В статье представлены новинки из серий измерительных преобразователей силы тока и напряжения ПИТ и ПИН, которые разрабатывает и производит российская компания НПО «Горизонт Плюс».
ООО «НПО «Горизонт Плюс», г. Истра, Московская область
Статья адресована специалистам, использующим датчики измерения тока и напряжения российского производства, а также пользователям, впервые работающим с продукцией НПО «Горизонт Плюс». В материале приведены внешний вид и конструктивные особенности новых датчиков, недавно включённых в линейку предприятия.
В работах [1, 2] рассмотрены конструкция и принцип действия бесконтактных преобразователей измерения тока и созданных на их основе датчиков напряжения и активной мощности. Указанные приборы разрабатываются и производятся НПО «Горизонт Плюс» в г. Истре Московской области и применяются в качестве альтернативы токовым шунтам и трансформаторам тока. Конструктивные особенности приборов позволяют выполнять измерения различных видов тока без разрыва цепи и с гальванической развязкой.
Средства измерений предприятия эксплуатируются в различных отраслях промышленности, включая специализированные применения, в том числе медицинскую технику. Часть продукции включена в Государственный реестр средств измерений Российской Федерации, а также в национальные реестры Республики Казахстан и Республики Беларусь.
Далее в статье приведены сведения о новых измерительных преобразователях тока и напряжения, освоенных в серийном производстве.
Преобразователь для измерения малых токов
Под малыми токами здесь понимается диапазон от 0 до 150–300 А. В линейке датчиков тока уже имеются приборы, измеряющие такие токи, например ПИТ-150-УА-П10 или ПИТ-300-УА-Б14 [1]. Первый из них предназначен для монтажа на печатную плату, и, поскольку измеряемые токи небольшие, диаметр отверстия под токовый проводник составляет 10 мм. В конструкции второго этот диаметр увеличен до 14 мм, а сам прибор можно монтировать в блок с помощью DIN-рейки. Но в любом случае монтаж этих датчиков осуществляется путем крепления корпуса прибора к какой-либо поверхности.
Рис. 1. Внешний вид преобразователя ПИТ-xxx-УА-Б20, который можно монтировать непосредственно на токовой шине
Новый датчик ПИТ-xxx-УА-Б20, разработанный специалистами НПО «Горизонт Плюс», расширяет функциональные возможности этого класса приборов. При относительно малых размерах 44 × 44 × 34 мм диапазон измеряемых токов у него расширен до 400 А, также увеличен до 20 мм диаметр окна под токовую шину. Последнее дает возможность использовать токовый провод с наконечником. Другой особенностью этого типа датчика является его конструкция (рис. 1), позволяющая крепить датчик непосредственно на токовой шине, что зачастую очень удобно при плотном монтаже в шкафу или в переносном блоке. Основные технические характеристики прибора приведены в строке 1 таблицы.
Таблица 1. Характеристики новых датчиков серий ПИТ и ПИН от НПО «Горизонт Плюс» (увеличить изображение)
Преобразователи для больших токов
Другой преобразователь – ПИТ-xxx-УА-Б60 (рис. 2) – дополнил линейку ранее разработанных датчиков тока, у которых диаметр отверстия под токовую шину составлял 30 и 40 мм. В новом приборе этот размер равен уже 60 мм, а диапазон измеряемых токов увеличен до 4000 А. По требованию заказчиков количество витков компенсационной обмотки (коэффициент преобразования) может меняться и составлять 3000, 4000 или 5000 витков, что напрямую влияет на выходной сигнал прибора. Также для надежности и удобства потребителей в преобразователе заменены пластмассовые разъемы выводов на резьбовые шпильки. Последнее позволяет использовать датчик в транспортных и других подвижных системах, которые характеризуются повышенным уровнем вибрации, ударов и других механических воздействий. Кроме того, существенными являются требования по повышению электрической прочности до 6 кВ и снижению величины приведенной погрешности до 0,7 % (табл. 1, строка 2).
Рис. 2. Преобразователь ПИТ-xxx-УА-Б60 с диаметром отверстия под токовую шину 60 мм и диапазоном измеряемых токов до 4000 А
Часто пользователям больших датчиков для измерения тока приходится иметь дело не с кабелем, а с плоской токовой шиной или даже пакетом медных шин. Для таких случаев разработана конструкция нового преобразователя ПИТ-xxx-УН-Б42х162 (рис. 3). В этом датчике увеличены габаритные размеры, а круглое отверстие под кабель заменено на прямоугольное окно с размерами под шину 42 × 162 мм. В качестве выводных клемм используются резьбовые шпильки, выведенные на внешнюю панель прибора.
Рис. 3. Внешний вид прибора ПИТ-xxx-УН-Б42х162 для измерения больших, до 5000 A, токов и с возможностью использования больших пакетов шин
В строке 3 таблицы можно видеть, насколько у датчика выросли габаритные размеры и масса, но все это компенсируется возможностью измерения таким прибором больших токов. У датчика несколько диапазонов измерений: на 3000, 4000, 5000 А. И при этом обеспечена гальваническая развязка цепей входа и выхода. Дополнительной особенностью является малая, не более 10 мА, величина тока по цепи питания и увеличенная до 15 кВ величина электрической прочности изоляции прибора.
Преобразователи напряжения измерительные
В работе [2] показано, что преобразователи напряжения наследуют все особенности датчиков измерения тока: они служат для измерения напряжения постоянного и переменного тока, в датчиках сохраняется гальваническая развязка цепей входа и выхода, высокое значение пробивного напряжения при относительно малых габаритных размерах, простота использования и высокая надежность работы.
В качестве примера представим внешний вид и основные технические характеристики новых приборов, которые тем не менее являются типичными представителями ранее разработанной серии датчиков напряжения ПИН. Типовой преобразователь ПИН-xxx-УА преобразует мгновенные значения измеряемого напряжения постоянного и переменного тока в пропорциональные значения силы постоянного и переменного тока. А ПИН-xxx-У-4/20 преобразует среднеквадратичное значение напряжения в пропорциональное значение силы постоянного тока, соответствующее требованиям к стандартному интерфейсу «токовая петля» 4…20 мА, где xxx – указание номинального значения напряжения преобразователя в вольтах.
На рис. 4 представлен внешний вид такого преобразователя ПИН в случае, когда нагрузочный резистор находится снаружи прибора (а) или внутри него (б). Хорошо видно, что в последнем случае конструкция прибора дополнена специальным радиатором, позволяющим отводить излишнее тепло и поддерживать рабочий тепловой режим.
Рис. 4. Общий вид преобразователей напряжения: а – ПИН-xxx-УА-Б1-Р-М с внешним резистором; б – ПИН-xxx-УА-Б1-М с резистором внутри прибора
По условиям эксплуатации преобразователь ПИН-3000-УА-Б1-Р-М (Б1-М) соответствует требованиям к группе 3 по ГОСТ 22261-94 с расширенным температурным диапазоном от –40 до +70 °C и влажностью до 90 % при 25 °C.
Питание датчика производится от внешних источников напряжением, указанным в табл. 1, в строках 5 и 6, с пульсациями не более 10 мВ. По согласованию с разработчиком допускается питание от однополярного источника. Погрешность прибора в указанных условиях эксплуатации не превышает 1,5 %.
Все сказанное относится и к преобразователю ПИН-6000-УА-Б-Р-М (Б-М), внешний вид которого показан на рис. 5. Необходимо только дополнительно подчеркнуть, что этот прибор имеет пять диапазонов и способен измерять напряжение до 6000 В включительно. Также значительным преимуществом является величина электрической прочности изоляции, которая составляет не менее 13 кВ. Эти достоинства позволили использовать преобразователи напряжения ПИН-6000-УА-Б-Р-М (Б-М) в частотных преобразователях электроприводов, в частности, для тяговых двигателей электропоездов и другой аналогичной техники.
Рис. 5. Преобразователь напряжений до 6000 В, обеспечивающий электрическую прочность 13 кВ
Литература
1. Болотин О. А., Портной Г. Я. и др. Применение датчиков измерения тока и напряжения для решения инженерных задач // Компоненты и технологии. 2016. № 1.
2. Болотин О. А., Гребенщиков Н. Ю., Портной Г. Я. и др. Российские преобразователи напряжения ПИН в Госреестре СИ РФ // Силовая электроника. 2023. № 2.
Опубликовано_в журнале ИСУП № 6(108)_2023
О. А. Болотин, научный сотрудник
Н. Ю. Гребенщиков, ведущий инженер,
Г. Я. Портной, к. т. н., главный конструктор,
К. П. Разумовский, ведущий инженер,
О. Е. Яценко, инженер-конструктор,
ООО «НПО «Горизонт Плюс»,
г. Истра, Московская область,
тел.: +7 (929) 924‑8104,
e‑mail: sensor@gorizont-plus.ru
_big.jpg'); "2(116)_small.jpg")
