Датчик тока - емкостной трансформатор

[alexey-b]

Емкостной трансформатор.
Так я предпочел назвать эту идею, которая несколько лет тому назад, на мой взгляд, была достойна патентования. Мне представлялось, что данная идея наиболее просто решает задачи автоматики слежения и отсечки тока в питающих сетях 220/380 В, т.к. в качестве датчика тока предполагает использование готового изделия, а именно проходного конденсатора. В прикрепленной эскизной схеме собственно каскад с указанным датчиком содержит следующие элементы: зажимы Х1.Ф - Х1.О, выключатель К1.0, зажимы ХФ – ХО для подключения нагрузки Rн, проходной конденсатор С7, резисторы R21 - R25, транзистор VT1.2 и корректирующий дроссель DL1 (в принципе можно обойтись и без него). Несколько лет тому назад с этого каскада снимались характеристики, но они не сохранились в записях, а в своей памяти я не очень уверен и не хочу сообщать вам что попало. Достоверно помню лишь следующее:
Сигнал на коллекторе VT1.2 при изменениях нагрузки Rн в широком интервале (не менее 0,1 – 7А) нарастал очень линейно и конца этой линейности не было видно. Кроме этого более ничего сообщить не могу, разве что добавить к этому, что чувствительность каскада в существенной мере зависит от емкости проходного конденсатора С7 (следует напомнить, что в параметры такого конденсатора входит указание на номинал проходного тока). Совершенно определенно должен вам сознаться, что не имею к данному моменту теоретического обоснования работы такого датчика в указанном каскаде. Думаю, что этот датчик в затворе транзистора образует очень не слабую по сложности эквивалентную схему с очень не слабым математическим описанием, в котором наведенный (индуцированный) потенциал, скорее всего, играет решающую роль. Должен также сообщить вам о том, что мне лично видимо больше не паять, но идея эта не должна пропасть для электронной общественности, среди которой наверняка найдутся те, кто лучше меня знают этот раздел ТОЭ.
Я уже сказал о том, что вашему вниманию предлагается схема – эскиз, где номиналы элементов указаны ориентировочно и сама схема очень может уточниться при макетировании. Описывать ее я не буду. Она проста, но для более полного раскрытия возможностей использования такого датчика она включает в себя следующие функциональные возможности: при замкнутых выключателях К1.1 и SA1 устройство выполняет защитноизмерительные функции и может быть стационарно для этих целей вместо автомата или плавкого предохранителя установлено в любом распределительном щитке. Измерительная головка PA1 будет на двух шкалах показывать фазный ток нагрузки и ее мощность. В переносном виде и отключенном переключателе К1.1 можно на зажимах Х1.1 - Х1.2 измерять напряжения.

[rubenc]

М-да ...............!

Без комментариев.

[azim_mg]

Измерительная головка PA1 будет на двух шкалах показывать фазный ток нагрузки и ее мощность.

Наверно, правильнее будет сказать "фазный ток нагрузки и условно, скажем, для номинального напряжения 220 Вольт, ее мощность" - не может же одна стрелка сразу показывать две величины (I, P), когда вторая величина (P) зависит не только от первой (I), но и одновременно от нескольких других (U, R, ...), даже на двух шкалах.

[СССергей]

Ошибка вроде-соеденеие вх. 220В с минусом вых. постоянного напряжения?!

[Yurkin2007]

Ошибка вроде-соеденеие вх. 220В с минусом

А мне думается, жирный провод от этого соединения до проходного конденсатора как раз и используется как токовый резистор для измерения тока. Недаром, соединение с нулевым проводом, а не с фазным В этом случае, имеем бесконечную линейность, и тот самый проходной конденсатор можно вовсе выкинуть и соединить затвор напрямую.
Вообще, много вопросов по этой схеме.
При указанных величинах резисторов вокруг ОУ DA1 имеем: однополярное питание, усиление по постоянному току К=11. При отсутствии измерительного тока ОУ находится в глубоком насыщении, выходное напряжение около плюса питания и отсекается диодом VD11. Даже когда входной сигнал максимальный, выходное напряжение ОУ не опустится ниже +4В, что явно недостаточно для открытия того диода. Таким образом, выходной сигнал ОУ нигде не используется ...
Непонятно, зачем нужен мощный стабилизатор +10В ? Для питания ОУ и логики 555 серии ? Правда, есть ещё составной эмиттерный повторитель на VT1.1, VT2. Транзистор КТ503, вроде, средней мощности и может потреблять приличный ток, но куда идет выход этого повторителя ? Опять же на токоизмерительный жирный провод, с которого началось это обсуждение ?
Узел защиты на транзисторе VT6 - неизвестное нерегулируемое напряжение срабатывания на затворе ? Оригинальное управление тиристором VS1, как оно работает ?
Похоже, что это либо схема-шутка, либо "очень не слабая по сложности схема с очень не слабым математическим описанием" ...

[alexgap]

alexey-b, как выполнить такой трансформатор тока физически, например, для напряжения 220 В током до 10 А? Провод, а вокруг него провод или пластина емкостного датчика? Провод какой толщины использовать? Какая рекомендуемая площадь пластины емкостного датчика?

[alexey-b]

alexey-b, как выполнить такой трансформатор тока физически, например, для напряжения 220 В током до 10 А? Провод, а вокруг него провод или пластина емкостного датчика? Провод какой толщины использовать? Какая рекомендуемая площадь пластины емкостного датчика?

В том-то и дело, что в печатную плату впаивается готовое, промышленновыпускаемое изделие. Его можно приобрести в Москве на радиорынках в Царицино или Митино.
На фотке у верхнего проходника не видна надпись 10А. Он старого типа. Нижний проходник, более современный, имеет не менший (если не больший) номинал тока.

[alexgap]

Спасибо, оказывается это просто проходной конденсатор.

По сути, потенциал емкостного датчика изменяется с амплитудой, пропорциональной проходящему переменному току. Это очень похоже на трансформатор тока, только вместо вторичной обмотки используеться электрод. Таким образом используется эффект связи магнитного и электрического полей.

Самое замечательное - это то, что, наверное, удасться делать такие трансформаторы полностью на печатной плате без каких либо дополнительных элементов. Чтобы лучше почуствовать, как это работает, нужно сделать несколько тестов.

Умно! Примите мои апплодисменты.

Конечно, есть ложка дегтя - потенциалы электродов емкостного трансформатора должны быть привязаны друг к другу чтобы не ловить фазное напряжение вместо тока. Из этого вытекает, что гальванической изоляции от него не добиться. И это убивает идею на корню, так как с таким же успехом можно просто снимать ток с шунта без использования емкостного трансформатора.

[Yurkin2007]

потенциал емкостного датчика изменяется с амплитудой, пропорциональной проходящему переменному току

Разрешите с Вами не согласиться ! Напряжение на проходном конденсаторе равно разности напряжений на его выводах, центральном и боковом. И никак не зависит от тока, протекающего по центральному проводнику.

[alexgap]

Напряжение на проходном конденсаторе равно разности напряжений на его выводах, центральном и боковом

В приведенной схеме эта разность равна 0. Как же тогда измеряется ток?