Перейти к содержанию

Как подключить трансформатор тока SCT-013 к Arduino?

Обновлено Редакция GAW

SCT-013 — разъёмный трансформатор тока: защёлку открывают, пропускают внутрь один провод, по которому течёт измеряемый ток, и закрывают. Этот провод становится первичной обмоткой из одного витка (Kuphaldt, гл. 9.7.3). У YHDC есть два вида исполнений:

ИсполнениеВходВыходЧто подключать
SCT013-000до 100 Аток до 50 мАвнешний нагрузочный резистор
SCT013-005…-1005–100 А, по исполнениюнапряжение до 1 Врезистор уже внутри

Расчёт нагрузочного резистора

Ток и напряжение — действующие, а АЦП видит мгновенные значения. Наш расчёт для SCT013-000 и Arduino UNO с опорным 5 В:

ШагФормулаЗначение
Коэффициент100 А / 50 мА2000 : 1
Амплитуда тока вторичной обмотки50 мА · √270,7 мА
Допустимый размах вокруг середины5 В / 2±2,5 В
Резистор2,5 / 0,070735 Ом → 33 Ом
Напряжение при 100 А0,05 · 331,65 В действующих

Вход АЦП ATmega328P принимает только напряжения от 0 до опорного, а переменный сигнал уходит в минус. Поэтому нижний конец резистора подключают не к земле, а к середине питания — делителю из двух одинаковых резисторов с конденсатором на землю. Сопротивления делителя подберёт калькулятор делителя.

Что важно

  • Только поверх изоляции. Защёлку надевают на провод в целой изоляции; голые и повреждённые провода не охватывают, а жилы кабеля разводят только при снятом напряжении (наш совет).
  • Резистор всегда подключён. Разомкнутая вторичная обмотка трансформатора тока даёт опасное напряжение — это главное правило из Kuphaldt.
  • Только один провод в окне. Фаза и ноль вместе компенсируют друг друга.
  • Точность. YHDC указывает 1 % для самого трансформатора; к ней добавляется ошибка АЦП, которую разбирает ответ о точности Arduino.

Сравнение трансформатора тока с шунтом и датчиком Холла — в статье «Измерение тока», устройство трансформаторов — в статье «Трансформаторы».

Похожие вопросы

Можно ли подключить SCT-013-000 к Arduino без резистора?

Нет. Без нагрузки вторичная обмотка оказывается разомкнутой, а Kuphaldt прямо предупреждает: трансформатор тока с разомкнутой вторичной обмоткой выдаёт опасно высокое напряжение. Резистор должен стоять у самого трансформатора и быть подключён всегда, даже когда Arduino выключен.

Как выбрать резистор для ESP32, ESP32-C3 или STM32?

Наш расчёт по амплитуде 70,7 мА при 100 А зависит от диапазона АЦП. У STM32 с опорным 3,3 В — ±1,65 В вокруг середины, около 22 Ом. У ESP32 при ослаблении 11 дБ Arduino-ESP32 даёт диапазон 150–3100 мВ: от середины 1,65 В вверх остаётся 1,45 В, отсюда 20 Ом, с запасом — 18 Ом. У ESP32-C3 диапазон 0–2500 мВ: смещение делают 1,25 В, а резистор — 1,25 / 0,0707 ≈ 17,7 Ом, с запасом 15 Ом.

Можно ли охватить трансформатором весь кабель удлинителя?

Нет (наш вывод): в двухжильном кабеле токи фазы и нуля равны и противоположны, их поля компенсируются, и трансформатор покажет почти ноль. Через окно пропускают только один провод в собственной изоляции. Разделять жилы кабеля можно только при снятом напряжении; удобнее и безопаснее — переходник-разветвитель, где жилы уже разнесены.

Источники

  1. Beijing YaoHuaDechang Electronic (YHDC). SCT013 split core current transformer, product page — окно 13 × 13 мм, разъёмный ферритовый сердечник; номинальный вход 5–100 А, выход 50 мА (токовое исполнение SCT013-000 100A/50mA) или 1 В (SCT013-005…-100 с выходом 0–1 В); точность 1 %; частота 50 Гц–1 кГц; испытательное напряжение 3,5 кВ, 50 Гц, 1 мин; рабочее напряжение 720 В; −25…+70 °C
  2. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Vol. II — AC, 6th ed. (2021), гл. 9.7.3, CC BY — с. 259–261: трансформатор тока — повышающий по напряжению, провод с током служит первичной обмоткой из одного витка; коэффициент записывают как ток первичной к току вторичной; трансформатор тока рассчитан на низкоомную нагрузку, и его никогда нельзя оставлять с разомкнутой вторичной обмоткой — напряжение на ней становится очень высоким и опасным
  3. Espressif. Arduino-ESP32 Documentation: ADC — измеряемый диапазон при ослаблении ADC_11db (по умолчанию): ESP32 — 150–3100 мВ, ESP32-S2 и ESP32-C3 — 0–2500 мВ, ESP32-S3 — 0–3100 мВ
  4. Microchip. ATmega48A/PA/88A/PA/168A/PA/328/P Data Sheet (DS40002061B) — характеристики АЦП: входное напряжение от GND до VREF; АЦП рассчитан на источники с выходным сопротивлением до 10 кОм

Нашли ошибку?

Смотрите также