Токовый шунт против токовых клещей — разница 15% Какой из них правильный?

У меня переменный блок питания переменного тока. 0-12В 0-1800А 60Гц.

Мне всегда говорили, что при измерении тока следует доверять токовым шунтам, а не токоизмерительным клещам. Токовые клещи должны иметь точность менее 2%. Наши токовые клещи всегда отличались примерно на 5-15% от токовых шунтов. Я хочу знать, почему, и кому я должен верить.

Мой босс хочет, чтобы я доказал ему, что шунты более точны, чем зажимы, но я не знаю, с чего начать.

Все элементы проходят ежегодную поверку.

  • Fluke 353 (точность 1,5 %)
  • Идеал 61-746 (точность 1,7%)
  • Токовый шунт 500А 50мВ (соотношение 10:1) (Empro)
  • Токовый шунт 3000 А 50 мВ (коэффициент 60:1) (барабан-метры)
  • Токовый шунт 2000 А 50 мВ (соотношение 40: 1) (Empro) (EDIT: добавлено)

мВ-метры для шунтов Fluke 45 и Fluke 289 показывают одинаковые показания.

Блок питания я настроил исходя из токовых шунтов.

    500A shunt - first Iteration                    
           Shunt         Fluke  Ideal       
Target  mV      Current             
50      5.5     55       48     49     13%  11%
100     10.5    105      91     92     13%  12%
200     20.1    201      178    182    11%  9%
300     30.1    301      263    269    13%  11%


    3000A shunt - first Iteration                   
           Shunt        Fluke   Ideal       
Target  mV      Current             
100     1.716   102.96  98.3    100.3   5%  3%
200     3.345   200.7   190.7   194.7   5%  3%
300     5.023   301.38  284.8   292.1   6%  3%
400     6.695   401.7   379.4   389.1   6%  3%
500     8.356   501.36  471     484     6%  3%

    500A shunt - second Iteration                   
           Shunt        Fluke   Ideal       
Target  mV      Current             
50      5.125   51.25   45.3    46.5    12% 9%
100     10.304  103.04  91.9    93.5    11% 9%
200     20.3    203     181.2   185.1   11% 9%
300     30.225  302.25  269.3   275.8   11% 9%
400     40.21   402.1   357     366.2   11% 9%

    2000A shunt - first Iteration (Fluke 45)                    
            Shunt       Fluke   Ideal       
Target  mV      Current             
50      1.21    48.4    37.17   38      23% 21%
100     2.44    97.6    84.7    86.4    13% 11%
200     5.02    200.8   181.9   186.3   9%  7%
300     6.31    252.4   230.5   235.8   9%  7%
400     10.09   403.6   360.2   372.2   11% 8%
500     11.31   452.4   405     415     10% 8%

    2000A shunt - second Iteration (Fluke 45)                   
             Shunt      Fluke   Ideal       
Target  mV      Current             
50      1.26    50.4    29.33   29.5    42% 41%
100     2.48    99.2    65.7    65.5    34% 34%
200     5.14    205.6   141.3   144.1   31% 30%
300     7.46    298.4   207     211.5   31% 29%
400     9.89    395.6   284.4   290.6   28% 27%
500     12.5    500     355.3   362.6   29% 27%

    2000A shunt - third Iteration (Fluke 289)                   
            Shunt       Fluke   Ideal       
Target  mV      Current             
50      1.21    48.4    37.2    37.4    23% 23%
100     2.51    100.4   76.6    77.3    24% 23%
200     5.14    205.6   165.5   168.8   20% 18%
300     7.58    303.2   252.6   257.8   17% 15%
400     10.11   404.4   344.6   351.7   15% 13%
500     12.49   499.6   418     426     16% 15%

РЕДАКТИРОВАТЬ: После того, как я рассчитал частоту ошибок, похоже, что мои 500 А отключены больше, чем 3 кА. Завтра попробую с 3-м шунтом.

РЕДАКТИРОВАТЬ2:

200 А, 50 мВ Шунт 2000А 50мВ ШунтFluke 353 Токоизмерительные клещи Fluke 353Fluke 45Fluke 45

Как определяется «номинал»? Если это показания блока питания, то насколько они точны? Каковы точные сопротивления ваших шунтов (при температуре, при которой они работают), и насколько точно это значение? Затем вы можете просто перейти от этих значений и их соответствующего возможного диапазона значений и сравнить.
Возможно глупый вопрос, но правильно ли установлены шунты? Подозрительно, что показания ваших шунтов постоянно «высокие» по сравнению с зажимами.
@PlasmaHH, извините, под номиналом я имел в виду свою целевую силу тока, блок питания, который у меня есть, просто управляется вручную. Я сделал свои корректировки на основе шунтов, затем снял показания клещами.
@SpehroPefhany Ну, я бы так предположил. Все плотно. Я не уверен, как я мог облажаться, кроме этого, и получить хоть какое-то логическое чтение. вы втыкаете его последовательно в цепь и измеряете падение напряжения на шунте двумя другими клеммами.
Есть информация о производителе и торговой марке шунтов?
@ TheColonel26 Ну, обычно более крупные клеммы очевидны (для сильного тока), но если они перепутаются, вы определенно получите значительно высокое показание (20% будет правдоподобно). Или, может быть, если бы был тайный путь.
Вы говорите, что токовые шунты откалиброваны, но с какой точностью и каковы их номиналы? Ваши измерения предполагают, что шунты точны, но это крайне маловероятно. Шунт на 500 А рассеивает 25 Вт при прохождении 500 А. Знаете ли вы, что его сопротивление не зависит от силы тока? Это проверялось при калибровке? Почему результаты второй итерации шунта 500А такие разные? Когда показания двух калиброванных счетчиков близки друг к другу, но значительно отличаются от показаний третьего, следует подозревать третий.
Соблюдаете ли вы все необходимые меры предосторожности против магнитного навода в проводах от шунта до счетчика? Я не эксперт, просто представил себе это, но быстрый поиск показывает, что люди сильно хлопочут по этому поводу. В основном для импульсов и высоких частот, где эффект был бы сильнее, но ваш шунт имеет очень маленькое напряжение относительно протекающего тока. Быстрым тестом было бы выяснить, есть ли какие-либо изменения в измеренном напряжении, когда вы изгибаете измерительные провода, перемещаете их ближе к основным проводникам, открываете петлю, делаете петлю параллельной или перпендикулярной и т. д.
Здесь может помочь фотография соединений шунта и зажима... Я предполагаю, что шунты представляют собой 4-проводные соединения?
Добавлены фото и бренды
Я бы попробовал укоротить провода на шунте.
Откалибруйте оба метода шунтирования вместе, используя один и тот же поток тока, и станьте свидетелем испытаний.

Ответы (3)

Если посчитать, Fluke 353 и Ideal 61-746 имеют погрешность в пределах 2,2 % (стандартное отклонение 0,4 %). Это находится в пределах уровня точности приведенных машин (1,5% и 1,7%), при этом идеал всегда больше, чем у Fluke. Для меня эта корреляция означает, что они наиболее точны.

Токовый шунт представляет собой манганиновый резистор. 100 мкОм, 25 Вт. В онлайн-ссылках указана точность ±0,25% (что ниже ваших 2%). Это должно быть наиболее точным в соответствии с профессиональными знаниями.

Если вы посмотрите на ошибки как для 500A, так и для 3000A, они начинаются с высоких значений (10%, 3%, 2,5%) и становятся низкими (<0,5%). Это имеет смысл, потому что это резистор, и хотя температурный коэффициент равен 0,00001, он будет наиболее точным при номинальных значениях.

Разница между токовым шунтом 500 А и Fluke/Ideal составляет от 9 до 13% меньше (3000 А от 3 до 6%). Это говорит мне о системной ошибке.

Fluke 45 и Fluke 289 дают одинаковый ответ. Я бы посмотрел, как там подключены токовые шунты. Мы имеем дело только с 50 мВ. Возможно, более толстые и короткие провода? (Даже не уверен, как это связано.)

Ваша проблема в том, что у вас есть три ответа, и вы не знаете, какой из них правильный. Два согласны, но самый точный (в принципе) всегда выше.

Вам нужна другая ссылка, которую можно проверить каким-то образом. Я всегда стараюсь вернуться к истокам. Я брал калориметр и кипятил воду.

Редактировать...

Из Калибровка шунтов постоянного тока: методы и неопределенности

Пять источников ошибок, присущих токовым шунтам:

1) Подключение

2) Температура

3) Частота

4) Дрейф

5) ТермоЭДС

И...

Большинство современных производителей метрологических шунтов знают об этих проблемах и пытаются спроектировать их вне своей продукции.

введите описание изображения здесь

На Рисунке 5 показан шунт измерительного типа, очень чувствительный к текущим и потенциальным ошибкам подключения.

Я подставляю ваше изображение, потому что его было похоже.

Сопротивление шунта манганина повышается примерно на 20 частей на миллион (0,002 %) на градус Цельсия при температуре окружающей среды в лаборатории. Подача тока вызывает самонагрев, который изменяет сопротивление. Это изменение не является линейным. Некоторые шунты увеличивают сопротивление до максимального значения при определенном уровне тока/температуры, а затем падают, когда температура продолжает расти.

Как быстро вы делаете замеры?

Шунт должен стабилизироваться при каждом уровне температуры/тока. Тепловая масса шунта включает в себя его резистивный элемент, его концевые блоки, токовые кабельные наконечники и соединительную арматуру, а также сами кабели. При более высоких уровнях тока шунту может потребоваться более часа для достижения теплового равновесия. Это когда измерения должны начаться.

Не то, чтобы они говорят, что это не существенно для 50/60 Гц. Но вы можете попробовать свои измерения с экранированной витой парой.

На рис. 8 показана связь по переменному току между токовой и потенциальной цепями. Связи можно уменьшить, подключив токопроводы в линию с шунтом и проведя потенциальные провода вместе в экранированную витую пару, отходящую под прямым углом от шунта (зеленый, а не красный).

Будет ли это составлять ошибку 9-13% всегда в одном и том же направлении? Жюри отсутствует, но я бы сказал да. Это дает вам вещи, которые вы можете попробовать.

Я бы подробно изучил этот отчет, и вы сможете легко доказать, что токоизмерительные клещи являются наиболее точными.

Даже если номинал резисторов находится в пределах 0,25%, показания падения напряжения на шунте зависят от точности используемого там измерителя. Также более толстые и короткие провода не изменят здесь измерение напряжения, так как счетчики имеют достаточно высокое сопротивление.
Я думаю, что нашел проблему, похоже, это связь по переменному току с измерительными проводами.
Есть ли у кого-нибудь рекомендации о том, какие виды экранированной витой пары мне следует попробовать?

У меня небольшие трудности с вашими цифрами. Показания Fluke и Ideal отличаются (обычно) на 2%, а не на 20%.

Оба набора показаний ниже ваших номинальных текущих уровней, но вы не объяснили, откуда берутся эти цифры. В любом случае типичное отклонение ваших чисел Fluke от номинала составляет около 5–6 %, а наихудшее — около 15 %.

Так откуда 20%?

Поскольку точность Fluke составляет 1,5 %, а идеального — 1,7 %, любая разница менее 3,2 % полностью соответствует заявленной погрешности, и два набора измерений согласуются в пределах указанной точности.

Я был бы осторожен, чтобы вы читали истинное среднеквадратичное значение во всех случаях тестирования оборудования, а не усреднение/пиковое значение или? Является ли ваша текущая форма волны нагрузкой со знаком (резистивная)? или что-то еще (диод, симистор/тиристор)?