LPW25
Преобразователи напряжения и тока измерительные

Преобразователи напряжения и тока измерительные

2-канальные преобразователи LPW25-U-2 предназначены для измерения напряжения относительно клеммы заземления в электросетях переменного тока до ~0,4 кВ (большего напряжения при использовании внешних трансформаторов напряжения). Фазные, линейные напряжения в 3-фазной сети могут быть вычислены по результатам измерения двумя преобразователями LPW25-U-2 соответствующих напряжений относительно клеммы заземления. 

1-канальные преобразователи LPW25-I-1 предназначены для измерения силы тока до 5 А в электросетях с напряжением до ~0,4 кВ переменного тока (большего тока или напряжения при использовании внешних трансформаторов тока).

Преобразователи LPW25 применяются совместно с модулями LTR24-2 или LTR25 для создания измерительной системы переменного тока с непрерывным сбором данных с возможностью вычисления значений производных электрических величин (амплитудных, фазовых, мощности, энергии) и получения осциллограмм и спектрограмм.

Основные области применения LPW25 (совместно с LTR24-2 или LTR25): исследование переходных процессов в электросетях в полосе частот от 10 до 10000 Гц.

Интерфейс преобразователей LPW25 совместим со стандартом IEEE 1451.4 и является 2-проводным интерфейсом для каждого канала преобразователя с питанием преобразователя постоянным током и выдачей выходного  сигнала преобразователя (переменная составляющая напряжения) через тот же 2-проводный интерфейс.

Преимущества:

2-канальный LPW25-U-2 для измерения напряжения относительно клеммы заземления

1-канальный LPW25-I-1 для измерения силы тока в цепи фазы или нейтрали

крепление на DIN-рейке

подключения к LTR24-2 или LTR25 кабелем максимально возможной длины до нескольких десятков метров

любые сочетания необходимого количества каналов измерения тока и напряжения для измерений в однофазных и многофазных сетях переменного тока

Преобразователи напряжения и тока измерительные
Технические характеристики
Общие характеристики LPW25
Количество каналов измерения:
– LPW25-U-2-230-1 2
– LPW25-I-1-5 1
Номинальное значение входного сигнала:
– LPW25-U-2-230-1 230 В (фазное  напряжение переменного тока)
– LPW25-I-1-5 5 A (сила переменного тока в цепи фазы или нейтрали)
Входной диапазон измерения:
– LPW25-U-2-230-1 от 2 до 460 В
– LPW25-I-1-5 от 0,01 до 10 A
Влияние постоянной составляющей силы тока на погрешность измерения:
– LPW25-I-1-5-1  Значительная
– LPW25-I-1-5-2 Незначительная
Коэффициент передачи преобразователей на частоте 50 Гц (см. Примечание 1): 
–  LPW25-U-2-230-1 0,0077 В/В

– LPW25-I-1-5-1, LPW25-I-1-5-2

0,49 В/A

Пределы допускаемой основной относительной погрешности коэффициента передачи для
LPW25-U-2-230-1, LPW25-I-1-5-1 в диапазоне частот:
– свыше 30 до 300 Гц ±0,1%
– от 10 до 30 Гц и свыше 300 до 2500 Гц ±3%
– свыше 2500 до 10000 Гц ±30%
Пределы допускаемой дополнительной относительной погрешности коэффициента передачи для
LPW25-U-2-230-1, LPW25-I-1-5-1 в диапазоне частот свыше 30 до 300 Гц
±0,05% на каждые 10 ºC  изменения температуры окружающей среды
Пределы допускаемой относительной погрешности коэффициента передачи для
LPW25-I-1-5-2 в диапазоне частот:
– свыше 30 до 2500 Гц ±3%
– от 10 до 30 Гц и свыше 2500 до 10000 Гц ±30%
Постоянная составляющая выходного напряжения в режиме передачи аналогового сигнала от 10 до 11 В
Диапазон выходного напряжения в режиме доступа к EEPROM от -5 до 0
Входное сопротивление (LPW25-U-2-230-1) относительно клеммы заземления (4000±30) кОм
Входное сопротивление (LPW25-I-1-5)   Практически определяется контактными сопротивлениями "клемма-провод" клеммника DEGSON DG48C-B-03P относительно внешних проводов
Объём EEPROM каждого канала преобразователя для записи калибровочных коэффициентов и идентификационной информации 1 Кбит
Электрические характеристики 2-проводного интерфейса питания и передачи сигнала
Ток питания 2,8 - 20 мА
Величина постоянной составляющей напряжения 8-12 В
Типичные значения выходного сопротивления в режиме измерения:

– При токе 2,8 мА на частоте 50 Гц

– При токе 2,8 мА на частоте 10 кГц 

– При токе 10 мА на частоте 50 Гц   

– При токе 10 мА на частоте 10 кГц

20 Ом

22 Ом

13 Ом

14 Ом

Предельно допустимые условия  Ток до 25 мА любого направления (устойчивость к неправильной полярности подключения интерфейсных проводов А, В обеспечивается)
Совместимость с АЦП LTR24-2, LTR25 
(обращение к памяти LPW25 модуль LTR24-2 не поддерживает)

Характеристики изоляции

Испытательное напряжения на объединённых входах U1, U2 с одной стороны, относительно объединенных клеммы заземления и клемм A1, B1, A2, B2 с другой стороны 2,2 кВ (50 Гц в течение 1 минуты)

Испытательное напряжения на объединённых входах I1, I2 относительно объединённых клемм А и B

3,5 кВ (50 Гц в течение 1 минуты)

Конструктивные характеристики
Конструкция корпуса Соответствует DIN 43880
Габаритные размеры, не более 37 х 62 х 92 мм
Присоединительные характеристики нажимных клеммников (цепей А и В):
– Сечение жесткого проводника, мм2 0,2 – 1,5 мм2
– Сечение гибкого проводника, мм2 0,2 – 1 мм2
– Сечение гибкого проводника с кабельным наконечником, без пластмассовой втулки, мм2 0,25 – 0,75 мм2
– Сечение гибкого проводника с кабельным наконечником, c пластмассовой втулкой, мм2 0,25 – 0,75 мм2
Присоединительные характеристики винтовых клеммников измерительных цепей тока, напряжения и цепи защитного заземления:
– Ширина лепестка винтовой клеммы До 8 мм
– Диаметр винта M4
Рабочие условия применения
в соответствии с ГОСТ 22261-94, группа 4 с расширенным температурным диапазоном:
– нижнее значение температуры окружающего воздуха минус 40 °С
– верхнее значение температуры окружающего воздуха плюс 60 °С
– верхнее значение относительной влажности воздуха 90 % при температуре 30 °С
– атмосферное давление от 70 до 106,7 кПа

Примечания:

  1. Приведены справочные характеристики коэффициента передачи преобразователя. Фактические коэффициенты передачи указываются в паспорте на преобразователь и записываются в его EEPROM. Программная функция чтения flash-памяти преобразователей LPW25 анонсируется в новых версиях модулей LTR25.
  2. Возможно построение многоканальных систем измерений ПКЭ на основе LPW25-U-2-230-1, LPW25-I-1-5-1 с характеристиками, соответствующими требованиям класса A или S по ГОСТ Р 8.655-2009. Требования класса A могут быть удовлетворены при использовании модулей измерительных LTR24-2 в качестве приемников сигнала от LPW25 и применении «сквозного метода» определения метрологических характеристик согласно МИ 2439-97. Может потребоваться утверждение системы измерений ПКЭ в качестве типа средств измерений при необходимости ее использования в сфере распространения государственного метрологического надзора.Требования класса S могут быть удовлетворены при использовании модулей измерительных LTR25 в качестве приемников сигнала от LPW25 и применении расчетного способа определения метрологических характеристик согласно МИ 2439-97. Этот способ гораздо проще и дешевле «сквозного метода» определения метрологических характеристик, однако при этом система измерений ПКЭ не может использоваться в сфере распространения государственного метрологического надзора, т.к. ни LPW25, ни LTR25 не утверждены в качестве типа средств измерений.

 

Описания

  • lpw25api.pdf (размер: 358 537 байт, дата: 08.02.2019)

    Преобразователь LPW25. Руководство программиста.

  • ltedsapi.pdf (размер: 545 406 байт, дата: 30.01.2019)

    Библиотека разбора данных TEDS. Руководство программиста.

Инсталляция и настройка

Конструкция крепления преобразователей LPW25 на DIN-рейку обеспечивает независимую установку LPW25 на DIN-рейку и снятие с неё.  

При установке следует ориентировать все измерительные входы преобразователей по одну сторону от DIN-рейки. Провода низковольтных цепей  A, В интерфейса всех преобразователей и провода измерительных цепей следует прокладывать по разные стороны от DIN-рейки

Устройство и принцип работы

Функциональные схемы преобразователей LPW25 приведены на рисунке ниже. 

Обозначения:

1 – делитель напряжения;
2 – усилитель напряжения переменного тока;
3 – узел диодной развязки;
4 – EEPROM;
5 – трансформатор тока с токовым шунтом;
U1 – вход измеряемого напряжения канала 1;
U2  – вход измеряемого напряжения канала 2;

 – вход защитного заземления;
I1 – цепь измеряемого тока (от генератора);
I2 – цепь измеряемого тока (к  нагрузке);
А, В (А1, B1) - выходы канала 1, а  А2, B2 - выходы
канала 2 интерфейса IEEE 1451.4.

Из функциональной схемы следует, что преобразователи LPW25-U не имеют гальваноразвязки и требуют защитного заземления, а преобразователи  LPW25-I имеют гальваноразвязку встроенного токового трансформатора. Высокоомный делитель напряжения (1) преобразователя LPW25-U с входным сопротивлением 4 МОм создаёт допустимый для электроприборов ток через клемму защитного заземления.    

Преобразователи LPW25 имеют интерфейсы двухпроводных датчиков класса 1 (по классификации  IEEE 1451.4). Двухканальный LPW25-U имеет, соответственно, два интерфейса IEEE 1451.4, гальванически связанных по общему проводу (цепь В). 

В режиме измерения клемму  А  по отношению к В подаётся положительный потенциал от источника постоянного тока питания, расположенного на стороны приёмника сигнала (источники тока входят в состав АЦП LTR24-2, LTR25). В режиме измерения EEPROM LPW25 недоступна для внешнего доступа через интерфейс. LPW25 поддерживает на клемме А по отношению к B постоянную составляющую напряжения (от +8 до +12 В), а переменная составляющая напряжения является выходным сигналом преобразователя. В режиме измерения преобразователи LPW25 совместимы с обычными ICP-датчиками.

В режиме обращения к EEPROM преобразователей LPW25 на клемму А по отношению к B подаётся отрицательный потенциал (0...-5 В) от источника постоянного тока узла обращения к EEPROM датчика (присутствует в составе АЦП LTR25), и в данном режиме преобразователь LPW25 поддерживает только обращения к его EEPROM (по протоколу 1-проводного интерфейса) и не поддерживает режим измерения на входах U1, U2 или I1, I2 напряжений или токов. Узлы EEPROM каждого канала LPW25-U независимы друг от друга. 

Электрические свойства входов U1, U2 и I1, I2  не зависят от режима  (измерение, обращение к EEPROM или когда интерфейс A, B не подключен). 

За исключением делителей напряжения (1) в LPW25-U и трансформатора тока с токовым шунтом (5), остальные узлы аналоговых трактов всех модификаций LPW25 идентичны. Усилитель (2), входящий в аналоговый тракт, содержит дифференцирующую RC-цепь, вносящую небольшой фазовый сдвиг (около 1°)  на частоте 50 Гц.  Модификации LPW25-I-1-5-1 и LPW25-I-1-5-2 отличаются только типом применённого трансформатора тока (5).

Коррекция данных от преобразователей LPW25, в соответствии с калибровочными коэффициентами, заключается в коррекции коэффициента передачи преобразователя LPW25 и коррекции его фазового сдвига на частоте 50 Гц, в соответствии с методом, изложенным в статье Фазовый корректор дифференцирующей RC-цепи.

Коэффициент передачи LPW25 нормируется при входном сопротивлении приемника сигнала не менее 300 кОм на частоте 50 Гц. При использовании приемников сигнала производства ООО «Л Кард», не обеспечивающих выполнение этого условия (например, LTR24-2 и LTR25), влияние входного сопротивления на коэффициент передачи учтено в ПО (библиотеки ltr24api, ltr25api) и описано в документации на соответствующее изделие. В частности, в данных библиотеках может быть учтено сопротивление кабеля (этот вопрос рассмотрен ниже).   

Коррекция фазового сдвига требуется  для повышения точности измерений характеристик гармонических составляющих сигнала. Для приемников сигнала производства ООО «Л Кард» (например, LTR24-2 и LTR25)  эта коррекция учтена в ПО и описана в документации на соответствующее изделие.

Информация для пользователей:

  • Не поддерживают доступ к памяти: модули  LTR24-2, и LTR25 с серийными номерами, начинающимися с цифры "4" или меньше.
  • Поддерживают доступ к памяти: модули LTR25 с серийными номерами, начинающимися с цифры "5 " или больше. 

 

Влияние сопротивления кабеля.

Здесь объясняется расчёт эквивалентной величины сопротивления кабеля RK, имеющей физический смысл "добавки" к выходному сопротивлению LPW25. В случае значительной длины кабеля влияние RK на коэффициент передачи через кабель может быть учтено в качестве входного параметра для соответствующих функций библиотек ltr24api, ltr25api.

Если известно сопротивление одного провода в кабеле RW, и длина проводов в кабеле по цепям A и B одинакова, то для преобразователей LPW25-I:

  RK = 2*RW ,

поскольку учитывается сопротивления проводов цепей А и В.

Для N задействованных каналов преобразователей LPW25-U, подключенных к одному модулю LTR24-2 или LTR25

RK = RW  + RW /N,

поскольку провода цепей B для N каналов  LPW25-U оказываются включёнными параллельно при обязательном условии заземления входов LPW25-U. Между входами разных модулей LTR такого параллельного включения цепи B не возникает из-за наличия гальваноразвязки входов модулей LTR.

Вследствие параллельного включения цепей B для N каналов LPW25-U, подключенных к одному модулю LTR, возникающее межканальное прохождение в децибелах оценивается величиной 20*log10(RW/(N*RICP)) , где  RICP – это входное сопротивление ICP-входа. Например, для 3-фазной схемы соединения четырёх каналов от двух преобразователей LPW25-U, подключенных к модулю LTR25, при RW=5 Ом, RICP= 31600 Ом и N= 4 данное межканальное прохождение между модулями LPW25-U будет равно -88 дБ. 

Подключение сигналов, примеры подключения

Подключение в 3-фазной измерительной системе 0,4 кВ, 5 A

Подключение в 1-фазной измерительной системе 0,4 кВ, 5 A

 

Примечания: На ограничение по длине кабеля от LPW25 до LTR влияют сопротивление проводов, ёмкость кабеля и требование верхней частоты полосы частот пропускания. Эти ограничения аналогичны ограничениям интерфейса ICP.  По аналогичной схеме 3-фазной схеме (слева) преобразователи LPW25 могут быть подключены к ICP-входам модуля LTR24-2.

Правила подключения

На рисунках выше показаны схемы подключения LPW25 к трёхфазным и однофазным  цепям.
В трёхфазном случае подключения подразумевается, что  результатом измерения фазных напряжений (по фазам L1, L2, L3) будет являться результат вычитания измеренных мгновенных значений напряжения нейтрали в канале ICP4 из из значений напряжения в каналах ICP1, ICP2, ICP3 соответсвенно. 
В однофазном случае подключения результатом измерения напряжения будет являться результат вычитания измеренных мгновенных значений напряжения в канале ICP2 из значений напряжения в канале ICP1 (только в частном случае измерения на стороне заземлённой нейтрали можно обойтись без второго канала измерения напряжения) .

Подключение к LPW25 внешних трансформаторов напряжения и тока

Для реализации диапазона измерения напряжения большего 0,4 кВ (линейное) и силы тока больше 5 А должны применяться внешние трансформаторы напряжения (ТН) и тока (ТТ), соответственно. Первичные обмотки ТН и ТТ должны быть включены в измеряемые цепи, а вторичные (II) – подключены к LPW25 по схемам, приведённым на рисунке ниже. При подключении ТТ должен быть использован замыкатель К для безопасного отсоединения LPW25 при необходимости.

 

Заземление
  • Цепь защитного заземления всегда подключают первой, а отключают последней.
  • Преобразователи LPW25-U обязательно должны быть заземлены со стороны измерительных входов.
  • Преобразователи LPW25-I принципиально могут быть не заземлены со стороны измерительных входов, если применение соответствует характеристикам прочности изоляции для данного преобразователя. Однако, заземление входа I1 или I2 безусловно повышает безопасность применения оборудования.  
  • Если к одному модулю LTR25 (LTR24-2) подключены только преобразователи LPW25-I (возможно, совместно с другими изолированными ICP-датчиками на других каналах), то цепь AGND на стороне LTR25 (LTR24-2) рекомендуется заземлить.
  • Соединение к точке заземления должно быть выполнено "звездой", а не "последовательным обходом". 

Для исключения сквозных токов по общему проводу

  • Точка заземления разных преобразователей, подключенных к одному и тому же модулю LTR25 (LTR24-2), должна быть одна и та же. 
  • Если к одному модулю LTR25 (LTR24-2) подключён хотя бы один преобразователь LPW25-U, то на стороне LTR25 (LTR24-2) цепь AGND нельзя заземлять (поскольку LPW25-U обязан быть заземлён на стороне измерительных входов). Другими словами, в более общем виде: гальванически связанная система, состоящая из модулей LTR, преобразователей LPW25-U и других неизолированных датчиков, должна иметь не более одной общей точки сигнального заземления измерительных цепей.
Подключение неиспользованных цепей
  • Чтобы избежать повышенных наводок помех на неподключенный вход напряжения U1 или U2, его следует заземлить.
  • Если один из двух каналов LPW25-U не используется, то соответствующие цепи U, A, В неиспользованного канала могут быть не подключены.
Конструкция кабеля подключения к LTR25 (LTR24-2).
  • Рекомендуется использовать витые пары для цепей A и В,
  • Каждая витая пара должна соответствовать одному каналу LTR25 (LTR24-2).
  • Сопротивление каждого провода витой пары не должно быть более 5 Ом.
  • Рекомендуется использовать экранированный кабель с общим внешним экраном.
Инструмент для подключения 
  • Для подключения проводов к винтовым клеммникам (измерительных цепей и цепи заземления) применяйте шлицевую отвертку с шириной шлица 6 мм.
  • Для подключения проводов к нажимным клеммникам (цепей A, B) применяйте шлицевую отвертку с шириной шлица 2,5 мм.

Контакты

Адрес: 117105, Москва, Варшавское шоссе, д. 5, корп. 4, стр. 2

Многоканальный телефон:
+7 (495) 785-95-25
Факс: +7 (495) 785-95-14

Отдел продаж: sale@lcard.ru
Техническая поддержка: support@lcard.ru

Время работы: с 9-00 до 19-00 мск

L-CARD в проектах