Самодельная катушка Роговского на ток до 10000 Ампер


Для измерения токов, особенно больших, удобнее не подключать амперметр в разрыв проводов (как в датчиках типа ACS712), а использовать токовые трансформаторы. Например катушку (ещё её называют пояс) Роговского. Представленный для самостоятельной сборки датчик позволяет измерять ток в двух диапазонах: 200 А и 2000 А. Катушка питается от одной батарейки 9 В. Выходное напряжение для диапазона 200 А составляет 10 мВ / А, для диапазона 2000 А – 1 мВ / А. то есть максимум 2 В.

Возможно собрать даже токовую измерительную катушку на 10000 А, которая бы имела выходное напряжение 1 мВ / А, что означает при 10000 А она должна иметь 10 В. Вы можете конечно купить такую катушку, но это очень не дешево. Отсюда идея сделать себе прибор своими руками.

Катушка с интегратором используется для измерения переменного тока без отключения электрической цепи. Она имеет два диапазона: первый с чувствительностью 10 мВ / А и второй 1 мВ / А. Это позволяет измерять токи до 500 А с разрешением 0,1 А и до 5000 А с разрешением 1 А. Катушка должна быть подключена к цифровому мультиметру.

Самодельная катушка Роговского на ток до 10000 Ампер

Когда переменный ток протекает через провод электрической цепи, в поясе (катушке) вокруг провода индуцируется напряжение. Значение наведенного напряжения зависит от величины тока, его частоты и размеров катушки. Данная катушка имеет размеры, как показано ниже на чертеже:

Самодельная катушка Роговского на ток до 10000 Ампер

А принципиальная схема катушки Роговского с интегратором показана на следующем рисунке:

Самодельная катушка Роговского на ток до 10000 Ампер

Вначале вычислим постоянную катушки в мкВ / А.

Самодельная катушка Роговского на ток до 10000 Ампер

А потом можно рассчитать входное сопротивление и емкость интегратора. На схеме присутствуют три резистора R1, R2, R3 и конденсатор C7. Допустим надо получить чувствительность катушки 1 мВ / А (1000 мкВ / А), то есть нужно получить напряжение 1 мВ на выходе усилителя U1A, когда ток 1 А течет через катушку. Усиление интегратора описывается отношениями:

Самодельная катушка Роговского на ток до 10000 Ампер

Выбран конденсатор 22 нФ и набор из трех резисторов, дающих в общей сложности 4687,6 Ом. Для диапазона чувствительности 10 мВ / А уменьшим емкость обратной связи в 10 раз и выберем конденсатор 2,2 нФ. Поскольку конденсаторы выполнены с допуском 5%, результирующая емкость на плате создается конденсаторами, обозначенными как C5, C6, C10, C11. На практике вместо резистора 4687,6 Ом установили один резистор 4,7 кОм и нулевые резисторы в других местах. Задача усилителя U1B – сбалансировать входное напряжение дисбаланса. Питание платы амперметра идёт от двух батарей 9 В. Такое высокое напряжение питания необходимо для получения среднеквадратичного напряжения на выходе интегратора 5 В.

Провод между катушкой и цепью интегратора, а также между интегратором и мультиметром, должен быть экранированным. Экран подключен к земле.

Основа – резиновый водопроводный шланг, и на этот шланг мотаем один слой медного провода ПЭЛ-0,5. Самая сложная операция – наматывание катушки на шланг и её закрепление. Она была намотана на прозрачный ПВХ шланг с наружным диаметром 8 мм, 800 витков проволоки диаметром 0,55 мм.

Полезное:  Портативный усилитель для наушников

Самодельная катушка Роговского на ток до 10000 Ампер

Диаметр проволоки не критичен, вы можете использовать другого сечения. Лучше даже использовать более тонкий провод, чтобы получить больше витков и соответственно более высокое напряжение на выходе катушки. Вид обмотки катушки без внешней термоусадки и с муфтой показан на рисунке.

Самодельная катушка Роговского на ток до 10000 Ампер

Катушка должна быть намотана так, чтобы обмотка образовывала один слой. Конец и начало катушки и обмотки заделаны термоусадкой, чтобы обмотка не разматывалась.

Самодельная катушка Роговского на ток до 10000 Ампер

В качестве элемента для закрытия катушки использовался пластиковый кабельный ввод PG10, к которому был приклеен один конец катушки. Другой конец после вставки зажимается гайкой.

Самодельная катушка Роговского на ток до 10000 Ампер

Электронная схема очень проста и не должна создать проблем при запуске даже у начинающего электронщика. Будьте только внимательны при подключении питания, чтобы не перепутать полюса батареи.

Самодельная катушка Роговского на ток до 10000 Ампер

Для настройки и испытаний использовалась калибровочная катушка. Когда через калибровочную катушку протекает ток 1 А, катушка Роговского имеет значение 100 А, а затем выходное напряжение интегратора в зависимости от выбранного диапазона должно составлять 100 мВ или 1 В. Если это напряжение отклоняется от ожидаемого, настройку усилителя следует скорректировать, изменив результирующее сопротивление, создаваемое резисторами R1, R2, R3 для диапазона 1 мВ / A или емкостями C5, C6, C10 для диапазона 10 мВ / A.


НАЖМИТЕ ТУТ И ОТКРОЙТЕ КОММЕНТАРИИ