Измерение напряжения/тока после регулировки симистром.

[Евгений У]

Доброго времени суток! Сильно не бейте, я абсолютный новичок в вашем деле. Есть задача реализовать плавный нагрев тэна, и контроль по току или напряжению в ТРМ138. Применили симистор, получили плавный нагрев. Но контроль не могу реализовать. Пробовал токовое кольцо (неинвазивный датчик тока), на выходе получилась парабола (при регулировке от 0-110 В показания возрастают пропорционально, от 110-220В показания затухают до 0). Пробовал низкоомный шунт (шунт измеритель тока), показания уменьшаются с возрастанием напряжения. Подскажите, пожалуйста, какой датчик нужно подключить чтобы произвести адекватный замер (контроль) напряжения/тока.
Уважаемые администраторы не нашел ветки, если не по месту то просьба переместить.

[melky]

датчик тока с выходом 4-20 мА например, если есть куда завести.

[maximov2009]

Добрый день. Регулирующие выхода ТРМ138, в том числе и симисторная отопара для управления мощным симистором, работают в ключевом режиме. То есть включено или выключено. Регулировка нагрева ТЭНа осуществляется режимом ШИМ модуляции. То есть включается и выключается на определённое время (иногда достаточно маленькое, мс.).
Поэтому, если ТЭН питается напряжением 220В, то у Вас напряжение может быть или 220В, или 0В. Ни о каком напряжении в 110В речи быть не может. Если у Вас это показывает какой то прибор - это результат усреднения АЦП. Подключите стрелочный напряжометр, посмотрите как дёргается стрелка при сработке ВУ. То же самое будет происходить и с датчиком тока, рекомендованном в предыдущем посте коллегой.

Зачем Вам вообще нужны эти измерения? Ни разу не встречал такого метода контроля. Температуру держит стабильно - задача выполнена. Остальное от лукавого.

С уважением

[Евгений У]

Регулировка температуры осуществляется отдельным блоком в состав которого входит симистр. ТРМ 138 призвана наблюдать за изменением температуры и тока/напряжения, и в случае выхода оных за установленные рамки произвести аварийную остановку. Поэтому и необходимо считывать показания тока/напряжения.

[Евгений У]

датчик тока с выходом 4-20 мА например, если есть куда завести.

А какая маркировка датчика?

[maximov2009]

И снова здравствуйте. Получается Вы неправильно описали задачу. У Вас звучит что именно ТРМ 138 и регулирует и контролирует.

Если у Вас на регулировке другой прибор, то судя по описанию используется фазоимпульсный метод регулировки мощности. То есть пропускается часть синусоиды. Отсюда и нелинейное изменение напряжения, так и должно быть.
Датчик тока типа http://atomelectro.ru/catalog/item/transformator-toka-4-20-ma.html
наберите в поисковике "трансформатор тока с выходом 4-20 ма" и выберите подходящий.
В любом случае такой контроль абсолютно не нужен и я не встречал чтобы делался.
Всегда делается контроль по превышению определённой температуры. Залезла выше - симистору кирдык (пробой насквозь) значит пришёл. А так у Вас при начальном разогреве ТЭН используется полная мощность, и только при приближении к уставке она понижается. И что Вы будете контролировать? Если КЗ ТЭН для защиты симистора -не успеете, помогают только плавкие предохранители или быстродействующие автоматы, у которых цена от самолёта.
С уважением.

[melky]

http://www.eltranstech.ru/products/transformatory-toka-s-unificirovannymi-vyxodnymi-signalami/transformatory-toka-0-1v0-10v4-20ma0-20ma/

я такой себе брал для дома на 50А, чтобы к ПР200 подключать, недавно они его чуть модернизировали. Цены скромные.

Промышленные варианты тоже есть, Seneca T201 - но ценник будет раза в 3-4 выше.

[Eugene.A]

С любыми датчиками тока, напряжения адекватного измерения не получится. Во-первых, мощность нагревателя не пропорциональна току или напряжению, зависимость квадратичная. Т.е. нагреватель мощностью 1 кВт на напряжение 220В при напряжении 110В потребляет 0,25 кВт. И что, глядя на показания прибора, мощность придётся прикидывать в уме, производя арифметические вычисления?
Во-вторых, при фазоимпульсном регулировании напряжение и ток на нагрузке имеют не синусоидальную форму, а все доступные средства измерения рассчитаны на измерение среднеквадратичного значения переменного тока или напряжения именно синусоидальной формы. Показания таких приборов при несинусоидалном напряжении имеют значительную погрешность, мало того, эта погрешность весьма причудливо меняется при регулировании.
И вообще непонятно, зачем вы собираетесь измерять напряжение, ток на нагрузке, да ещё с такими погрешностями, коль вас в конечном итоге интересует всё-таки температура. Вот её и измеряйте и регулируйте.
Если же вам требуется получать определённые время/температурные параметры, типа разогрев с заданным темпом, выдержка заданной температуры, охлаждение с заданным темпом, то ваш путь - ПЛК или ПР с ПИД-регулятором и программный задатчик температуры для него, вычисляющий необходимую температуру в заданных временных интервалах. Заодно можно прикрутить и СКАДу с температурными трендами, архивами и пр. сервисами. Или панель оператора.

[Евгений У]

Ок. Объясните пожалуйста, почему мультиметр показывает напряжение адекватно (условно), а при подключении датчиков получается полная абра-кадабра.

[ssm]

Потому, что мультиметр показывает среднеквадратичное значение (за какой то промежуток времени), а с датчиков снимается мгновенное (то, которое было в момент опроса). Как вариант - снять значения, скажем за период в 1 секунду, поместить в одномерный массив и вычислить среднеквадратичное значение, которое уже отобразить как желаемое. Чистая математика и ничего более.

[Евгений У]

То что я пытаюсь реализовать, это ректификационная колона. В куб должно подаваться определенное кол-во энергии. Контролируется изменение температуры, т.е. основываясь на физических свойствах разных веществ мы можем понять что в тот или иной момент отбирается из колонны. Но так же бывают внештатные ситуации, когда необходимо аварийно остановить процесс.

[Сергей0308]

Я глубоко извиняюсь, есть же регуляторы мощности, не могу понять, зачем велосипед изобретать?
Типа того: https://www.delexgroup.ru/catalog/regulyatory_moschosti/

[Евгений У]

В первую очередь цена!

[Eugene.A]

Вот как раз насчет цены. Приборы, способные измерять после фазоимпульсного регулятора, находятся в совсем другой ценовой категории, чем обычные вольтметры-амперметры-ваттметры. Вот пример недорогого ширпотребного:
https://www.chipdip.ru/product/ut71e
А здесь более профессиональный:
https://prist.ru/produce/card/meas.htm?id=2898509227#t=main
А это тема для дешевой наколенной реализации именно того, что вам надо:
http://cxem.net/izmer/izmer128.php
К сожалению, регулировать мощность оно не может, только отключать при превышении.
Но это совсем не по теме форума.

[Евгений У]

Во-вторую очередь имеется интерес весь проект реализовать исходя из собственного понимания вопроса ректификации.

[Евгений У]

А это тема для дешевой наколенной реализации именно того, что вам надо:
http://cxem.net/izmer/izmer128.php
К сожалению, регулировать мощность оно не может, только отключать при превышении.
Но это совсем не по теме форума.
Мне нужно только считать и передать данные по току/напряжению в ТРМ 138 после фазоимпульсного регулятора. Причем самым доступным способом.

[Eugene.A]

Нет доступных дешевых способов преобразования True RMS в стандартный аналоговый сигнал типа 4-20мА.
Ну, допустим, вы с этим справились, подали на ТРМ138. И что он будет с этим делать?

[Евгений У]

Если в ночной период напряжение поднимется до 238, и энергии в кубе будет с избытком то он просто отключит всю систему. Или переведет реле из режима отбора в режим слива, в зависимости от величины превышения заданной установки.

[Евгений У]

Я правильно понял что трансформатор тока 4-20 mA не решит моей задачи?

[melky]

поставить ПР и в нем сделать программу расчета. Его математика должна это позволить...

Но это лишнее звено, только если уж очень очень очень надо.

[Eugene.A]

Он не позволит достоверно измерять ток несинусоидальной формы, это раз. Преобразователи True RMS тока в стандартный аналоговый сигнал дороги, и выпускаются часто на заказ. Например, НПСИ-ДНТВ, нормирующий преобразователь действующих значений напряжения, цена 4-5 тыс.
Два - мощность это произведение тока на напряжение, стабилизируя ток, не получится стабилизировать мощность. Т.е напряжение в сети изменилось, и при неизменном токе изменится мощность.
Есть недорогие шаманские способы стабилизировать мощность нагревателя. Но требуют некоторого рукоприкладства.
Например, если параллельно основному нагревателю подключить дополнительный нагреватель небольшой мощности, 5-10 Вт, который будет нагрет до температуры пару сотен градусов, для снижения влияния температуры окружающей среды, и поместить в тепловом контакте с ним термодатчик, то, поддерживая его температуру постоянной посредством симисторного регулятора, мы косвенно будем стабилизировать мощность основного нагревателя.
Такой способ раньше применялся для измерения несинусоидальных сигналов, а также мощности СВЧ.

[Ryzhij]

Два - мощность это произведение тока на напряжение, стабилизируя ток, не получится стабилизировать мощность. Т.е напряжение в сети изменилось, и при неизменном токе изменится мощность.Истолкуйте, plz.
Без пояснений это выглядит как новое слово в физике и покушение на закон Джоуля-Ленца Q =R*t*I**2
Или у нас сопротивление ТЭН-ов зависит не от температуры, а от приложенного к ним напряжения?

[Eugene.A]

Сопротивление ТЭНов не зависит ни от чего, ТКС нихрома весьма мал. И нафига вам вообще сопротивление ТЭНов, если измерить в процессе работы вы можете ток и напряжение, перемножение которых и даёт мощность?
Всё бы так и было, как вы пишете, если бы речь шла о постоянном токе или о переменном синусоидальной формы, средств для измерения которых предостаточно. Но в случае симисторного регулятора форма напряжения и тока несинусоидальная, и измерение их обычными вольтметрами-амперметрами вносит существенную погрешность, вы непонятно что измеряете. В сущности, обычный вольтметр переменного тока показывает истинное значение в двух случаях - когда угол открывания симистора 0° и в нагрузку проходит полный полупериод сети, и в случае когда угол открывания симистора 180°, когда симистор закрыт весь полупериод, и напряжение на нагрузке равно нулю. Во всех промежутосных состояниях вольтметр врёт. Вот представьте - напряжение сети изменилось, это зарегистрировал ваш измеритель и внёс коррекцию. Изменился угол открывания симистора, соответственно, изменилась и форма тока и напряжения на ТЭНе. Это повлияло на погрешность измерения. И в результате изменится мощность, рассеиваемая нагревателем. А измеренное напряжение вроде как осталось неизменным.

[Ryzhij]

За True RMS меня агитировать не надо - я в курсе, и топик-стартер теперь, думаю, тоже.
Про существенную разность сопротивления ТЭН-ов в горячем и холодном состоянии - это Вы сами убедиться можете, если захотите.
Я про то, что именно контроль тока через ТЭН является наиболее эффективным с технологической точки зрения.
Это позволяет своевременно выявить любую неисправность в цепи.
Измерение напряжения в таком случае избыточно, пустая трата денег.
А управление и СИФУ, и ШИМ идёт по температуре. Тут другого не дано.
Стабилизация тока ТЭН-ов бывает нужна, как второй контур управления, в малом круге задач. Например, для перегонного куба.

[Eugene.A]

Про существенную разность сопротивления ТЭН-ов в горячем и холодном состоянии - это Вы сами убедиться можете, если захотите.
...................
Стабилизация тока ТЭН-ов бывает нужна, как второй контур управления, в малом круге задач. Например, для перегонного куба.
Имел такую возможность неоднократно.
Нихром температурный коэффициент сопротивления 0.25 · 10 − 3 (1 / Кельвин)
Для сравнения,
Медь температурный коэффициент сопротивления 3.80 · 10 − 3 (1 / Кельвин)
Думаю, погрешность, вносимая ТКС нихрома, окажется ничтожной на фоне всех остальных.
По второму пункту:

То что я пытаюсь реализовать, это ректификационная колона. В куб должно подаваться определенное кол-во энергии. Контролируется изменение температуры, т.е. основываясь на физических свойствах разных веществ мы можем понять что в тот или иной момент отбирается из колонны. Но так же бывают внештатные ситуации, когда необходимо аварийно остановить процесс.
По поводу контроля тока согласен, в случае активной нагрузки контроль напряжения избыточен.
Тогда, для термоэлектрического контроля мощности ТЭНа способом, предложенным мной выше, дополнительный нагревательный элемент для измерения включается последовательно с ТЭНом.

[Ryzhij]

Нихром температурный коэффициент сопротивления 0.25 · 10 − 3 (1 / Кельвин)
Для сравнения,
Медь температурный коэффициент сопротивления 3.80 · 10 − 3 (1 / Кельвин)
Осталось только спросить: "В каком диапазоне температур?"
Я прямо-таки настаиваю, чтобы Вы замерили сопротивление холодной спирали, а потом измерили напряжение и ток у той же оранжевой раскалённой, и сравнили с расчётным.

Или возьмите ТЭН, измерьте его реальное сопротивление в холодном состоянии, рассчитайте его мощность на номинальном напряжении и сравните с выбитой на нём паспортной мощностью.

Уверен - Вы удивитесь.

[Eugene.A]

Вы что, подводите к тому, что для измерения мощности необходимо всё-таки кроме тока измерять ещё и напряжение? Вы же сами настаивали, что достаточно контролировать ток?
В своё время я занимался такими измерениями и расчётами, и для моих задач это позволило пренебречь ТКС. Возможно, ТЭНы, с которыми вы имели дело, были выполнены и не из нихрома, кто знает. Сейчас чего угодно можно ожидать. Вон и медь в проводах попадается то жёсткая, ломкая, то облуживаться отказывается напрочь.
Сейчас поблизости от меня нет ни одного ТЭНа, разве что залезть дома в стиральную машину.
А так - пусть топикстартер занимается лабораторными работами. Он лицо заинтересованное. А я в свое время наизмерялся удельных зарядов электрона, построением ВАХ вакуумных диодов и проч.
Я предложил ему вариант - стабилизировать температуру добавочного нагревателя, питающегося от той же цепи, что и основной, тем самым стабилизируя мощность ТЭНа. Для этого всего лишь нужен терморегулятор для управления его симисторным регулятором мощности.

[Евгений У]

Как то мне даже уже и неловко, что из-за моего, с виду, простого вопроса, разгораются такие нешуточные споры. Все что вы здесь пишете, я очень внимательно читаю и о обязательно попробую на практике в ближайшее время. Конечно, кроме тех вариантов когда цена зашкаливает.

[Евгений У]

Например, если параллельно основному нагревателю подключить дополнительный нагреватель небольшой мощности, 5-10 Вт, который будет нагрет до температуры пару сотен градусов, для снижения влияния температуры окружающей среды, и поместить в тепловом контакте с ним термодатчик, то, поддерживая его температуру постоянной посредством симисторного регулятора, мы косвенно будем стабилизировать мощность основного нагревателя.
Такой способ раньше применялся для измерения несинусоидальных сигналов, а также мощности СВЧ.

По-моему, так это то что мне нужно!!!
Конечно будет инерция. Попробую-узнаю.

[Hash]

А не проще измерять давление в колонне, например, выше средней части, и на основании давления ПИД-регулятором с выходом 4-20 мА дергать ТТР для непрерывного управления нагревателями?

[Ryzhij]

Давление в колонне зависит не только от мощности я подводимой к перегонному кубу.

[Евгений У]

А в колонне нет давления.