Как измерить DC 10 000 A?

Каков стандартный способ измерения тока около 10 000 А? Счетчики постоянного тока постоянного тока, по-видимому, имеют только шкалы до 2000 А.

<сильный> Edit

Некоторая предыстория этого вопроса:

Я учитель физики средней школы, и я пытаюсь улучшить некоторые классические эксперименты, используя большие токи от разряда ультраконденсаторов.

В частности, я ищу хороший способ измерения тока разряда ультраконденсатора в течение очень короткого времени, как в этом эксперименте «прыгающего кольца»:

Безопасная и эффективная модификация Экспериментального цикла Thomson

Вторая мотивация для этого вопроса была только потому, что я просто хочу узнать это из любопытства, чтобы узнать о том, что является обычным способом измерения таких высоких токов сегодня.

45 голосов | спросил Julia 25 PMpTue, 25 Apr 2017 23:15:22 +030015Tuesday 2017, 23:15:22

13 ответов


85

Нет, датчики постоянного тока имеют шкалы, значительно превышающие ± 10 000 А. Никому еще не удалось проверить Amazon на их ± 12000A DC на 40 кГц токовый зонд нужен больше?
 Зажимной токовый датчик Я шучу. Но вы можете полностью купить это на Amazon. И у них есть 10 на складе. Никто из них не претендует на Amazon Prime, хотя: (.

Что бы вы ни делали, игнорируйте всех этих людей, говорящих вам об использовании шунта. Нет, не используйте шунт. Нет абсолютно никакого преимущества в использовании шунта в этом приложении, кроме очень небольшого края точности измерений и смехотворно огромных недостатков.

Почему шунт - ужасная идея:

  1. Любое решение, которое работает при измерении резистивного напряжения проводника (шунта), которое может иметь любое разумное разрешение, также потребует чрезмерно большого падения напряжения. Как упоминалось еще один плакат, типичный шунт 50 мВ рассеивает 500 Вт. Это безответственно большая трата энергии, когда вы можете измерить ток на потребляемую мощность менее чем на 1 Вт.

  2. Для этого потребуется постоянное активное охлаждение. Таким образом, есть гораздо больше энергии впустую, но что более важно, вы ввели единую точку отказа в свою систему распределения электроэнергии. То, что когда-то было способно пассивно выполнять порядка 10 кА, потерпит неудачу очень быстро, если в какой-то момент охлаждение шунта не удастся или имеет провал в производительности, что приводит к таянию шунта и его действию как самый завышенный и самый медленный удар в мире 10 кА предохранитель, когда-либо сделанный.

  3. Давайте не будем заботиться о себе, не просто случайно поместите шунт 10 кА последовательно с кабелем с пропускной способностью 10 кА с помощью аллигаторов и банановых разъемов. Установка такого устройства последовательно с этой кабельной сетью станет нетривиальной задачей, и это не будет то, что вы можете легко удалить по собственному желанию. Я ожидаю, что это станет постоянной ответственностью в вашей системе.

  4. Мне все равно, если кабель несет 10 кА при 1 В (по какой-либо причине) - я (и вы сами должны) требовать гальваническую развязку в таком измерительном аппарате. 10kA - это много тока, и он не может не хранить ужасающие количества энергии только в магнитном поле.

    Я даже не знаю, какими могут быть размеры провода или шинного бара, но давайте перейдем с относительно низкой индуктивностью: сплошной медный полюс диаметром 2 дюйма. Если в простой, прямой линии, это будет ~ 728нн индуктивности на метр. При 10 кА этот проводник будет иметь примерно 35 Дж энергии, хранящейся только в его магнитном поле!

    Конечно, на практике он будет намного ниже, так как обратный проводник будет находиться рядом, и, вероятно, это будут большие плоские шинные шины, что еще больше снизит индуктивность.

    Но все же - вы должны планировать кабель 10kA, чтобы вызвать некоторые впечатляющие сбои во всем, что связано с ним, если что-то пойдет не так. В том числе (или особенно?) Материал, как $ 1800 NI DAQ борту. Существует закон, который можно получить из закона Мерфи, который гласит, что чем дороже механизм сбора данных, тем более тщательно он будет уничтожен в случае ошибки.

    Я шучу, но вы получаете мою точку зрения - изоляция не является чем-то, что нужно уволить в этой ситуации.

Теперь есть одна причина использовать шунт:   Точность.

Хотя я бы ожидал, что некоторые из этих преимуществ ухудшаются по ошибке, вызванной эффектами термопары на стыках, где шунт подключен к фактическим токопроводящим проводникам, а также к линиям чувств. Дополнительные источники ошибок будут вводить изображение, если этот ток также не является DC.

Но, несмотря на это, шунт не будет , что гораздо точнее, чем разумное решение, которое я собираюсь предложить. Разница составляет порядка 0,25% (лучший случай) против 1% (наихудший случай). Если вы измеряете 10 000 А, хотя, что такое ± 100А среди друзей?

Итак, в заключение, не используйте шунт.

Я, честно говоря, могу думать о более худшем варианте, чем шунт . Используйте один из десятков подходящих зондовых зондов Hall Effect.

Причина, по которой большинство ручных измерителей зажима достигают, возможно, 2 000 А, состоит в том, что намного выше этого, и проводник будет слишком большим или необычным (например, широкая и плоская шина), что потребует зажима чтобы быть слишком большим, чтобы идти на что-нибудь портативное из рук.

Но они, конечно же, делают зажимные или петлевые токовые датчики, которые имеют диапазоны измерений не только до 10 000 А, но и значительно выше его. Так что просто используйте один из них. Они являются высококачественными, безопасными, чисто магнитными (действуют на эффект Холла), полностью изолированы и охарактеризованы, чувствительность порядка 0,3 мВ /А.

Что-то вроде Clamp-on Current Probe (ранее связанный со своей страницей на Amazon).

И у них есть красивые огромные окна размером от 77 до 150 мм, чтобы они соответствовали вашим кабелям. Если вы не пошли с чем-то более экзотическим ... и chill.

В любом случае, я предполагаю, что ваши кабели похожи на одно из решений на этом рисунке:

 введите описание изображения здесь>> </a> </p>

<p> Во всяком случае, получайте удовольствие. Быть безопасным. Надеюсь, вы не супер злодей. </p></div>
					 
						<div class=

ответил metacollin 26 AMpWed, 26 Apr 2017 11:07:36 +030007Wednesday 2017, 11:07:36
33

Я работал на стартере электровоза много лет назад, запуская вспомогательный генератор в обратном порядке, чтобы запустить двигатель с 3-фазным IGBT-инвертором, который мы разработали. Мы легко получили 10 кА на фазу тока, чтобы разрушить трение локомотивного дизельного двигателя. Мы измерили фазовый ток (для целей векторного контроля) с датчиками тока в замкнутом контуре от корпорации LEM.

Вы можете найти современные датчики до 20kA на своем веб-сайте, они также могут делать пользовательские датчики, если вы хотите купить их много:

датчики тока LEM

ответил John D 25 PMpTue, 25 Apr 2017 23:35:50 +030035Tuesday 2017, 23:35:50
15

Моя компания предоставила текущие метры до 15 кА для ванн с покрытием. Они просто использовали шунты (50 мВ или 60 мВ = 15 кА IIRC).

 введите описание изображения здесь>> </a> </p>

<p> Если ваш ток имеет очень высокочастотный компонент, вам может потребоваться принять специальные меры предосторожности - для возникновения проблем не требуется большая индуктивность. </p>

<p> Также обратите внимание, что падение 10 кА * 50 мВ составляет 500 Вт, поэтому они будут рассеивать справедливый бит мощности при полном токе. </p>

<p> Обе указанные проблемы могут быть уменьшены или устранены с помощью датчиков LEM, предложенных JohnD (+1), однако стоимость может быть выше в случаях, когда необходимо измерять относительно устойчивый постоянный ток. </p></div>
										<div class=ответил Spehro Pefhany 26 AMpWed, 26 Apr 2017 00:42:40 +030042Wednesday 2017, 00:42:40

7

Если есть возможность временно запустить настройку эксперимента с меньшим током, можно было бы выбрать любые два открытых пятна на любом проводнике в настройке, подключить вольтметр, калибровать с известным током и использовать эту длину проводника, как внутренний шунт.

ответил rackandboneman 26 PMpWed, 26 Apr 2017 14:43:46 +030043Wednesday 2017, 14:43:46
5

Вы можете получить шунты на этом текущем уровне. Вот одна серия продуктов от одной компании. У них есть другие модели, и есть другие поставщики.

Серия G Шунты

ответил Charles Cowie 25 PMpTue, 25 Apr 2017 23:46:08 +030046Tuesday 2017, 23:46:08
3

Выпуск капель, начинающийся ниже 50 В и составляющий 10 кА?

Стоит вычислить, что | Z | должно быть, чтобы вытащить это .... Я делаю это не более, чем \ $ 5 \ cdot 10 ^ {- 3} \ Omega \ $, и если большая часть этого является индуктивной, тогда значение должно быть еще ниже, поскольку индуктивность будет ограничивать скорость подъема.

Обычно отправной точкой для быстрых импульсов с высоким током является на несколько порядков больше напряжения на плате крышки и сети формирования импульсов.

Я бы предпочел предложение роговски, они достаточно быстры, чтобы увидеть действие и наложить минимальное бремя.

Это импульсное приложение, так что потери \ $ I ^ 2R \ $ не сильно влияют на размер кабеля, но геометрия будет иметь значение для управления индуктивностью, подумайте, что медная фольга, разделенная тонкой изоляцией, минимизирует области петли, обратите внимание, что будет много механических сил, вызванных магнитными полями между проводниками.

Держите энергию относительно небольшой (большие колпачки НЕ помогают много, потому что они создают собственную индуктивность) и низкий уровень энергии == безопасные уровни энергии.

Я не думаю, что вы легко будете поставлять 10kA из банка 50V cap, но я жду слова попытки попытки с интересом.

ответил Dan Mills 26 PMpWed, 26 Apr 2017 14:34:01 +030034Wednesday 2017, 14:34:01
3

Он думает о 50-омных сигналах, а шунт с более низким ЭПР, чем ваш суперкарт, 50 мВ - лучший ответ на датчик тока разряда.

Я бы воспользовался медной сантехникой на 1/2 дюйма и сделал стандартное падение на 50 мВ. Другие советники, возможно, не считали, что общий коэффициент потери мощности /разряда является достаточно эффективным, чрезвычайно коротким по длительности и, следовательно, относительной низкой потерей энергии в джоулях и вряд ли повысится даже на 1 ° С.

Вам нужно определить ESR * C = Td, время разряда.

  • затем используйте хороший коаксиальный кабель с малыми потерями при 1 /Td и оконечной нагрузке 50 Ом с импульсом обнаружения, абсолютно плоским без звонка, и реагируйте быстрее, чем импульс Td.

потеря 500 Вт для создания импульса 50 мВ в <100 нс является очень низкой энергией даже при 10 кА.

Я точно использовал этот метод для 100 кА, и единственным трюком было устранение индуцированных перекрестных помех (EMI), но с использованием 6 "твердых медных плеч для 1-футового шунта, чтобы получить полную шкалу 50 мВ.

  • для идеальной симметричности для длины сигнала и возврата, я бы использовал полужесткий коаксиальный кабель между длинами для подключения к коаксиальному конусу с прямым углом, с защитным заземлением, только завершенным в источнике отвода.

Если коаксиальный кабель не выложен с идеальными прямыми углами к высокому току, то возникнут ошибки антенной связи. Очевидно, что соединение с медными трубками требует больших медных фланцев, спаянных с помощью пропановой горелки, а затем проволоки короткого сварщика или тяжелой проволоки Litz, чтобы уменьшить индуктивность значительно ниже 100 нм, тем лучше.

ответил Tony EE rocketscientist 29 AMpSat, 29 Apr 2017 09:12:36 +030012Saturday 2017, 09:12:36
2

В большинстве других ответов предполагается, что вы хотите непрерывно измерять 10KA . Тем не менее, ваше использование ссылок показывает, что он предназначен только для импульса около 5 миллисекунд. Из-за этого короткого времени единственный способ получить измерение - использовать область хранения для захвата формы волны.
Вам также нужен датчик, подключенный к области. Будь то шунт или зажим, не очень важно, если он «соответствует» используемой области.

Надлежащие меры безопасности должны быть реализованы и соблюдены (как в упомянутом эксперименте).

ответил Guill 29 AMpSat, 29 Apr 2017 08:38:02 +030038Saturday 2017, 08:38:02
0

Когда мне было 13 лет, я сделал аналогичный эксперимент, и то, что я сделал, это сделать пару коллекторов меди с медной трубкой, спаянной между коллекторами. Эффективно шунт. Затем я наложил на него зажим для зала и использовал область для измерения импульса и интегрировал область под кривой.

Я уверен, что есть много лучших способов сделать это, но к 13 годам с областью и бытовыми инструментами это сработало. Возможно, вы могли бы использовать две медные шины и создавать шлейфы для проволоки между ними.

Забегая на место металлолома и запас ненужного запаса электроники в городе, всегда было много интересного, и по большей части они просто дали его мне.

ответил mongo 29 PMpSat, 29 Apr 2017 22:44:00 +030044Saturday 2017, 22:44:00
0

Мое предложение состояло бы в том, чтобы измерить смещение кольца /силы и вернуться к току.

Или вы могли бы просто построить одну красоту электромагнита ... и измерить его поле с другой стороны вашего класса ...

ответил toonarmycaptain 30 AMpSun, 30 Apr 2017 07:24:50 +030024Sunday 2017, 07:24:50
0

В отношении общей части вопроса о том, как измерять экстремально большие токи, существуют также устройства, называемые FOCS, которые используют эффект faraday для определения магнитного поля провода, а затем вычисляют ток. Например, ABB продает такие устройства для измерения до 500 кА постоянного тока. См. Также: http: //www.ee.co.za/wp-content/uploads/legacy/ABB%20Innovation%20in%20high%20DC.pdf

ответил Julia 2 J000000Sunday17 2017, 12:45:03
0

Я не могу сказать вам, как измерить ваш постоянный ток. Однако вы, похоже, заинтересованы в измерении импульса. Если у вас один изолированный проводник, вы можете разместить прямоугольную петлю рядом с одной стороной, параллельной вашему высокому току. Измерьте наведенное напряжение и запишите его осциллографом. Это даст вам ПРОИЗВОДИТЕЛЬ вашего текущего. Поскольку очень мало потоков тока в цикле восприятия, будет незначительное влияние на измеряемый ток, как может быть с шунтом.

Вы должны иметь изолированную прямую секцию токового проводника в несколько раз по размеру петли; нет других проводников и ничего ферромагнитного вокруг, чтобы испортить цилиндрическую симметрию поля! Калибровка будет зависеть от того, насколько точно вы строите и позиционируете петлю относительно основного токопровода. Поскольку вы физический парень, я думаю, вы сможете посмотреть вверх »и рассчитать индуцированное напряжение (вольт-секунд /ампер) в сегментах петли, которые параллельны проводнику с сильным током. Не забудьте вычесть напряжение, индуцированное на заднем краю петли!

ОК, вы измерили и записали dI /dt. Чтобы получить фактический ток, есть два пути: если ваш осциллограф поддерживает его, передайте данные сэмплированного и квантованного осциллографа в электронную таблицу и выполните интеграцию там, чтобы получить фактический ток. Или вы можете использовать аналоговый интегратор между областью действия и контуром датчика текущей скорости.

Индукция - это не просто теория; это действительно работает.

ответил richard1941 10 PM000000100000003631 2017, 22:44:36
-1
  

Каков стандартный способ измерения тока около 10 000 А? Счетчики постоянного тока постоянного тока, по-видимому, имеют только шкалы до 2000 А.

ваш разрядный ток, вероятно, не достигнет такого уровня тока.

с учетом сказанного, трансформатор тока был бы моим способом: просто, эффективно и дешево: просто нужно проложить провод вокруг провода.

, если он откалиброван, однако может быть сложным.

в этом случае попробуйте некоторые датчики эффекта холла -> удерживая его от проводника. я не уверен в их динамических характеристиках - что-то очень важное здесь.

другая идея: если вы не собираетесь выдержать 10,000amp, вы, вероятно, будете использовать тощие провода здесь. с этим вы можете просто подобрать две точки и измерить падение напряжения над двумя точками. самонагревание не будет проблемой, если ток не будет поддерживаться в течение определенного периода времени.

в основном сам проводник является резистором для выборки.

это не сработает, если вы используете в качестве кабелепровода медные прутки.

ответил dannyf 21 J000000Friday17 2017, 23:34:44

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132