитуда этих "иголок" будет зависеть не от тока, а от типа техники, нагружающей сеть.
И вообще, кто как и чем измеряет ток в такой сети?

Цього слід було очікувати. Трансформатор на феритовому колечку не годиться для 50 гц. Чутливість до імпульсних перешкод у нього в рази вища ніж до 50 гц. Тому "маємо, те що маємо".

Пока я изощрялся с этой схемой, с АлиЭкспресс приехал цифровой V-A-метр
Сразу же, подверг его испытаниям. Сделаю маленький обзорчик. Кишки прибора:


Сборка и пайка качественные, детали корпуса подогнаны отлично. Трансформатор тока, однако, не гармонирует с корпусом: или он взят от другого производителя, или его внешнему виду не придавали значение. Ну, и затирать маркировку микросхем - это жлобство.
Конденсатор 0,68мкФ 400V сразу заменил на такой же, но на 630V.
Потребление от 220V составляет 48мА. По тарифу 1,68грн/кВт-ч (Киев), это обойдётся в 13 с небольшим гривен в месяц.
Вольтметр показывает точно, расхождение с показаниями прибора TrueRMS не превышает 1...1,5 Вольт.
Тестирование показаний амперметра, на моём низковольтном стенде:

Максимальная ошибка амперметра, которую мне удалось поймать, не превышает 1,5...1,8%, в диапазоне токов 1...20А
Сравнивая напряжение, выдаваемое обмоткой трансформатора тока, с моим кольцом, содержащим 1500 витков (на нагрузке 1 кОм), легко сделать вывод, что его обмотка содержит 500 витков. Интересно, какой там материал сердечника? На осциллограммах тока в фазном проводе, выбросов нет.


В конце концов, оценил показания прибора, при контроле тока на вводе в квартиру. Ошибка не превышает те же 1,5...1,8%.
Прибор отличный, вмонтирую его в щиток. Мой интерес к стрелочному варианту, теперь, чисто теоретический. Чуть позже, продолжу исследования.


P.S. Вот ещё: после фиксации на DIN-рейке, защёлка прячется глубоко и достать её будет затруднительно. А защёлкивается она очень легко, держит надёжно. Теперь, чтобы снять прибор с рейки, придётся сдвигать его вбок, а если это невозможно - ломать защёлку. Или предусмотреть проволочную петельку.

Айнцвайдрайченко пише: Когда то изучал тему сварочных инверторов. Там через ТТ проходит провод первичной обмотки. Мотал на кольце из распыленного железа от дросселя групповой стабилизации бп ATX. Работало. Потом вычитал что их мотают на феррите, но многие рекомендуют ломать и склеивать кольцо. Мнения расходятся. Информации по инверторам много, может поищите в этом направлении.

Потратил вечер на выпиливание сердечника 5х5мм из половинки ШЛ. Странно, но осциллограмма тока с этого сердечника, практически не отличается от варианта на феррите: те же "иголки".

Взял половину ШЛ 7х15мм, с первичной обмоткой на 220В... Удивился: на низковольтном стенде, форма тока повторяет форму напряжения, т.е. близка к синусоиде. На фазном же проводе, кривая далека от синусоиды, но уже похожа на снятую с китайского датчика тока. Кажется, пора сравнивать величины индуктивности вариантов датчика...

Относительно разламывания ферритового или порошкового кольца, возражений нет, тут главное - при последующем склеивании, минимизировать зазор. Феррит ломается без проблем (главное, не раскрошить), а ломать порошковые ещё не пробовал.

Продолжил эксперименты. Пробовал десятки сердечников - ферритовые и железные, с готовыми катушками и намотанными своими-кривыми... Положительный результат получил с двумя четвертинками ШЛМ12х16 и катушкой, которую намотал специально под этот сердечник. В чём была загвоздка - так и не понял, можно считать, что результат достигнут методом тыка.
На низковольтном стенде, кривая тока близка к синусоиде, никаких выбросов и ступенек (правда, нагрузка чисто активная: автомобильные лампочки). А на вводе в хату, кривая уже не похожа на синусоиду, но примерно такая же, какую даёт китайский датчик. Но, главное, показывает правильно!
Почитал о схемотехнике измерительных приборов, почерпнул оттуда идею двухполупериодного мостового выпрямителя. Схема получилась такая:

Терморезистор компенсирует температурный дрейф логарифмирующего диода. Полной компенсации не добился, но все же лучше, чем ничего. В начале шкалы недокомпенсация, в конце - перекомпенсация.

Спаял плату. В очередной раз, отградуировал на стенде шкалу. И вдруг, заметил, что подвижная система микроамперметра, от многочисленных сборок-разборок, потеряла баланс. Долго мучился с балансировкой...
А дальше, самое смешное: при окончательной сборке, сделал неосторожное движение и смял пружинку. Фсё. Микроамперметр восстановлению не подлежит. Ну, как всегда, на последнем этапе, такая фигня.
Проронив несколько ласковых слов, принялся искать в закромах похожий прибор. Такового не оказалось. Теперь буду искать на ОЛХ или сгоняю на р/рынок.

Поищи моть есть нерабочие електронные счетчики,там ТТ как раз тот что надо.

Може таке підійде?

Продається тут. І недорого.

Спасибо, с ТТ вопрос уже решён.

1000 витков ПЭЛШО 0,12; пропитка БФ-6. При токе 20А, на выходе ~5,5V.
Надо смастерить хомутик для стяжки сердечника. Разъёмный сердечник удобен тем, что его можно надеть на провод, без размыкания сильноточной цепи.

Теперь жду, когда приедет микроамперметр, взамен того, который я замучил в застенках моей лаборатории.

Готово. Прибор М4200 на 50мкА.

І як в нього з метрологією? Яке мінімальне навантаження чує?

Чутьё начинается с 0,2А (первое деление шкалы). Есть температурная нестабильность до 3% в диапазоне 20...30 градусов. От изменения формы тока, погрешность до 5%