В счетчиках электроэнергии наибольший вклад в погрешность вносит датчик тока, который работает в широком динамическом диапазоне (до 400 и более). В качестве датчиков тока применяют шунты, трансформаторы тока (ТТ) и катушки Роговского. В каждом методе есть свои преимущества, но имеют и определенные недостатки.
Резистивный шунт
Токоизмерительный шунт включается в цепь последовательно с измеряемым током. Падение напряжения на резисторе пропорционально этому току U = IR, согласно закону Ома. Резистивный шунт является простым, линейным, а также дешевым методом измерения тока.
Большинство шунтов рассматриваются как измерители постоянного тока (DC), так как они имеют паразитную индуктивность, ограничивающую полосу пропускания. Считается, что резистивные шунты постоянного тока – это самое точное и дешевое решение для измерения токов до 3 А.
Преимущества DC- шунтов:
• самый дешевый метод для измерения токов до 500А;
• простые для пониманию (принцип работы основан на законе Ома);
• весьма надежные;
• пассивные, не требуют дополнительных источников энергии;
• линейные;
• дают несмещенный сигнал (нулевой выходной сигнал при нулевом токе).
Недостатки DC-шунтов:
• не имеют гальванической развязки, имеют потенциальную опасность для персонала;
• вносят шумы; забирают мощность из цепи с током, вызывая некоторое падение напряжения, нагреваются, сложны для установки (требуют разрыва цепи); выходной сигнал обычно небольшой и требует усиления;
• хорошо работает только на постоянном токе и низких частотах (до 100 Гц);
• при больших измеряемых токах имеют большой размер и вес.
Существуют специальные резистивные шунты, имеющие очень маленькую паразитную индуктивность, они подходят для измерения высокочастотных токов (AC-шунты). Большинство других характеристик AC-шунтов аналогичны характеристикам DC-шунтов.
Трансформатор тока