Вопрос по трансформатору тока

[RA0WKC]

Датчики тока LEM лет 20 назад использовали для измерения тока якоря ДПТ (двигателя постоянного тока). Там у них, по описанию, в разрыв магнитопровода включался датчик Холла. На магнитопровод наматывалась компенсационная обмотка, которая подключалась на выход усилителя сигнала с датчика Холла. Ток в компенсационной обмотке стремился уравновесить магнитный поток в магнитопроводе, создаваемый проводником с измеряемым током (первичная цепь). Работает как на переменном, так и на постоянном токе. LEM заявлял о полосе до 100 кГц. Проверял, работает, правда у нас частота была промышленная 50 Гц, после мостового выпрямителя 100 Гц. Конечно токи у нас тоже были до 10-20 А. Датчик тока использовали LEM-100 (макс ток до 100 А). Сквозь датчик проходил один провод (один виток), когда надо было измерить ток в 1 А, пропускали сквозь датчик 10 витков. Пока не забыл, выход датчика тока LEM нагружается на низкоомную нагрузку, порядка 10 Ом, коэффициент трансформации у них 1:1000, питание датчика тока LEM двуполярное 15 В.

[mtit]

Идеальные - понятие относительное.
Потому как идеального ничего не существует.
А-ну как ТС хочет 0,00001% нелинейность?

Ну, грубо говоря. LM-ка имитатор источника тока. Имитатор. Пока автор не скажет "Мой источник тока имеет погрешность (связанную с сопротивлением нагрузки) - такую-то" - говорить не о чём.
Заострю внимание - автор разрабатывает преобразователь, а я говорю про ИСТОЧНИК ТОКА. Нагрузкой которого будет этот преобразователь. В зависимости от коэффициента трансформации (схема в первом посте) - можем сказать, что ИТ нагружен на R1, R2*k и на диоды.
Погрешность, обусловленная непостоянством нагрузки, будет именно в первую очередь зависеть от ИТ. Однако, если это промышленный датчик с выходом 1-5 мА, то чаще всего эта погрешность пренебрежимо мала по сравнению с "классом точности".

[avp94]

Ближе к реалиям должно быть где-то так:

Тренировка к вам не относится .
Продолжим:

Вполне возможно, что такой источник тока близок к идеальному.

А зачем близость к идеальному источнику тока? Когда поверяем амперметр, последовательно с ним ставится образцовый и сверяются показания. И глубоко наплевать, какое внутреннее сопротивление источника тока, главное что бы ток регулировался.
В исходной схеме, откинув модулятор - его пока не рассматриваем, всего три детали:
трансформатор, диод, резистор. ТС интересует линейность устройства, т.е. отличие от зависимости Iизм= K*Iвых + С (1). Предполагаю, что Iвых вычисляется из падения напряжения на резисторе. Собственно вопрос: Какие элементы и каким образом "портят" линейность (1), с учетом что ток вычисляется через падение напряжения . Это тренировка, а не наезд .

[johanh]

Повторюсь ...
Схема из поста 1
Неравномерность переключения (задержка на инверторе)
Выход стабилизатора за пределы стабилизации.
Теоретически подгрузить стабилизатор тока нагрузкой ,обеспечив напряжение 4.5В
на выходе стабилизатора.
3В - стабилизатор тока.9/2 4.5 двойной запас по обратным выбросам ...

[mikaleus]

1. Для измерения постоянного тока трансформатор тока не подходит по умолчанию (физическому принципу работы). Поэтому дальнейшее обсуждение ТТ бесперспективно и подобные вещи нужно называть как-то по другому (например, датчик тока).
2. Использование малогабаритных кольцевых магнитопроводов вполне адекватно позволяет измерять постоянный ток. Для получения линейного преобразования можно использовать насыщенный магнитопровод и фазочувствительное синхронное выпрямление. Тогда в качестве выходного сигнала получается ШИМ-преобразователь, в котором скважность будет пропорциональна току (точнее ампер-виткам) через измерительную обмотку.

[lag1828]

А зачем близость к идеальному источнику тока? Когда поверяем амперметр, последовательно с ним ставится образцовый и сверяются показания. И глубоко наплевать, какое внутреннее сопротивление источника тока, главное что бы ток регулировался.

Ток измеряют в любой цепи, а не только с источником тока.

Это тренировка, а не наезд .

Если это не шутка, то значит, Вы мало пересекались с метрологами. Я уже отвечал в посте 75. Постараюсь (в качестве "тренировки") показать, в чем Вы не правы. К примеру, есть амперметр класса точности 1 и с внутренним сопротивлением 0,1 Ом. И есть две замкнутые цепи, по которым течет ток 1А, состоящие из источника напряжения и сопротивления. В одном случае напряжение источника 100В, а сопротивление 100 Ом. Во втором случае напряжение источника 1 В, а сопротивление 1 Ом. Включаем амперметр (в разрыв цепи). Посчитайте, какая будет относительная ошибка в обоих случаях (это не наезд, а так ради тренировки). В первом случае относительная ошибка менее 0,1%, а во втором – 9%. Вывод: один и тот же прибор в первом случае работает отлично, а во втором нет, если не учесть его внутреннее сопротивление.

Собственно вопрос: Какие элементы и каким образом "портят" линейность (1), с учетом что ток вычисляется через падение напряжения . Это тренировка, а не наезд .

Собственно вопрос правильный и ко всем, но почему-то адресованный мне.
Все источники ошибки, кроме работы модулятора (есть ли там мертвое время, есть ли там момент когда оба ключа открыты. Здесь погрешность должна линейно влиять на результат, т.к. вносится ошибка постоянная, не зависящая от тока) и кроме ТТ, я рассмотрел.
Ошибки связанные с трансформатором я не анализировал, т.к. это начал делать Ан-162.
Как я понял, цифры, получены Ан-162 с помощью моделирования в мультисиме. Я не знаток в моделях мультисима, но из общих соображений кроме ошибки из-за тока намагничивания, возможны другие (менее значимые) ошибки, связанные с не идеальностью ТТ. Например, паразитные емкости, зависимость мю и потерь в железе от частоты. Если в модели это учтено, то снижение тактовой частоты в 10 раз должно отразиться на получаемых результатах. (Или можно посмотреть АЧХ трансформатора).
Еще раз повторюсь, я бы решал задачу по-другому, я не использовал ТТ в своей практике, но тема меня заинтересовала на предмет возможности учета и минимизации погрешностей. Поэтому хотелось бы меньше "тренироваться" на общих вопросах, а услышать обоснованное мнение спецов-практиков как правильно рассчитать и сконструировать ТТ для данного случая (меандр, 200кГц). Как оценить минимальную предельную погрешность, которую вносит ТТ в измерительную цепь, какие составляющие этой погрешности (кроме тока намагничивания и активных потерь в меди и железе) еще надо учитывать (т.е. ВЧ специфику). Если это не возможно обсудить здесь, порекомендуйте книгу автора-практика с рекомендациями по расчету и конструированию ТТ (желательно одну, а не список). Заранее спасибо.

[johanh]

Здесь погрешность должна линейно влиять на результат, т.к. вносится ошибка постоянная, не зависящая от тока

Амплитуда всплесков меняется , однако ...
Я бы не делал упор на линейность погрешности ...
Это относится как к реальным моделям , так и к симуляторам.

[genao]

И есть две замкнутые цепи, по которым течет ток 1А, состоящие из источника напряжения и сопротивления. В одном случае напряжение источника 100В, а сопротивление 100 Ом. Во втором случае напряжение источника 1 В, а сопротивление 1 Ом. Включаем амперметр (в разрыв цепи). Посчитайте, какая будет относительная ошибка в обоих случаях (это не наезд, а так ради тренировки). В первом случае относительная ошибка менее 0,1%, а во втором – 9%. Вывод: один и тот же прибор в первом случае работает отлично, а во втором нет, если не учесть его внутреннее сопротивление.

Во втором случае прибор тоже работает отлично и показывает на 9% ток меньше.
А вот метод поверки прибора исходя сравнения расчетного тока до внесения прибора в цепь, с показаниями прибора после включения в разрыв при таких соотношениях - заведомо порочен.
Разговор же шел об сравнении показаний тока двух образцовых милиамперметров включенных по обоим сторонам токовой!!! гальванической развязки. Это прямой метод поверки.
Задавать образцовые 10 -100В, вводить калиброваный резистор в замкнутый шлейф, для получения образцового тока, затем вводить в разрыв замкнутого шлейфа поверяемое устройства с токовым входом и сравнивать расчетный ток с показаниями устройства это полный абзац. Называется этот метод поверки - косвенным (косным). Да и не приемлемым для таких устройств токовой петли, поскольку допустимое максимальное напряжение холостого хода источника подаваемое на токовый шлейф не должно превышать указанного для устройства, во избежание его выхода.
РС. Главное - устройства с токовой петлей для того и созданы, чтобы изменения сопротивления токового шлейфа (линии передачи) не влияло на значение передаваемой информации - а именно на ток в линии передачи от устройства к устройству. Для поверки применяются токовые калибраторы с встроенным управляемым ГСТ.
ТС почему ухватился за ТТ для токового сигнала - вторичка ТТ обладает свойствами генератора тока с определенной погрешностью для небольших определенных изменений значений сопротивления выходного токового шлейфа. Преобразовал постоянный ток в переменный, подал на ТТ, далее переменный ток - обратно в постоянный (своеобразный токовый инвертор ).
Что касается быстродействия то ему достаточна полоса пропускания

Полоса должна быть узкой. 30-40 Гц вполне устраивает.

Исходя из этого минимальная частота модуляции тока - 1,5кГц

[lag1828]

Во втором случае прибор тоже работает отлично и показывает на 9% ток меньше.

Все правильно к прибору вопросов нет. Тема об измерении тока и речь шла не о поверки или калибровки приборов, речь шла (со стороны avp94) о том, что как бы без разницы в какой цепи (высокоомной или низкоомной) измерять ток прибором. Как еще интерпретировать фразы "А зачем близость к идеальному источнику тока? Когда поверяем амперметр, последовательно с ним ставится образцовый и сверяются показания. И глубоко наплевать, какое внутреннее сопротивление источника тока, главное что бы ток регулировался." (пост83)(когда поверяем то да, а когда измеряем то нет. Причем тут поверка. Речь в теме идет об измерениях)
или "Ток измеряют в любой цепи, а не только с источником тока. Задаться можно (нужно) вносимым сопротивлением, дабы не вносить в ток измеряемой цепи искажений." (пост71). Здесь правда упоминается о вносимом сопротивлении, но достаточно ли этого, чтобы оценить относительную ошибку (абсолютная ошибка одна и та же). Нет надо знать либо напряжение источника, либо сопротивление цепи.
Как видно, или недопонимание, или не четко сформулированные высказывания.
Если я не правильно интерпретировал эти фразы и для avp94 здесь все понятно, мне остается извиниться за приведенные для avp94 банальности.

[avp94]

Вы мало пересекались с метрологами

С такими как Вы никогда. Поверку амперметра делал еще на лаб.работах, и уверяю вас, образцовый и поверяемый амперметр всегда стояли последовательно и было глубоко наплевать от какого источника течет ток, от 1 вольта или ста вольт.
И какое отношение имеют какие-то омы в цепи к измеряемому, протекающему в момент измерения току? Амперметр встроен в устройство и нет никакого интереса знать какой ток был бы без него. Интересует точность его показаний. А влияние внешнего измерительного прибора на исследуемую схему это из другой "оперы".

Как я понял, цифры, получены Ан-162 с помощью моделирования в мультисиме.

Ничего вы не поняли, цифры взяты "от балды", для виртуального примера. Вышел не очень удачный (первый пример).

Поэтому хотелось бы меньше "тренироваться" на общих вопросах

Так если не разобрались в основном вопросе, как работает трансформатор, то более тонкие моменты будут просто сотрясение воздуха. Основные формулы, пусть даже без индуктивности рассеяния, надо знать и понимать.
А трансформатор - он и в Африке трансформатор, формулы едины для любых применений. Но знание на бытовом уровне: "Мой папа работает трансформатором: получает 220, домой приносит 110, на разницу гудит" порой оказываются недостаточными .
Поскольку не захотели разобраться с тремя деталями и их влиянием на точность устройства - умолкаю, иду изучать мк и программирование.
P.S. Устройство ТС, принцип и расчет можно посмотреть в публикациях (учебниках) по теме инвертор тока.