Pomiar prądów stałych i przemiennych. Pomiar prądu silnika jednofazowego.

Pomiar prądów stałych o dużym natężeniu

Bocznik to specjalny opornik pozwalający na pomiar dużych wartości prądu. Stosowany jest do pomiarów prądu stałego i zmiennego (w zależności od stosowanego miernika).

Bocznik może być wewnętrzny lub zewnętrzny. Wewnętrzny jest zabudowany w mierniku, stosowany do pomiaru małych prądów rzędu kilku, kilkunastu amperów. Bocznik zewnętrzny wykorzystywany jest do pomiaru prądu od kilkunastu amperów (15 A) do kilku tysięcy amperów.

Podstawowe dane znamionowe bocznika to:
• prąd znamionowy (15, ... 100, ... 2000, ... A);
• znamionowy spadek napięcia (najczęściej 60 mV, rzadko 30, 45, 100 mV);
• klasa dokładności (od 0,02 do 1; najczęściej 0,5)'

Bocznik posiada cztery zaciski: dwa (zewnętrzne) do podłączenia toru prądowego oraz dwa (wewnętrzne) do mierzenia spadku napięcia. Z bocznikiem współpracuje miliwoltomierz magnetoelektryczny wyskalowany w amperach i podłączony do zacisków (wewnętrznych) mierzących spadek napięcia ΔU na boczniku. 

Zasada działania bocznika

Zasada pomiaru prądu I płynącego przez bocznik

U = I · R

Ponieważ rezystancja R bocznika jest stała, zgodnie z prawem Ohma spadek napięcia jest wprost proporcjonalny do przepływającego przez bocznik prądu I.

Pomiary prądów i napięć przemiennych przez przekładniki
Przekładniki prądowe transformują prądy pierwotne przemienne w systemach elektroenergetycznych o określonym napięciu na prądy wtórne przemienne z określoną w normie dokładnością i galwanicznym oddzieleniem uzwojeń wtórnych od pierwotnych. 

Przykład pomiaru prądu silnika z zastosowaniem przekładnika prądowego

Pomiar prądu silnika jednofazowego

Przekładniki najczęściej wykonywane są na prądy wtórne 1A lub 5A. Istotnym parametrami, jakie charakteryzują przekładnik, są:
• prąd pierwotny;
• prąd wtórny;
• klasa przekładnika;
• moc;
• maksymalne napięcie pracy;
• częstotliwość znamionowa.

Parametry przekładników, między innymi moce przekładnika oraz prądy pierwotne i wtórne, znormalizowane są wg PN-EN 60044-1.

Jednym z istotniejszych parametrów, na które należy zwrócić uwagę podczas doboru, poza prądami jest moc przekładnika. Należy dobierać moc tak, aby straty mocy na przewodach doprowadzających oraz miernikach nie przekroczyły wartości znamionowej.

Dla określonego znamionowego prądu wtórnego, dla typowych przewodów miedzianych o określonych długościach i przekroju, straty mocy na przewodach podajemy w poniższych tablicach. 

Straty mocy [VA] w przewodach przy przepływie prądu o natężeniu 5A

Straty mocy wyrażone w VA w przewodach. Przepływ prądu o nat. 1A

Teoretycznie moc pozorną odbiornika S [VA] powinno się dodać geometrycznie do straty mocy czynnej na przewodach P [W], jednak ze względów praktycznych z dokładnością w granicach błędu pomiaru można je zsumować algebraicznie.

Dopuszczalne błędy przekładników prądowych zawarte są w normie PN-EN 6004411. 

Wartości graniczne błędów przekładników pomiarowych

Analizując wartości klasy dokładności 0,5, zauważamy, że dopuszczalny błąd prądowy ± 0,5% jest zachowany tylko przy 100 ÷ 120% znamionowego prądu, a pomiar najniższego prądu jest określony tylko przy 5% znamionowego prądu.

W praktyce stosuje się dwa rodzaje przekładników prądowych. Dla prądów małych (do ok. 50A) instalacja przekładników wymaga rozpięcia układu pomiarowego. 

Przekładnik z uzwojeniem pierwotnym

Przy wyższych prądach stosuje się przekładniki z różnego rodzaju otworami. 

Przekładnik z otworem na przewód lub szynę prądową

Czytaj więcej na temat pomiarów parametrów procesowych: temperatury, prądów i napięcia:

Wskaźniki i rejestratory: klasyfikacja błędów pomiarowych, klasa dokładności przyrządu pomiarowego.

Pomiar temperatury - czujniki rezystancyjne. Kompensacja temperatury.

Czujniki termoelektryczne i kompensacja temperatury zimnych końców. Termopary płaszczowe.

Pętla prądowa 4...20mA. Retransmisja sygnału mierzonego. Separacja galwaniczna.

Wskaźniki analogowe i cyfrowe. Historia i perspektywy rozwoju.

Rejestratory przebiegu procesów przemysłowych

Historia i perspektywy rozwoju rejestratorów