Сетевое напряжение: Замер сетевого напряжения | Электроника для всех

Замер сетевого напряжения | Электроника для всех

Иногда нужно измерять амплитуду сетевого напряжения, или частоту или еще какие параметры. Вот как у меня тут — перед включением компрессорной установки надо убедиться, что напряжение в сети не ниже номинальной. Иначе движок не стартанет, а вентили могут не встать в нужное положение. Главная сложность тут в том, что крайне желательно иметь гальваническую развязку от сетевого напряжения. Т.е. напрямую измерять сетевую напругу через простой делитель может быть черевато.

▌Измерить толщину сиськи
Изначально в проекте было заложено вот такое решение:

На резистора гасится большая часть напряжения, стабилитрон стоит тут больше для подстраховки и в качестве обратного диода для противоположной полуволны. На деле он не особо нужен.

Ну, а дальше все просто. У оптопары h21L1M внутри стоит триггер Шмитта, т.е. есть некоторый гистерезис на включение и выключение. Включается он при токе через его светодиод примерно в 1мА, а выключается на токе 0. 8мА.

Если посмотреть осциллограмму тока на светодиоде, сняв ее с резистора R35, то увидим такую картину для 220 вольт:

Разрешение 50мВ на деление, триггер стоит на 80мВ по спаду.

Включаться он должен на 100мВ, а выключаться на 80мВ, что будет 1мА и 0.8мА соответственно. Курсорами выделены моменты включения и выключения. Разница по времени, dx = 8.38ms

Если снизить напряжение до 110 вольт, то:

dx уменьшится до 6.94ms т.е. А что такое миллисекунда для микроконтроллера тикающего на мегагерцовых частотах? Да колоссальная величина! Замерить ее точно таймером в режие захвата не составляет проблем. Дальше сунуть в память таблицу соответствия и, казалось бы, все круто? Да, но не совсем…

Решение дешевое, простое. Но не слишком точное. А в ряде случаев его вообще не получится применить.

Вся проблема в том, что длительность у нас от амплитуды зависит косвенно. В идеальном мире оно бы проканало, но современные сети, особенно промышленные, сильно засраны разными импульсными потребителями.

Вроде всяких там, сварочников, инверторов, мощных приводов и прочего. Что искажает форму синуса. Делая его вообще каким-то непотребным. А если это не синус, а херня какая-то, то все эти наши красивые построения основанные на таймингах пролетают. Во-первых, точность падает катастрофически, а она изначально была так себе. Во-вторых, калибровать придется каждый раз под новую сеть, раз и навсегда таблицы в память не забить. Ну и форма синуса зависит вовсе не от вас, а от ООО «Сварщик каннибал» расположенную в соседнем цехе.

Так что 220 вольт от 110 вы еще отличите, а вот о точности хотя бы до 5 вольт можно позабыть. Но в некоторых случаях большего и не требуется.

Мне же внезапно потребовалось. Поэтому начинаем переделывать исходный проект, доставшийся мне от предшественника.

Первая мысль была поставить на горячей стороне преобразователь напряжения в частоту, просунув его через ту же оптопару. Но его надо было чем то питать на горячей стороне. Ставить конденсаторный источник вообще не хотелось. Можно было бы, конечно, сунуть мелкий модуль 220AC-5DC на обратноходовике, вроде TSP-05. Есть на Али, стоит недорого.

Надо на этот модуль обзор не полениться сделать. Классная штука для питания всякой маломощной шняги от 220 вольт. Но получалось бы довольно громоздко. Считай питальник, потом ПНЧ, оптика…

▌Трансформатор
Второй мыслью был обычный трансформатор. Купить самый маленький силовой транс какой можно найти и на вторичке измерять напряжение. Спросил у Элемента, что у них есть такого рода — подобрали ТПК-2.

В принципе пригодно, но нашлось решение лучше.

Китаезы продают отличную штуку. Измерительный трансформатор ZMPT107.

Крошечная фитюлька размером с бульонный кубик. Держит до 3кВ на пробой, соотношение витков 1:1, но это трансформатор тока 2мА:2мА. То есть мы подаем ему на вход ток и снимаем ток. Ток на входе задается просто резистором последовательно, а для получения напряжения на выходе тоже применяется резистор, параллельно.

Т.е. схема примерно выглядит так:

R1 подбирается таким, чтобы ток через обмотку не превысил 2мА, максимум он держит 10мА, но после 2мА теряется линейность и на выходе будет невесть что. Напряжение у нас 220-250 вольт, берем по верхней планке. Но это действующее, а нам нужно амплитудное. Т.е. умножаем 250 на корень из 2, чтобы получить амплитудное. 250*1.41 = 353,5 вольта. Получаем, что первое сопротивление должно быть 180 кОм.

Напряжение микроконтроллера у меня 5 вольт, поэтому резистор R2 нужен такой, чтобы на 2мА на нем было примерно 4.5 вольта, пол вольта оставляем еще в запас. Это будет примерно 2.2кОм.

Все, на выходе амплитуда теперь в районе 5 вольт, но вот засада. Она переменная. А нам нужны измерения 0…5 вольт. Что делать? Выпрямлять.

▌Дайте мне диод!

Можно поставить диод, он срежет отрицательную полуволну. Но тут есть одна тонкость. Если просто в лоб поставить диод перед нагрузочным резистором:

То на обратной полуволне получается, что мы будем обрывать трансформатор тока, а что получается при обрыве источника тока? Правильно — бешеное напряжение. Ведь он будет изо всех сил пытаться продавить свои 2мА через ОГРОМНОЕ обратное сопротивление диода. В результате на диоде D1 высадится такое напряжение, что и пробить недолго. В таком включении ставить только мост или обратный диод D2, чтобы у тока всегда были пути на обратной полуволне.

Но это будет уже два диода. А зачем нам лишний полупроводник в схеме? Поэтому проще оставить параллельный резистор и после выпрямлять уже снятое напряжение.

Чтобы система работала, нужен еще один резистор. Дело в том, что у АЦП входное сопротивление ну очень большое, сравнимое с обратным включением диода, так что диод работать не будет, ему надо чтобы ток шел. Поэтому ставим второй резюк на 100кОм и с него уже снимаем наш сигнал.

Есть тут правда пара недостатков. Дело в том, что у нас у диода есть свое собственное падение, так что часть амплитуды мы на нем потеряем. Но это ерунда, мы же ее всегда можем скорректировать резистором, чуток приподняв. Хуже то, что у диода характеристика нелинейная, что вносит искажения.

Смотрите внимательней, синий это исходный синус с транса, а желтый это положительная полуволна с диода. От нулевой точки синус идет как и положено синусу, а вот диодная полуволна нарастает с заметной такой экспоненциальной кривизной и не доходит на величину падения на диоде (0.7 вольт примерно для 1N4148, что стоит у меня).

Экспонента берется из ВАХ диода

Мне, в моем проекте, это не сильно критично. НУ будет там возле нуля какая то кривуля, не важно.

▌Ваш диод говно, вы за кого меня принимаете? Дайте мне идеальный диод!
Но если бы было критично, то я бы сгородил идеальный диод. Делается он из диода и операционника. Схем много разных, первая что пришла в голову была такой.

Работает она просто.

Усилитель с отрицательной обратной связью, так что считаем что его входы закорочены между собой (виртуальное КЗ).

На положительной полуволне ток I_in=U_вх/R3 со входа как бы течет в землю через резистор R3. Но поскольку на самом деле никакого КЗ там нет, более того через входы ОУ ничего не втекает и не вытекает (ну почти, там ничтожный мизер в реале). То ток текущий через R3 равный I_in будет совершенно равен I_out который из выхода ОУ течет через R3 в землю. Образуя падение напряжения U_вых прямо пропорционально этому току через резистор. Т.е. U_вых = I_in*R3 = U_вх Без каких либо искажений.

На отрицательной полуволне ОУ попытается через обратную связь просадить свой инверсный выход ниже нуля, чтобы сравнять его с прямым. Но диод забитый туда не даст ему это сделать. Через R3 не потечет ток, а нет тока нет и напряжения. На выходе 0.

Вот такая вот незатейливая схема. Работает на двуполярном и однополярном питании.

Единственное, что для однополярного питания нужно брать усилок во-первых, строго однополярного питания (Single-supply) при этом способный принимать отрицательные значения на входах (Input Common-Mode Voltage Range), а во-вторых, с rail-2-rail выходом, иначе посрезает верхушки.

Т.е. ширпотреб вроде LM358 не прокатит, а что то вроде AD823 в самый раз. Для двуполярного питания же подойдет любой ширпотреб, ну может rail-2-rail будет не лишним, но опять же от напряжения питания зависит и требуемых уровней. Если не нужен полный размах от плюса до минуса питания, то ставим любое говно за три копейки и не паримся.

▌Нет! Засуньте вы этот диод знаете куда…

Второй вариант включения, немного получше, нет диода:

Тут включается напрямую в операционник. Соотношение резисторов точно такое же как и в первом варианте. Трансформатор закорачивается на виртуальную землю, а ток который там течет течет через резистор ОС. Но так как у нас питание однополярное, то нижняя полуволна просто зарывается в грунт. Требования к операционнику те же самые, что и в прошлой схеме. Rail-2-Rail и Single Supply.

▌Эй эй, зачем столько негатива? Будь на позитиве, бро!
Ну и третий вариант включения. Тут даже операционник не нужен, мы не выпрямляем и не срезаем нижнюю полуволну, а добавляем к ней постоянную составляющую. Закинув наш транс на середину делителя напряжения. Резистор на вторичке надо подобрать так, чтобы амплитуда не вылезала за напряжение питания и не проваливалась ниже его.

Результат выглядит примерно так:

Первый канал с выхода схемы, а второй канал зацеплен на середину делителя. Там будет точно ноль нашего сигнала.

▌А что Титов Китай?
Ну и для всяких ардуинщиков, не умеющих паять, есть готовый модуль.

Там же не али можно взять. Стоит не дорого, на нем схема с поднятием нуля на LM358 и можно еще амплитуду подкрутить переменником. Схемотехника там примерно следующая:

Но это не точно.

Вот что он выдает у меня в мастерской с сети:

Когда сети нет, то на выходе постоянка в 2.5 вольта. А появление сети дает вот такую синусоиду с центром 2.5 и размахом от 1 до 4 вольт. Подстроечником можно менять амплитуду сигнала, но это вот максимум. Выше уже начинаются искажения — срезает вершину.

И библотечка дуриковсякая для него на гитхабе.

Вот такие вот относительно простые варианты замерить сеть и не потерять гальваническую развязку.

Каким должно быть напряжение в розетке домашней электросети: 220В или 230В?

4 мая 2018

Каким должно быть напряжение в розетке домашней электросети? На этот вопрос большинство ошибочно ответит – 220 В. Не многие знают, что введённый в 2015 году ГОСТ 29322-2014 устанавливает в нашей стране величину стандартного бытового напряжения не 220 В, а 230 В. В нашей статье мы сделаем небольшой экскурс в историю электрического напряжения, которое применялось ранее в России, и выясним, с чем связан переход к новой норме.

Содержание

Стандарт бытового напряжения в СССР до 60-х годов XX века

В СССР вплоть до 60-х годов XX века эталоном бытового напряжения считались 127 В. Это значение обязано своим появлением талантливому инженеру русско-польского происхождения Михаилу Доливо-Добровольскому, разработавшему в конце XIX века трёхфазную систему передачи и распределения переменного тока, отличную от ранее предложенной Николой Тесла – двухфазной.

Изначально в трехфазной системе Добровольского линейное напряжение (между двумя фазными проводниками) составляло 220 В. Фазное напряжение (между нейтральным и фазным проводником), которое мы используем в бытовых целях, меньше линейного на «корень из трёх» – соответственно для данного случая получаем указанные 127 В.

Новый стандарт сетевого напряжения в Европе

Дальнейшие развитие электротехники и появление новых электроизоляционных материалов привели к повышению указанных значений: сначала в Германии, а затем и во всей Европе был принят стандарт 380 В – для линейного напряжения и 220 В – для фазного (бытового). Сделано это было с целью экономии – при росте напряжения (с сохранением установленной мощности) в цепи снижается сила тока, что позволило использовать проводники с меньшей площадью сечения и сократить потери в кабельных линиях.

СССР переходит на новый стандарт – 220/380 В

В Советском Союзе, несмотря на наличие прогрессивного стандарта 220/380 В, при реализации плана массовой электрификации строили сети переменного тока преимущественно по устаревшей методике – на 127/220 В.

Первые попытки перейти на напряжение европейского образца были предприняты в нашей стране ещё в 30-х годах XX века. Однако массовый переход был начат лишь в послевоенное время, его причиной стала возрастающая нагрузка на энергосистему, которая поставила инженеров перед выбором – либо увеличивать толщину кабельных линий, либо повышать номинальное напряжение. В итоге остановились на втором варианте. Определённую роль в этом сыграл не только фактор экономии материалов, но и привлечение к работе немецких специалистов, имевших прикладной опыт использования электрической энергии с напряжением 220/380 В.

Переход растянулся на десятилетия: новые подстанции строили уже под номинал 220/380 В, а большинство старых переводили лишь после плановой замены отслуживших свой срок трансформаторов. Поэтому в СССР долгое время параллельно сосуществовали два стандарта для сетей общего пользования – 127/220 В и 220/380 В. Окончательное переключение на 220 В некоторых однофазных потребителей, по свидетельствам очевидцев, произошло только в конце 80-х — начале 90-х годов.

Сетевое напряжение в США

Стоит отметить, что не все страны перешли на общий стандарт напряжения. Например, в США установленное напряжение однофазной бытовой сети – 120 В, при этом к большинству жилых домов подводятся не фаза и нейтраль, а нейтраль и две фазы, позволяющие в случае необходимости запитать мощных потребителей линейным напряжением. Кроме того, в Соединённых Штатах отлична и частота – 60 Гц, в то время как общеевропейский стандарт – 50 Гц.

Дальнейшее увеличение номинальных напряжений – 230/400 В

Потребление электрического тока постоянно росло и в конце ХХ века в Европе было принято решение о дальнейшем увеличении номинальных напряжений в трехфазной системе переменного тока: линейного с 380 В до 400 В и, как следствие, фазного с 220 В до 230 В. Это позволило повысить пропускную способность существующих цепей питания и избежать массовой прокладки новых кабельных линий.

В целях унификации параметров электрических сетей новые общеевропейские стандарты были предложены Международной электротехнической комиссией и другим странам мира. Российская Федерация согласилась их принять и разработала ГОСТ 29322-92, предписывающий электроснабжающим организациям перейти на 230 В к 2003 году. ГОСТ 29322-2014, как уже выше упоминалось, устанавливает значение номинального напряжения между фазой и нейтралью в трехфазной четырехпроводной или трехпроводной системе равным 230 В, однако допускает применение и систем с 220 В.

Пятипроцентное изменение их номинала не должно сказаться на функционировании привычных бытовых электроприборов, так как они имеют определённый диапазон допустимых значений питающего напряжения. Обе величины, 220 и 230 В, в большинстве случаев, входят в этот диапазон. Однако определённые трудности при переходе на европейские стандарты всё-таки могут возникнуть. Они, в первую очередь, коснутся работы осветительного оборудования с лампами накаливания, рассчитанными на 220 В. Увеличение входного напряжения вызовет перенакал вольфрамовой нити, что негативно скажется на её долговечности – такие лампы будут чаще перегорать. Поэтому покупателям следует быть внимательнее и выбирать электролампы, допускающие включение в сеть 230 В (номинальное напряжение обычно указывается в маркировке прибора).

В заключение следует сказать, что различные нештатные ситуации, возникающие в отечественных электросетях (резкие перепады напряжения или прекращение подачи электричества), представляют для электрооборудования намного большую опасность, чем плановый переход на европейские стандарты электропитания. Кроме того, энергоснабжающие компании часто не соблюдают требования к качеству электроэнергии, допуская сильные отклонения от установленных номинальных значений.

Защитить современную технику от пагубных влияний различных сетевых колебаний могут специальные устройства – стабилизаторы напряжения и источники бесперебойного питания. Группа компаний «Штиль» выпускает данное оборудование с различными значения выходного напряжения: 220 В, 230 В или 240 В.

Подробнее о стабилизаторах напряжения «Штиль»:
Инверторные стабилизаторы напряжения «Штиль». Модельный ряд.

Выбор из

слов. Есть ли в американском английском термин «питание от сети»?

спросил 11 лет, 6 месяцев назад

Изменено 1 год, 8 месяцев назад

Просмотрено 14 тысяч раз

Я не уверен, что это случай избирательной памяти или она настоящая.

Похоже, что американцы не используют термин «питание от сети», который часто встречается в британском английском. Ближайший синоним, который я знаю, это «сила стены», что является неточным.

Как американский инженер-электрик, я не хочу переворачивать диалекты, а «электропитание от стены» звучит наивно и неуклюже, когда речь идет о 120 В переменного тока внутри устройства (но все еще поступающем от сети) или иным образом далеко от стена.

Есть ли лучший термин, который я должен знать, или я должен предположить, что «сеть» является основной для моих соотечественников-американцев?

Редактировать: Согласно Википедии:

В США сетевая электроэнергия (в отличие от электроэнергии от аккумуляторов и т. д.) упоминается под несколькими названиями, включая «бытовая электроэнергия», «бытовая электроэнергия», «линия электропередач», «бытовая электроэнергия», «электроэнергия от стены» и т. д. сеть», «электроэнергия переменного тока», «городская электроэнергия», «уличная электроэнергия» и «электроэнергия сети».

Это намекает на то, что «сеть» не является американским термином и что все альтернативы одинаково неточны.

Вывод: Американцы, скорее всего, будут использовать «сеть» как синоним «сеть» , что не лишено оснований. Так что на самом деле британский стиль казался лучше только потому, что я еще не подумал, имеет ли это слово уже другое значение.

• word-choice
• single-word-requests
• американский английский

2

Как еще один американец ЭЭ, я бы использовал слово «сеть» только в определенных контекстах…

После урагана больница питала оборудование жизнеобеспечения от дизельных генераторов в течение 36 часов, затем снова переключилась на сеть.

«Сетка» также подойдет.

Если вы имеете в виду 120 В переменного тока (среднеквадратичное значение), не заботясь об источнике, общепринятым в США отраслевым термином является « линейное напряжение ».

4

Википедия говорит:

В США к электроэнергии относят под несколькими именами, включая бытовая энергия, домохозяйство электричество, ЛЭП, бытовые питание, настенное питание, линейное питание, переменный ток власть, власть города, власть улицы, и мощность сетки.

Именно так я и называю домашнее электричество. Мы никогда не называем это «питание от сети».

Если бы кто-то начал говорить со мной о «сети», я бы подумал о питании, которое поступает в панель выключателя дома (т.е. питание главного автоматического выключателя), а не о реальных электрических розетках в доме.

Не знаю, что чаще встречается в повседневной речи, но я много слышал AC power , и вы часто встретите это на американских сайтах с описанием компьютерных компонентов и в руководствах. Я не удивлюсь, прочитав в техническом руководстве питание от сети или питание от сети , но питание переменного тока может встречаться чаще в техническом контексте. Но я не уверен. Если вам нужно быть абсолютно однозначным, вы можете просто назвать это

120-V power или что-то в этом роде.

2

Никогда не слышал словосочетания «питание от сети» здесь, в Америке, ни в каком контексте. Я думаю, что «настенная мощность» относится к мощности, которая исходит от «стены», а «домовой ток» относится к 120 В / 60 Гц, которая может исходить от генератора и т. д. Я не думаю, что «настенная мощность» может исходить от генератора.

2

Я менеджер по телекоммуникационным продуктам в США. Я только что посмотрел превью, где другой PLM использовал термин «питание от сети».
Я предположил, что это означает 120 В переменного тока, но, честно говоря, я погуглил, чтобы убедиться. ..

Дело в том, что я думаю, что «сеть» еще недостаточно распространена в США, чтобы даже относительно технически подкованный американец мог с уверенностью понять, что вы имеете в виду..

Я предлагаю придерживаться «120 В переменного тока» (и, возможно, добавить «или питание от сети», чтобы продолжить социализацию этого термина в США 🙂

1

Однозначно, питание переменного тока. И укажите напряжение и Гц, потому что в Соединенных Штатах мощность бывает двух видов. В жилых домах это 120/220 (или в некоторых районах 110/220) и обычно 60 Гц. Но в коммерческих приложениях это часто 130 вольт. Так что будьте в безопасности и говорите именно то, о чем говорите.

Я пытался подобрать имя, понятное каждому. «Сеть» в любом случае не является обобщенным термином для того, что это такое. Разные народы по-разному обращаются с электричеством (сетью). Но это то же самое, это электричество, просто управляемое по-другому. Я думаю, что «электроэнергетическая система» — это хороший термин для обозначения того, как разные страны обращаются с электричеством. Пусть «электроэнергетическая система» представляет собой многочисленные вилки, напряжения, сопротивления, заземление и все, что может применяться к индивидуальному способу управления электричеством. Простой. Каждая нация или территория имеет свою собственную «электроэнергетическую систему» ​​или системы, и каждый может легко понять то, чего не может «сеть». Чем проще, тем легче понять и принять. Мое мнение.

1

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Выполнение измерений напряжения и тока сети переменного тока [Analog Devices Wiki]

Эта версия (09 сентября 2021 г., 19:59) была одобрена Дугом Мерсером.

Содержание

• Измерение напряжения и тока сети переменного тока

  • Фон:

  • Измерение формы сигнала сетевого напряжения

    • Метод понижающего трансформатора напряжения

    • Метод трансформатора тока 1:1

  • Электронная нагрузка, преобразователь I в V

  • Измерение формы сигнала сетевого тока

    • Трансформатор измерения тока

  • Проверка частотной характеристики

  • Электронная нагрузка, преобразователь I в V

  • Проведение реальных измерений

    • Дополнительные тесты в реальных условиях

  • Измерение формы сигнала сетевого напряжения

  • Заключение

  • Приложение: Другое готовое оборудование

  • Дополнительный материал

    • Первичное/вторичное соотношение оборотов

  • Фазовый сдвиг

В других документах обсуждались функции измерения напряжения и тока ADALM1000 (SMU). В этом документе обсуждаются методы безопасного измерения напряжения и тока в сети переменного тока с использованием активных обучающих модулей.

ADALM1000.html

Фон:

Каналы SMU M1k могут измерять постоянный ток от -200 мА до +200 мА. Из-за частоты дискретизации 100 KSPS он также может измерять переменный ток. Но измеряемый ток должен втекать или вытекать из канала SMU. Это ограничивает диапазон напряжений, к которым должен быть «привязан» ток, от 0 до +5 В. Для измерения тока в более широком диапазоне напряжений можно использовать микросхему монитора токового шунта, такую ​​как AD8210 из набора аналоговых деталей ADALP2000.

ad8541.html EVAL-ADALP2000.html

Каналы SMU M1k используют этот же чип для измерения тока. Диапазон рабочего входного синфазного напряжения AD8210 составляет от −2 В до +65 В по отношению к выводу заземления микросхемы. Больший диапазон напряжения, но все же недостаточный для безопасного измерения тока бытового прибора или осветительного прибора, работающего от 120 В переменного тока. Итак, что мы можем использовать для этого? Введите понижающий трансформатор напряжения для измерения напряжения в сети и трансформатор измерения тока для измерения тока в линии.

Измерение формы волны сетевого напряжения

Метод понижающего трансформатора напряжения

Для отображения формы сигнала сетевого напряжения переменного тока используется понижающий трансформатор напряжения, который обеспечивает гальваническую развязку и уменьшение (понижение) напряжения перед его измерением с помощью входа M1k канала B. Среднеквадратичное значение линейного напряжения 120 В должно быть уменьшено, чтобы соответствовать диапазону от 0 до 5 вольт M1k. Трансформатор, выбранный для этого примера, имеет номинальное вторичное напряжение 9 В Среднеквадратичное значение при нагрузке 250 мА . Вторичное напряжение p-p без нагрузки составляет около 35 В (+/- 16,5 В пиковое значение). Его необходимо дополнительно уменьшить с помощью резистивного делителя напряжения с коэффициентом более 10, а также смещением, чтобы отцентровать его вокруг 2,5 В , как показано на рисунке 1. Общее общее снижение напряжения должно быть не менее 100:1. .

Рис. 1. Понижающий трансформатор и резистивный делитель

Рис. 2. AC-AC понижающий настенный адаптер-трансформатор

Этапы калибровки

Понижающий коэффициент для комбинированного трансформатора и резистивного делителя измеряется путем подключения выходов каналов A и B AWG M1k к первичной обмотке трансформатора. Два канала AWG сконфигурированы как комплементарные синусоидальные волны с частотой 60 Гц от 0 до 5 В для получения дифференциального напряжения 10 В от пика до пика на первичной обмотке. Вторичная обмотка трансформатора подключена через резисторный делитель напряжения 220K/22K к BIN (режим Split I/O) и 2,5 В средняя рейка. Масштабные коэффициенты усиления и смещения канала B затем настраиваются таким образом, чтобы форма сигнала напряжения CHB также составляла 10 В пик-пик, рис. 3. В то же время мы можем измерить разность фаз (сдвиг) от входа к выходу комбинированного путь прохождения сигнала, рис. 4.

Рисунок 3. Измеренные входные/выходные сигналы тестового напряжения

Знание этого фазового сдвига (ошибки) измерения будет важно позже при расчете реальной и мнимой мощности и коэффициента мощности.

Рис. 4. Измеренное тестовое напряжение на входе/выходе, фаза

Теперь, когда понижающий трансформатор подключен к розетке переменного тока, мы можем измерить форму сигнала сетевого напряжения переменного тока. Чистая синусоида 60 Гц от генератора сигналов произвольной формы проходит через трансформатор с небольшими искажениями, как мы видели на рис. 3, однако фактическая форма волны переменного тока 60 Гц демонстрирует значительные искажения, как показано на рис. 5. Пики формы сигнала измеряются при +/- 175°. В и среднеквадратичное напряжение 124,7 В .

Рис. 5. Измеренная кривая напряжения переменного тока в сети.

Метод трансформатора тока 1:1

Альтернативный метод измерения сетевого напряжения переменного тока состоит в том, чтобы сначала преобразовать напряжение в малый ток с помощью резисторной нагрузки с большим сопротивлением. В этом примере мы используем 5 мА RMS в качестве номинального целевого тока. Два последовательно соединенных резистора 12 кОм используются для распределения тепла (мощности) и напряжения между ними. В каждом из них около 1/3 Вт, поэтому следует использовать резисторы мощностью ½ Вт или выше. 5 9Затем ток 0246 мА подается через небольшой трансформатор 1:1. Хорошим выбором является синфазный дроссель, часто используемый для фильтрации линий электропередач импульсных источников питания. Два типичных примера показаны ниже на рисунке 6. Схема показана на рисунке 7.

Рис. 6. Пример трансформаторов с синфазным дросселем 1:1

Рис. 7. Метод преобразования напряжения в ток

Для изоляции высоковольтных соединений и из соображений безопасности трансформатор и резисторы смонтированы в пластиковом корпусе от другого (умершего/бывшего в употреблении) штепсельного адаптера, как показано на рис. 8. Затем крышку можно приклеить обратно, чтобы предотвратить случайное прикосновение к сети переменного тока. высокое напряжение. Использование такого старого корпуса штепсельного адаптера, как этот, также обеспечивает удобный способ подключения к розетке переменного тока.

Рис. 8. Трансформатор и резисторы, установленные в корпусе штепсельного адаптера.

Этапы калибровки

Первым шагом является измерение фактических значений резисторов с помощью точного цифрового мультиметра. Отношение первичного тока к вторичному в идеале должно быть 1:1, но в любом реальном трансформаторе оно будет меньше 1. Установка для калибровочного испытания показана на рис. 9. Известный синусоидальный ток 60 Гц около 5 мА RMS составляет поступает от SMU канала B в режиме SIMV. Вторичный ток измеряется SMU канала А в режиме SVMI, установленном на то же значение 2,5 В Напряжение постоянного тока в качестве фиксированного источника питания 2,5 В . Общее сопротивление и коэффициент трансформатора тока будут использоваться для преобразования измеренных данных о форме волны тока в напряжение.

Рис. 9. Тест отношения входного/выходного тока

Рисунок 10. Измеренные входные/выходные сигналы тестового тока

Знание этого фазового сдвига (ошибки) измерения будет важно позже при расчете реальной и мнимой мощности и коэффициента мощности.

Рисунок 11. Измеренная амплитуда и фаза входного/выходного тока теста

Чтобы сравнить метод трансформатора напряжения и метод трансформатора тока, измеряющие формы сигналов напряжения сети переменного тока, они показаны на рисунке 12. Среднеквадратичное значение тока измерено при 4,96 мА , что согласуется с используемыми резисторами 24 кОм.

Рис. 12. Сравнение форм сигналов трансформатора напряжения и тока.

Используя функцию построения математического графика, мы можем преобразовать сигнал трансформатора тока обратно в напряжение, умножив эффективное (откалиброванное) напряжение на сопротивление тока (~ 24 кОм) и построить его в том же вертикальном масштабе, что и сигнал трансформатора напряжения, как показано на рисунке. 13.

Рис. 13. Сравнение форм напряжения и расчетного напряжения.

Электронная нагрузка, преобразователь I в V

M2k не имеет возможности измерения тока, как в M1k SMU. Решение состоит в том, чтобы построить операционный усилитель I в схему преобразования В . Операционный усилитель AD8542 Dual CMOS с одним питающим напряжением используется в качестве преобразователя I в В , как показано на рис. 14. Виртуальная земля в суммирующем соединении, вывод 2, представляет очень низкоимпедансную нагрузку на вторичной обмотке. Резистор обратной связи 350 Ом преобразует ток в напряжение, которое измеряется каналом осциллографа M2k на выводе 1.

Рис. 14. Схема преобразователя операционного усилителя I в В для M2k.

Измерение формы сигнала сетевого тока

Трансформатор измерения тока

Трансформатор измерения тока — это трансформатор, оптимизированный или предназначенный для выработки переменного тока во вторичной обмотке, который пропорционален току, который «ощущается» или измеряется в первичной обмотке. Как и любой трансформатор, трансформаторы тока гальванически изолируют измерения токов в цепях высокого напряжения от гораздо более низкого напряжения и обеспечивают удобный способ безопасного контроля фактического электрического тока, протекающего в высоковольтной линии электропередачи переменного тока. В нашем случае это может быть SMU M1k.

Принцип работы базового трансформатора тока несколько отличается от обычного трансформатора напряжения. В отличие от силового трансформатора, используемого для повышения или понижения напряжения, трансформатор тока часто состоит только из одного или нескольких витков в качестве первичной обмотки. Эта первичная обмотка может состоять из одного плоского витка, катушки из прочного провода, обернутого вокруг сердечника, или просто провода, вставленного через центральное отверстие, как показано на фотографии трансформатора с токоизмерительными клещами (модель LCTC- 0250) рис. 15. У этого токоизмерительного «пробника» зажимы открываются, так что его можно зажать вокруг проводника, по которому течет измеряемый ток, без необходимости отсоединения проводника. Такие пробники тока предназначены для использования в сетях с питанием от сети 50/60 Гц. Датчик LCTC-0250 имеет диапазон измерения тока до 100 А и встроенный резистор тока к напряжению (нагрузки), поэтому выходное напряжение указано как 15 мВ/А.

Рис. 15. Накладной трансформатор тока, модель LCTC-0250.

Многие производители предлагают ряд индукторов для измерения тока, которые представляют собой тороидальную катушку с отверстием в центре, через которое пользователь пропускает провод (или петли провода) для измерения переменного тока, рис. 16. В зависимости от конкретной модели и спецификации эти типы трансформаторов тока предназначены для использования в импульсных системах управления электропитанием и работают в диапазоне частот от 20 кГц до 200 кГц . Показана версия PE-51718 с центральным отводом, 100 витков, 20 мГн. Размер, без учета выводов, составляет 20 мм в высоту, 11 мм в ширину и 10 мм в глубину, что достаточно мало, чтобы поместиться на макетной плате без пайки.

Преимущество использования такой катушки в качестве трансформатора чувствительности заключается в том, что вы можете выбрать любое количество витков для вторичной обмотки. До тех пор, пока центральное отверстие не будет заполнено в зависимости от калибра используемой проволоки.

Рис. 16. Пример Pulse Engineering Center с отводом 100:1 20 мГн

Трансформатор тока со встроенной первичной обмоткой от CoilCraft показан на рисунке 17. Поскольку он полностью герметизирован, мы не можем сказать, как он устроен. Расчетный диапазон частот для этого примера 200:1, 80 мГн составляет от 1 кГц до 1 МГц .

Рисунок 17, CoilCraft 200:1 80 мГн, пример CS4200V-01

На рис. 18 показан токоизмерительный трансформатор поверхностного монтажа от Wurth Elektronik. В этом примере первичная обмотка — это просто широкая металлическая полоса, которая проходит вверх и вокруг центральной вторичной обмотки. Производитель указывает индуктивность для этого примера 200:1, 20 мГн на частоте 10 кГц, поэтому он, вероятно, также не предназначен для применения в низкочастотных линиях электропередач.

Рисунок 18, пример Würth Elektronik 200:1 20 мГн из семейства MID-SNS

Тестирование частотной характеристики

Для проверки этих трансформаторов тока использовался трансформатор M1k, а испытательная схема показана на рис. 19. Синусоидальный сигнал 4 В пик-пик генерируется каналом AAWG. Затем сигнал подается по переменному току через большой конденсатор на нагрузочный резистор 10 Ом, который преобразует напряжение в пиковый ток 400 мА . Ток воспринимается первичной обмоткой, которая соединена с землей. На вторичной стороне к обмотке катушки подключается нагрузочный резистор 100 Ом, и результирующее напряжение измеряется каналом B в режиме Hi-Z. Другой конец катушки привязан к неподвижному 2,5 V , чтобы центрировать его во входном диапазоне канала B.

Для накладного щупа и катушки защитного заземления одна из более длинных проволочных перемычек из комплекта Analog Parts вставляется через центральное отверстие и используется в качестве первичной обмотки.

Рисунок 19. Схема тестирования полосы частот с использованием M1k

Входная частота изменяется от 20 Гц до 1 кГц во всех следующих тестах. Первая диаграмма Боде предназначена для датчика с зажимом LCTC с одним проводом, проходящим через зажим. Помните, что клещи имеют встроенную нагрузку, поэтому внешний резистор на 100 Ом не был включен в этот тестовый пример. Отклик магнитуды очень плоский, в пределах дБ до 20 Гц, как показано на рисунке 20.

Рис. 20. Диаграмма тела токового датчика LCTC.

Далее идет PE-51718. Как видно из отклика, показанного на рис. 21, ниже 1 кГц он совсем не плоский, чего и следовало ожидать, учитывая минимальную частоту 20 кГц. Более светлый набор кривых относится к одному проводу в качестве основного, а более темный набор — к 4 виткам в качестве основного.

Рисунок 21, график Боде PE-51718

Далее CoilCraft CS4200V-01 и Würth Elektronik 750316796 примеров протестированы на рисунке 22. Оба имеют соотношение витков 200:1. Более темные кривые относятся к устройству CoilCraft на 80 мГн, а более светлые кривые — к устройству Würth на 20 мГн. Как и ожидалось, более высокая индуктивность устройства CoilCraft дает лучшую низкочастотную характеристику. Устройство CoilCraft соответствует спецификации минимальной частоты 1 кГц и даже превышает ее, а устройство Würth, вероятно, работает ровно только выше нескольких кГц при использовании этого значения нагрузочного резистора.

Рисунок 22, CoilCraft CS4200V-01 и Würth Elektronik 750316796 бод участок

Электронная нагрузка, преобразователь I в V

Одним из способов улучшить частотную характеристику любого трансформатора тока является замена резистивной нагрузки электронным решением, , т.е. операционным усилителем I в схему преобразования В . Как показано на рис. 23, операционный усилитель AD8542 CMOS типа «рейка-рейка» с одним источником питания может использоваться как преобразователь I в В . . Резистор обратной связи 1 кОм преобразует ток в напряжение, которое измеряется каналом B на выводе 6.

Рис. 23. Схема преобразователя операционного усилителя I в В .

Чтобы проверить частотную характеристику с помощью операционного усилителя, CoilCraft CS4200V-01 (темная кривая) и Würth 750316796 (светлая кривая) снова сравниваются на рисунке 24. Обратите внимание, что масштаб по вертикали теперь равен 3 дБ /дел. Наблюдается значительное улучшение ровности отклика по сравнению с цифрой 8 со спадом менее 90 424 дБ 90 231 на частоте 60 Гц. Отклик CoilCraft теперь примерно такой же плоский, как у токового пробника LCTC на рисунке 18.

Рисунок 24, CoilCraft CS4200V-01 и операционный усилитель Würth 750316796 от I до В график Боде

Также обратите внимание, что канал SMU M1k, настроенный на SVMI, эквивалентен схеме преобразователя операционного усилителя I/ V на рис. 23, как мы видели на рисунках 7 и 9.

Выполнение реальных измерений

В качестве примера реальных испытаний накладной датчик тока модели LCTC-0250, показанный на рис. 1, и M1k используются для измерения формы волны тока светодиодной цепочки праздничного света. Пробник LCTC-0250 имеет встроенный резистор тока к напряжению (нагрузки), поэтому выходное напряжение указано как 15 мВ/А. Цепочка состоит из 35 последовательно соединенных белых светодиодов. Было раскручено около фута провода и одна ножка была обмотана примерно 5 раз вокруг хомута. Теперь чувствительность будет около 75 мВ /А (5*15 мВ /А).

Пробник подключается напрямую ко входу M1k без дополнительного усиления или фильтрации. Как показано на рис. 25, ток представляет собой простое полуволновое выпрямление, а пиковый ток составляет от 35 до 45 мА . Трудно точно измерить с шумом, а сигнал слишком мал для правильного запуска и применения усреднения трассы.

Рис. 25. Форма сигнала тока без какой-либо обработки сигнала.

Применяя некоторую математическую цифровую фильтрацию, мы можем очистить шум и сделать «сигнал» достаточно большим (в 10 раз), чтобы включить запуск и использовать усреднение трассы. К захваченной трассе сигнала применяется простой цифровой фильтр с 20 отводами и общим коэффициентом усиления 10, а также используется усреднение трассы (установлено среднее значение 8). Форма сигнала теперь красивая и чистая, а ток размаха составляет 42 мА .

]

Рисунок 26, отфильтрованная кривая тока

Дополнительные тесты в реальных условиях

Чтобы измерить свет с помощью стандартного винта в основании Эдисона, розетка была подключена к вилке и шнуру длиной несколько футов. Около фута провода было расстегнуто, и одна ножка была 6 раз обернута вокруг зажима LCTC-0250. Чувствительность будет около 90 мВ /А (6*15 мВ /А). Были измерены шесть различных лампочек. На всех следующих снимках экрана осциллограммы формула измерения пользователя канала A использовалась для отображения рассчитанного полного размаха тока (в амперах), а формула измерения пользователя канала B использовалась для отображения рассчитанного (истинного) среднеквадратичного значения тока (в амперах). ). Не обращайте внимания на кривую напряжения канала B. Он нужен только для включения отображения пользовательских измерений канала B.

В качестве первого эксперимента была измерена лампа накаливания. Спецификация для этой лампы: 390 люмен и 40 Вт. На упаковке этих ламп написано «Двойной срок службы», поэтому светоотдача, вероятно, ниже, чем у других аналогичных ламп мощностью 40 Вт.

Измеренное среднеквадратичное значение тока составляет 0,33 А. Предполагая среднеквадратичное значение напряжения сети 120 В , получаем среднеквадратичную мощность 39,6 Вт. Измеренная потребляемая мощность почти точно соответствует ожидаемой. Поскольку нить накаливания в лампе накаливания является почти чисто резистивной, форма волны тока, показанная на рисунке 27, представляет собой относительно чистую синусоиду. Шкала вертикального напряжения 20 мВ /дел (20/90 или 0,222 А/дел).

Рисунок 27. Форма кривой тока для лампы накаливания мощностью 40 Вт.

Затем тестируется вторая лампа накаливания с яркостью 770 люмен и мощностью 60 Вт. Измеренное среднеквадратичное значение тока составляет 0,498 А. Опять же, если принять среднеквадратичное значение сетевого напряжения 120 В, среднеквадратичное значение В, то среднеквадратическая мощность составит 59,7 Вт. Измеренная потребляемая мощность почти точно соответствует ожидаемой. быть. Опять же, чисто резистивная форма волны тока, как показано на рисунке 28, представляет собой такую ​​же чистую синусоиду.

Рисунок 28. Форма кривой тока для лампы накаливания мощностью 60 Вт.

Теперь мы можем предположить, что тестовая установка, вероятно, дает точные результаты. Затем измеряется компактная люминесцентная лампа CFL, которая продается в качестве замены лампы накаливания мощностью 40 Вт. Перечисленные характеристики: 700 люмен, 11 Вт и 140 мА . 11 Вт и 140 мА мА кажутся несовместимыми? Измеренное среднеквадратичное значение тока составляет 0,130 А. При среднеквадратичном напряжении сети 120 В среднеквадратичная мощность составляет 15,6 Вт. Измеренная мощность на 4,6 Вт или на 42 % выше, чем указано в спецификации. Электронный балласт, используемый в CLF, приводит к довольно неприятному виду кривой тока, показанной на рис. 29.. Он потребляет ток на положительной и отрицательной половинах переменного напряжения, но имеет огромный коэффициент амплитуды.

Рис. 29. Форма кривой тока для первой КЛЛ-лампы.

Затем измеряется еще одна КЛЛ, которая продается как замена лампы накаливания мощностью 60 Вт. Перечисленные характеристики: 15 Вт и 230 мА . 15 Вт и 230 мА мА тоже кажутся несовместимыми? Измеренное среднеквадратичное значение тока составляет 0,175 А. При среднеквадратичном напряжении сети 120 В среднеквадратичная мощность составляет 21 Вт. Измеренная мощность на 6 Вт или на 40 % выше, чем указано в спецификации. Текущие формы сигналов согласуются между двумя примерами CLF, если мы сравним рисунки 29.и 30. Лампа большей мощности, конечно, имеет больший пиковый и среднеквадратический ток.

Рис. 30. Форма кривой тока для второй лампы CFL.

Затем измеряют светодиодную лампу, продаваемую в качестве замены лампы накаливания мощностью 60 Вт. Перечисленные характеристики: 800 люмен, 9 Вт и 90 мА . Измеренное среднеквадратичное значение тока составляет 0,077 А. При среднеквадратичном сетевом напряжении 120 В среднеквадратичная мощность составляет 9,24 Вт. Измеренная мощность намного ближе к указанному значению и всего на 2,5 % выше. Как мы видим на гораздо более плавной кривой тока на рис. 31, он потребляет ток на положительной и отрицательной половинах переменного напряжения без каких-либо неприятных всплесков, характерных для КЛЛ. Обратите внимание, что вертикальный масштаб на 10 мВ /дел вдвое меньше, чем на предыдущих снимках экрана формы волны.

Рис. 31. Форма кривой тока для светодиодной лампы

В качестве другого примера светодиодной лампы измеряется 40-градусный светодиодный прожектор. Перечисленные характеристики: 840 люмен, 12 Вт и 130 мА . Измеренное среднеквадратичное значение тока составляет 0,108 А. При среднеквадратичном сетевом напряжении 120 В среднеквадратичная мощность составляет 12,96 Вт. Измеренная мощность намного ближе к указанному значению и только на 8 % выше. Как видно из формы сигнала тока на рисунке 32, он потребляет ток на положительной и отрицательной половинах переменного напряжения, но с очень прямоугольными импульсами, которые могут быть двумя разными уровнями по сравнению с более округлой формой сигнала на рисунке 29.. Также отсутствуют неприятные всплески электронного балласта в КЛЛ. Обратите внимание, что масштаб по вертикали составляет 10 мВ /дел, как и на предыдущем снимке экрана с осциллограммой.

Рисунок 32. Форма кривой тока для светодиодного прожектора

Меньший коэффициент амплитуды сигналов светодиодов, вероятно, объясняет, что измеренная мощность близка к указанной мощности. Производители КЛЛ, вероятно, не использовали оборудование с высокой пропускной способностью, такое как M1k, для измерения истинного среднеквадратичного тока своих ламп и упустили из виду высокий коэффициент амплитуды потребляемого тока. Здесь, вероятно, важно отметить, что результаты измерений, показанные до сих пор, не учитывают разность фаз между сигналами напряжения и тока (коэффициент мощности).

Измерение формы сигнала сетевого напряжения

Теперь мы добавим отображение кривой напряжения сети переменного тока, используя технику понижающего трансформатора напряжения. Для проверки установки правильной фазы между напряжением и током используется лампа накаливания мощностью 40 Вт. На рис. 31 показано, что две формы волны совпадают по фазе, как и должно быть для резистивной нагрузки. Обратите внимание, что среднеквадратичное напряжение для линии переменного тока составляет 117,75 Вольт, что кажется правильным.

Рисунок 33. Кривые тока и напряжения для лампы накаливания мощностью 40 Вт.

Теперь на рис. 34 измеряется относительная фаза между током и напряжением для второй лампы КЛЛ.

Рис. 34. Кривые тока и напряжения для второго КЛЛ

Мы оставляем читателю интерпретировать, что это значит. Такие вещи, как мгновенная поточечная мощность, могут быть рассчитаны по двум формам сигнала, а затем, например, по рассчитанному среднеквадратичному значению.

Заключение

Для измерения сетевого напряжения и тока сети переменного тока понижающий трансформатор напряжения и измерительный трансформатор тока могут надежно изолировать высокое линейное напряжение от измерительной схемы. Это очень важное соображение безопасности. Широкий динамический диапазон и относительно высокая частота дискретизации/полоса пропускания 16-разрядного АЦП в M1k позволяют использовать сильноточные (100 А) пробники, такие как LCTC, для измерения токов всего в несколько десятков из мА напрямую без какой-либо обработки сигнала.

Для дальнейшего чтения

Импульсные трансформаторы
Гальваническая развязка

Приложение: Другое готовое оборудование

Зажим Seeed Technology Co., Ltd для датчика тока, номер продукта 1019, можно заказать через Digikey. Он имеет номинальный вход 0-60А, номинальный выход 0-1 В и соотношение витков N=1:1800.

Зажим на датчике тока

Зажим на датчике тока от SparkFun имеет соотношение витков Np:Ns=1:2000 и соотношение входного/выходного тока 30A/15mA.

ECS1030-L72 Неинвазивный датчик тока — 30 А

Этот модуль датчика сетевого напряжения на базе трансформатора тока ZMPT1010B имеет встроенную электронную схему нагрузки (операционный усилитель). Он имеет открытые винтовые клеммы для подключения к входной линии переменного тока, поэтому он может представлять потенциальную опасность поражения электрическим током, если он не установлен в изолирующем корпусе.

Рис. A2. Модуль датчика сетевого напряжения переменного тока

Из-за такого типа устройства трансформатор тока часто называют «последовательным трансформатором», поскольку первичная обмотка, которая никогда не имеет более нескольких витков, включена последовательно с проводником, подающим ток на нагрузку.

Вторичная обмотка будет иметь большое количество витков, намотанных на сердечник из магнитного материала с малыми потерями. Этот сердечник имеет большую площадь поперечного сечения, поэтому создаваемая плотность магнитного потока является низкой при использовании провода с гораздо меньшей площадью поперечного сечения, в зависимости от того, насколько ток должен быть уменьшен, поскольку он пытается выводить постоянный ток, независимый от подключенного нагрузка.

Вторичная обмотка будет подавать ток либо в короткое замыкание, в виде амперметра, либо в резистивную нагрузку до тех пор, пока напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, не станет достаточно большим, чтобы насытить сердечник или вызвать выход из строя из-за пробоя чрезмерного напряжения.

В отличие от применения трансформатора напряжения цель состоит в том, чтобы первичный ток трансформатора измерения тока не зависел от вторичного тока, а вместо этого управлялся внешней нагрузкой. Вторичный ток обычно рассчитан на стандартный 1 ампер или 5 ампер для более высоких значений первичного тока.

Первичное/вторичное соотношение оборотов

Трансформаторы измерения тока обычно имеют передаточное отношение витков от 1:10 до 1:2000. Чем выше коэффициент витков (r = Nsec/Npri), тем выше разрешение текущего измерения. Однако следует соблюдать осторожность, так как слишком высокое отношение витков потребует увеличения распределенной емкости и индуктивности рассеяния, что может снизить точность трансформатора и его способность работать на более высоких частотах (из-за собственного резонанса). Однако, если количество витков слишком мало (более низкая индуктивность), выходной сигнал может искажаться или «провисать» (при положительном наклоне однополярного входного сигнала), что также может вызвать нестабильность в цепи управления и неточности в измерениях.

Трансформаторы тока бывают трех основных типов: намоточные, тороидальные и стержневые.

Вторичная нагрузка трансформатора тока называется «нагрузкой», чтобы отличать ее от первичной нагрузки.

Фазовый сдвиг

В идеале мы хотим, чтобы первичный и вторичный токи трансформатора тока были в фазе. На практике это невозможно, но при обычных частотах мощности достижимы фазовые сдвиги в несколько десятых градуса, тогда как более простые ТТ могут иметь фазовые сдвиги до шести градусов. Для измерения среднего и среднеквадратичного значения тока фазовый сдвиг не учитывается, поскольку амперметры отображают только величину тока. Однако для мощности, энергии и коэффициента мощности (измерения реальной мощности и реактивной мощности) фазовый сдвиг приводит к ошибкам. Для измерений мощности и энергии ошибки можно считать незначительными при единичном коэффициенте мощности, но они становятся более значительными по мере приближения коэффициента мощности к 0. При нулевом коэффициенте мощности любая указанная мощность полностью обусловлена ​​фазовой ошибкой трансформатора тока.