- करेंट ट्रांसफॉर्मर
- वर्तमान ट्रांसफार्मर कैसे काम करता है?
- वर्तमान ट्रांसफार्मर निर्माण
- वर्तमान ट्रांसफार्मर अनुपात
- वर्तमान ट्रांसफार्मर त्रुटि
- करंट ट्रांसफार्मर में त्रुटि कैसे कम करें?
- एक करंट ट्रांसफॉर्मर के टर्न रेशो की गणना करना
- द लोड रिसिस्टर
- द बर्डन रेसिस्टर
- एक उपयुक्त बर्डन रोकनेवाला आकार की गणना
- अवयव आवश्यक
- सर्किट आरेख
- वर्तमान माप सर्किट निर्माण
- वर्तमान माप के लिए Arduino कोड
- सर्किट का परीक्षण
- इसके अलावा संवर्द्धन
एक वर्तमान ट्रांसफार्मर एक प्रकार का वाद्य ट्रांसफार्मर है जिसे विशेष रूप से इसकी द्वितीयक वाइंडिंग में प्रत्यावर्ती धारा को बदलने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और उत्पादित वर्तमान की मात्रा प्राथमिक वाइंडिंग में सीधे वर्तमान के लिए आनुपातिक है। इस तरह के वर्तमान ट्रांसफार्मर को गैर-अदृश्य रूप से उच्च वोल्टेज सबसिस्टम से वर्तमान को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है या जहां सिस्टम के माध्यम से वर्तमान की एक उच्च मात्रा बह रही है। एक वर्तमान ट्रांसफार्मर का काम वर्तमान की उच्च मात्रा को वर्तमान की कम मात्रा में परिवर्तित करना है जिसे आसानी से एक माइक्रोकंट्रोलर या एनालॉग मीटर द्वारा मापा जा सकता है। हमने पहले विभिन्न प्रकार के वर्तमान संवेदन तकनीकों लेख में वर्तमान ट्रांसफार्मर का उपयोग करके वर्तमान माप को समझाया था।
यहाँ हम इस वर्तमान सेंसिंग तकनीक को विस्तार से जानेंगे और एक Arduino की मदद से AC करंट को मापने के लिए एक करंट ट्रांसफार्मर को वायर करेंगे । हम अज्ञात वर्तमान ट्रांसफार्मर के घुमाव अनुपात को निर्धारित करना भी सीखेंगे ।
करेंट ट्रांसफॉर्मर
जैसा कि मैंने पहले उल्लेख किया है, एक वर्तमान ट्रांसफार्मर वर्तमान को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया एक ट्रांसफार्मर है। उपरोक्त दो ट्रांसफॉर्मर जो कि वर्तमान में मेरे पास हैं, विंडो-टाइप करेंट ट्रांसफॉर्मर कहलाते हैं या जिन्हें आमतौर पर कोर-बैलेंस ट्रांसफॉर्म आर कहा जाता है।
वर्तमान ट्रांसफार्मर कैसे काम करता है?
वर्तमान ट्रांसफार्मर का मूल सिद्धांत एक वोल्टेज ट्रांसफार्मर के समान है, समान ट्रांसफार्मर वर्तमान ट्रांसफार्मर में एक प्राथमिक घुमावदार और एक माध्यमिक घुमावदार भी होता है। जब एक प्रत्यावर्ती विद्युत धारा ट्रांसफॉर्मर की प्राथमिक वाइंडिंग से गुजरती है, तो एकांतर चुंबकीय प्रवाह उत्पन्न होता है, जो द्वितीयक वाइंडिंग में एक प्रत्यावर्ती धारा को प्रेरित करता है इस बिंदु पर आप इसके लगभग एक ही वोल्टेज ट्रांसफार्मर के रूप में कह सकते हैं यदि आप यह सोच रहे हैं कि यहां अंतर है। ।
आम तौर पर, एक वर्तमान ट्रांसफार्मर हमेशा एक शॉर्ट सर्किट की स्थिति में होता है, जो एक भार अवरोधक की सहायता से होता है, साथ ही, माध्यमिक घुमाव पर बहने वाला प्रवाह केवल कंडक्टर के माध्यम से बहने वाली प्राथमिक धारा पर निर्भर करता है।
वर्तमान ट्रांसफार्मर निर्माण
आपको एक बेहतर समझ देने के लिए, मैंने अपने वर्तमान ट्रांसफार्मर में से एक को फाड़ दिया है, जिसे आप उपरोक्त छवि में देख सकते हैं।
यह छवि में देखा जा सकता है कि एक बहुत पतली तार एक टॉरॉयडल कोर सामग्री के आसपास घायल हो गई है, और ट्रांसफार्मर से तारों का एक सेट निकल रहा है। प्राइम वाइंडिंग केवल एक तार है जो भार के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है और भार के माध्यम से बहने वाले वर्तमान प्रवाह को वहन करता है।
वर्तमान ट्रांसफार्मर अनुपात
वर्तमान ट्रांसफार्मर की खिड़की के अंदर एक तार लगाकर, हम एक लूप बना सकते हैं और मुड़ता अनुपात 1: N हो जाता है ।
किसी भी अन्य ट्रांसफार्मर की तरह, एक वर्तमान ट्रांसफार्मर को amp-turn अनुपात समीकरण को संतुष्ट करना होगा जो नीचे दिखाया गया है।
TR = Np / Ns = Ip / है
कहाँ पे, TR = ट्रांस अनुपात
एनपी = प्राथमिक घुमावों की संख्या
एनएस = माध्यमिक घुमावों की संख्या
आईपी = प्राथमिक वाइंडिंग में करंट
क्या = माध्यमिक वाइंडिंग में करंट
द्वितीयक वर्तमान को खोजने के लिए, समीकरण को फिर से व्यवस्थित करें
है = इप x (एनपी / एनएस)
जैसा कि आप ऊपर की छवि में देख सकते हैं, ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग में एक वाइंडिंग होती है और ट्रांसफार्मर की सेकंडरी वाइंडिंग में हजारों वाइंडिंग होती हैं यदि हम मान लें कि करंट की 100A प्राथमिक वाइंडिंग से बह रही है, तो सेकेंडरी करंट 5A होगा । तो, प्राथमिक से माध्यमिक के बीच का अनुपात 100A से 5A या 20: 1 हो जाता है। अतः यह कहा जा सकता है कि प्राथमिक धारा द्वितीयक धारा की तुलना में 20 गुना अधिक है।
ध्यान दें! कृपया ध्यान दें कि वर्तमान अनुपात घुमाव अनुपात के समान नहीं है।
अब सभी बुनियादी सिद्धांत रास्ते से बाहर हैं, हम अपना ध्यान वापस वर्तमान ट्रांसफार्मर के घुमाव अनुपात की गणना करने के लिए वापस कर सकते हैं।
वर्तमान ट्रांसफार्मर त्रुटि
हर सर्किट में कुछ त्रुटियां हैं। वर्तमान ट्रांसफार्मर अलग नहीं हैं; वर्तमान ट्रांसफार्मर में विभिन्न त्रुटियां हैं। जिनमें से कुछ नीचे वर्णित हैं
वर्तमान ट्रांसफार्मर में अनुपात त्रुटि
वर्तमान ट्रांसफार्मर का प्राथमिक प्रवाह घुमाव अनुपात द्वारा गुणा किए गए माध्यमिक वर्तमान के बराबर नहीं है। करंट का एक भाग ट्रांसफार्मर की कोर द्वारा इसे एक उत्तेजना अवस्था में लाने के लिए खाया जाता है।
वर्तमान ट्रांसफार्मर में चरण कोण त्रुटि
एक आदर्श सीटी के लिए, प्राथमिक और माध्यमिक वर्तमान वेक्टर शून्य है। लेकिन एक वास्तविक करंट ट्रांसफार्मर में, हमेशा एक अंतर होगा क्योंकि प्राथमिक को उत्तेजना वर्तमान को कोर में आपूर्ति करना है और एक छोटा चरण अंतर होगा।
करंट ट्रांसफार्मर में त्रुटि कैसे कम करें?
बेहतर प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए सिस्टम में त्रुटियों को कम करना हमेशा आवश्यक होता है। तो, नीचे दिए गए चरणों से, कोई भी इसे प्राप्त कर सकता है
- कम हिस्टैरिसीस चुंबकीय सामग्री के साथ एक उच्च पारगम्यता के साथ एक कोर का उपयोग करना।
- बोझ रोकनेवाला मूल्य गणना मूल्य के बहुत करीब होना चाहिए।
- माध्यमिक के आंतरिक प्रतिबाधा को कम किया जा सकता है।
एक करंट ट्रांसफॉर्मर के टर्न रेशो की गणना करना
परीक्षण सेटअप को ऊपर की छवि में दिखाया गया है जिसका उपयोग मैंने घुमाव अनुपात का पता लगाने के लिए किया है।
जैसा कि मैंने पहले उल्लेख किया है, वर्तमान ट्रांसफार्मर (सीटी) मेरे पास कोई विनिर्देश या भाग संख्या नहीं है, क्योंकि मैंने उन्हें एक टूटे हुए घरेलू बिजली के मीटर से उतारा। इसलिए, इस बिंदु पर, हमें बर्डन रेसिस्टर के मूल्य को ठीक से निर्धारित करने के लिए अनुपात को जानना होगा, अन्यथा, सिस्टम में सभी प्रकार के मुद्दों को पेश किया जाएगा, जिसके बारे में मैं लेख में बाद में बात करूंगा।
ओम के नियम की मदद से, मोड़ अनुपात आसानी से पता लगाया जा सकता है लेकिन इससे पहले, मुझे बड़े 10W, 1K अवरोधक को मापने की जरूरत है जो सर्किट में लोड के रूप में काम कर रहा है, और मुझे एक मनमाना बोझ तराजू भी प्राप्त करना होगा पता करने के लिए अनुपात बदल जाता है।
द लोड रिसिस्टर
द बर्डन रेसिस्टर
परीक्षण के समय सभी घटक मूल्यों का सारांश
इनपुट वोल्टेज विन = 31.78 वी
लोड प्रतिरोध RL = 1.0313 KΩ
बर्डन प्रतिरोध आरबी = 678.4 B
आउटपुट वोल्टेज वोट = 8.249 एमवी या 0.008249 वी
लोड रोकनेवाला के माध्यम से बहने वाला वर्तमान है
I = विन / आरएल I = 31.78 / 1.0313 = 0.03080A या 30.80 mA
तो अब हम इनपुट करंट को जानते हैं , जो कि 0.03080A या 30.80 mA है
चलिए आउटपुट करंट का पता करते हैं
I = वाउट / आरबी I = 0.008249 / 678.4 = 0.00001215949A या 12.1594 यूएए
अब, मोड़ अनुपात की गणना करने के लिए , हमें प्राथमिक वर्तमान को द्वितीयक वर्तमान के साथ विभाजित करना होगा।
अनुपात n = प्राथमिक वर्तमान / माध्यमिक वर्तमान n = 0.03080 / 0.0000121594 = 2,533.1972
इसलिए करंट ट्रांसफॉर्मर में 2500 मोड़ (राउंड ऑफ वैल्यू) होते हैं
ध्यान दें! कृपया ध्यान दें कि त्रुटियां ज्यादातर मेरे कभी बदलते इनपुट वोल्टेज और मल्टीमीटर सहनशीलता के कारण हैं।
एक उपयुक्त बर्डन रोकनेवाला आकार की गणना
यहां उपयोग किया जाने वाला सीटी एक वर्तमान आउटपुट प्रकार है। तो वर्तमान को मापने के लिए, इसे एक वोल्टेज प्रकार में परिवर्तित करने की आवश्यकता है। Openenergymonitor वेबसाइट में यह लेख, इस बारे में एक शानदार विचार देता है कि हम ऐसा कैसे कर सकते हैं, इसलिए मैं इस लेख का अनुसरण करने जा रहा हूँ
बर्डन रेसिस्टर (ओम) = (आरईएफ * सीटी टर्न्स) / (2 *2 * अधिकतम प्राथमिक धारा)
कहाँ पे, AREF = ADS1115 मॉड्यूल का एनालॉग संदर्भ वोल्टेज जो 4.096V पर सेट है।
CT TURNS = द्वितीयक घुमावों की संख्या, जिनकी हमने पहले गणना की है।
मैक्स प्राइमरी करंट = अधिकतम प्राइमरी करंट, जिसे सीटी के माध्यम से प्रवाहित किया जाएगा।
ध्यान दें! प्रत्येक CT की अधिकतम वर्तमान रेटिंग होती है जो रेटिंग को मूल संतृप्ति और अंततः रैखिकता त्रुटियों को जन्म देती है जिससे माप त्रुटि हो जाएगी
ध्यान दें! घरेलू ऊर्जा मीटर की अधिकतम वर्तमान रेटिंग 30 ए है, इसलिए मैं उस मूल्य के लिए जा रहा हूं।
बर्डन रेसिस्टर (ओम) = (4.096 * 2500) / (2 *2 * 30) = 120.6 oh
120.6 120 एक सामान्य मूल्य नहीं है, यही कारण है कि मैं 120Ω रोकनेवाला-मूल्य प्राप्त करने के लिए श्रृंखला में तीन प्रतिरोधों का उपयोग करने जा रहा हूं। प्रतिरोधों को सीटी से जोड़ने के बाद, मैंने सीटी से अधिकतम आउटपुट वोल्टेज की गणना करने के लिए कुछ परीक्षण किए।
परीक्षण के बाद, यह देखा गया है कि यदि 1mA वर्तमान ट्रांसफार्मर के प्राथमिक के माध्यम से खिलाया जाता है, तो आउटपुट 0.0488mV RMS था । इसके साथ, हम गणना कर सकते हैं कि 30A धारा सीटी के माध्यम से प्रवाहित होती है आउटपुट वोल्टेज 30000 * 0.0488 = 1.465 वी होगा।
अब, की गई गणनाओं के साथ, मैंने ADC लाभ को 1x लाभ पर सेट किया है, जो कि +/- 4.096V है, जो हमें 0.125mV पूर्ण पैमाने पर संकल्प देता है। उस के साथ, हम इस सेटअप के साथ मापा जा सकने वाले न्यूनतम वर्तमान की गणना करने में सक्षम होंगे। जो 3mA b निकला, ADC रिज़ॉल्यूशन 0.125mV पर सेट किया गया था।
अवयव आवश्यक
तालिका के बिना सभी घटक लिखें
Sl.No |
पार्ट्स |
प्रकार |
मात्रा |
1 |
सीटी |
विंडो प्रकार |
1 |
२ |
अरुडिनो नैनो |
सामान्य |
1 |
३ |
AD736 |
I C |
1 |
४ |
ADS1115 |
16-बिट एडीसी |
1 |
५ |
LMC7660 |
I C |
1 |
६ |
120, 1% |
अवरोध |
1 |
। |
10uF है |
संधारित्र |
२ |
। |
33uF है |
संधारित्र |
1 |
९ |
ब्रेड बोर्ड |
सामान्य |
1 |
१० |
जम्पर तार |
सामान्य |
१० |
सर्किट आरेख
नीचे योजनाबद्ध वर्तमान ट्रांसफार्मर का उपयोग करके वर्तमान माप के लिए हुकअप गाइड दिखाता है
यह है कि सर्किट ब्रेडबोर्ड पर कैसे दिखेगा।
वर्तमान माप सर्किट निर्माण
पिछले ट्यूटोरियल में, मैंने आपको दिखाया है कि AD736 IC की मदद से True RMS वोल्टेज को कैसे ठीक से मापें और एक स्विच्ड कैपेसिटर वोल्टेज कनवर्टर सर्किट को कैसे कॉन्फ़िगर करें जो एक इनपुट पॉजिटिव वोल्टेज से एक नकारात्मक वोल्टेज उत्पन्न करता है, इस ट्यूटोरियल में, हम उपयोग कर रहे हैं इन ट्यूटोरियल्स से दोनों आई.सी.
इस प्रदर्शन के लिए, सर्किट को एक सोल्डरलेस ब्रेडबोर्ड पर बनाया गया है, योजनाबद्ध की मदद से; इसके अलावा, डीसी वोल्टेज को बेहतर सटीकता के लिए 16 बिट एडीसी की मदद से मापा जाता है। और जैसा कि मैं परजीवी को कम करने के लिए ब्रेडबोर्ड पर सर्किट का प्रदर्शन कर रहा हूं, मैंने यथासंभव जम्पर केबल का उपयोग किया है।
वर्तमान माप के लिए Arduino कोड
यहाँ Arduino का उपयोग धारावाहिक मॉनिटर विंडो में मापा मूल्यों को प्रदर्शित करने के लिए किया जाता है। लेकिन कोड में थोड़ा संशोधन के साथ, कोई बहुत आसानी से 16x2 एलसीडी पर मूल्यों को प्रदर्शित कर सकता है। यहाँ Arduino के साथ 16x2 LCD के इंटरफेयरिंग को जानें।
वर्तमान ट्रांसफार्मर के लिए पूरा कोड इस अनुभाग के अंत में पाया जा सकता है। यहां कार्यक्रम के महत्वपूर्ण भागों को समझाया गया है।
हम सभी आवश्यक पुस्तकालयों फ़ाइलों को शामिल करके शुरू करते हैं। वायर लाइब्रेरी का उपयोग Arduino और ADS1115 मॉड्यूल के बीच संवाद करने के लिए किया जाता है और Adafruit_ADS1015 लाइब्रेरी हमें डेटा पढ़ने और मॉड्यूल को निर्देश लिखने में मदद करता है।
#शामिल
इसके बाद, MULTIPLICATION_FACTOR को परिभाषित करें जो ADC मान से वर्तमान मूल्य की गणना करने के लिए उपयोग किया जाता है।
#define MULTIPLICATION_FACTOR 0.002734 / * वास्तविक वर्तमान मूल्य की गणना करने के लिए कारक * / Adafruit_ADS1115 विज्ञापन; / * 16-बिट संस्करण ADS1115 के लिए इसका उपयोग करें * /
16-बिट ADC 16-बिट लंबे पूर्णांकों को बहिष्कृत करता है इसलिए int16_t चर का उपयोग किया जाता है। तीन अन्य चर का उपयोग किया जाता है, एक एडीसी के लिए रॉ मूल्य को संग्रहीत करने के लिए, एक एडीसी पिन में वास्तविक वोल्टेज को प्रदर्शित करने के लिए और अंत में वर्तमान मूल्य के लिए इस वोल्टेज मूल्य को प्रदर्शित करने के लिए एक।
int16_t adc1_raw_value; कच्चे एडीसी मूल्य को स्टोर करने के लिए / * चर * / मापा नाव_वोल्टे; / * मापा वोल्टेज स्टोर करने के लिए चर * / फ्लोट वर्तमान; / * गणना की गई धारा को स्टोर करने के लिए चर * /
9600 बॉड के साथ धारावाहिक आउटपुट को सक्षम करके कोड का सेटअप अनुभाग शुरू करें। फिर एडीसी के लाभ को प्रिंट करें जो सेट है; यह इसलिए है क्योंकि परिभाषित मूल्य से अधिक वोल्टेज निश्चित रूप से डिवाइस को नुकसान पहुंचा सकता है।
अब ads.setGain (GAIN_ONE) के साथ ADC लाभ सेट करें ; विधि जो 1-बिट रिज़ॉल्यूशन को 0.125mV पर सेट करती है
उसके बाद, एडीसी स्टार्ट विधि को कहा जाता है जो हार्डवेयर मॉड्यूल और सांख्यिकी रूपांतरण में सब कुछ सेट करता है।
शून्य सेटअप (शून्य) {Serial.begin (9600); Serial.println ("AIN0..3 से एकल-समाप्त रीडिंग प्राप्त करना"); // कुछ डिबग जानकारी Serial.println ("ADC रेंज: +/- 4.096V (1 बिट = 2mV / ADS1015, 0.125mV / ADS1115)"); // ADC इनपुट रेंज (या लाभ) को निम्न // फ़ंक्शंस के माध्यम से बदला जा सकता है, लेकिन सावधान रहें कि VDD + 0.3V अधिकतम से अधिक न हो, या यदि आप इनपुट रेंज को समायोजित करते हैं, तो ऊपरी और निचली सीमाओं को पार करें। // इन मूल्यों को गलत तरीके से सेट करने से आपका ADC नष्ट हो सकता है! // ADS1015 ADS1115 // ------- ------- // ads.setGain (GAIN_TWOTHIRDS); // 2 / 3x लाभ +/- 6.144V 1 बिट = 3mV 0.1875mV (डिफ़ॉल्ट) ads.setGain (GAIN_ONE); // 1x लाभ +/- 4.096V 1 बिट = 2mV 0.125mV //ads.setGain(GAIN_TWR); // 2x लाभ +/- 2.048V 1 बिट = 1mV 0.0625mV // ads.setGain (GAIN_DOUR); // 4x गेन +/- 1.024V 1 बिट = 0.5mV 0.03125mV // ads.setGain (GAIN_EIGHT);// 8x गेन +/- 0.512V 1 बिट = 0.25mV 0.015625mV // ads.setGain (GAIN_SIXTEEN); // 16x गेन +/- 0.256V 1 बिट = 0.125mV 0.0078125mV ads.begin (); }
में पाश अनुभाग, मैं कच्चे एडीसी मूल्य पढ़ सकते हैं और बाद में उपयोग के लिए पहले उल्लेख चर में संग्रहीत। फिर माप के लिए कच्चे एडीसी मान को वोल्टेज मान में परिवर्तित करें और वर्तमान मूल्य की गणना करें और इसे सीरियल मॉनिटर विंडो पर प्रदर्शित करें।
शून्य लूप (शून्य) {adc1_raw_value = ads.readADC_SingleEnded (1); मापा_वोल्टे = adc1_raw_value * (4.096 / 32768); current = adc1_raw_value * MULTIPLICATION_FACTOR; Serial.print ("ADC मान:"); सीरियल.प्रिंटलेन (adc1_raw_value); Serial.print ("मापा वोल्टेज:"); Serial.println (मापा_voltae); Serial.println ("V"); Serial.print ("परिकलित वर्तमान:"); सीरियल.प्रिंट (वैल, 5); धारावाहिक.प्रदर्शन ("ए"); सीरीयल.प्रिंट (""); देरी (500); }
ध्यान दें! यदि आपके पास ADS1115 मॉड्यूल के लिए लाइब्रेरी नहीं है, तो आपको लाइब्रेरी को Arduino IDE में शामिल करने की आवश्यकता है, आप लाइब्रेरी को इस GitHub रिपॉजिटरी में पा सकते हैं ।
पूरा Arduino कोड नीचे दिया गया है:
#शामिल
सर्किट का परीक्षण
सर्किट का परीक्षण करने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण
- 2 60W गरमागरम प्रकाश बल्ब
- मेको 450B + TRMS मल्टीमीटर
सर्किट का परीक्षण करने के लिए उपरोक्त सेटअप का उपयोग किया गया था। वर्तमान सीटी से मल्टीमीटर तक बह रहा है, फिर यह मुख्य बिजली लाइन पर वापस जा रहा है।
यदि आप सोच रहे हैं कि इस सेटअप में एक एफडीडीआई बोर्ड क्या कर रहा है, तो मैं आपको बता दूं कि सीरियल कन्वर्टर के लिए ऑनबोर्ड यूएसबी काम नहीं कर रहा था, इसलिए मुझे एक एफडीडीआई कनवर्टर को यूएसबी से सीरियल कनवर्टर के रूप में उपयोग करना पड़ा।
इसके अलावा संवर्द्धन
वीडियो में आपने देखी गई कुछ mA त्रुटियां (नीचे दी गई हैं) सिर्फ इसलिए कि मैंने सर्किट को ब्रेडबोर्ड में बनाया है, इसलिए बहुत सारे जमीनी मुद्दे थे।
मुझे उम्मीद है कि आपको यह लेख पसंद आया होगा और इसमें से कुछ नया सीखा जाएगा। यदि आपको कोई संदेह है, तो आप नीचे टिप्पणी में पूछ सकते हैं या विस्तृत चर्चा के लिए हमारे मंचों का उपयोग कर सकते हैं।