캘리브레이션 포털

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자주 묻는 질문

A. 변환기 선택 및 사양 지정

Danisense 전류 트랜스듀서 및 시스템 인터페이스 장치 선택 방법

B. 정확도, 교정 및 장기 안정성

일반적으로 당사의 전류 변환기를 사용하면 매우 작은 전류도 측정할 수 있습니다. 정확도 사양은 데이터 시트 3페이지에서 확인하실 수 있습니다.

여기에서는 매우 작은 전류의 경우 총 오차도 계산할 수 있습니다.

DS50UB-10V의 전체 정확도는 아래와 같습니다.

측정 장치에서 전류 변환기의 직류 오프셋을 보정하면 가능한 한 최고의 정확도를 얻을 수 있습니다. 점선으로 표시된 곡선은 직류 오프셋을 보정하지 않은 상태의 정확도를 나타냅니다. 이 전류 변환기의 경우, 1차 전류 2.5 mA(IPN DC의 0.005%)에서 정확도는 ±2%입니다.

아래에서는 현재 양산 중인 DC 오프셋이 없는 DS50UB-10V의 테스트 측정값을 확인할 수 있습니다.

이러한 정확도는 적절한 필터 기능을 갖춘 전문 측정 기기를 통해서만 달성할 수 있습니다. 이를 통해 잡음 신호를 최대한 제거할 수 있습니다.

전류 변환기의 정확도를 계산하는 데 필요한 모든 데이터는 데이터시트에 기재되어 있습니다. 이 계산은 DS200UB-10V를 기준으로 수행되었습니다.

혼합 신호의 경우, 각 주파수 성분에 대해 정확도를 계산해야 합니다. 이 예제에서는 DC 신호의 정확도를 계산할 것입니다. 따라서 10 Hz 미만의 주파수(<10 Hz)에 대해 명시된 정확도 데이터를 사용합니다. 총 비율 오차는 다음 식을 통해 계산할 수 있습니다.

이 공식은 데이터시트 3페이지에 나와 있습니다.

해당 데이터는 데이터시트에서 다음과 같이 확인할 수 있습니다.

이제 10 A에 대한 진폭의 정확도를 계산해 보면, 그 방정식은 다음과 같습니다.

1차 전류를 10 A로 측정했을 때, 측정 장치가 전류 변환기의 변환비를 이미 반영한 경우

이차 전압은

진폭 오차가 전혀 없는 이상적인 전류 변환기가 있다면 말이죠. 하지만 우리는 를 계산해 보았습니다. 이는 측정 장치가 다음의 계산된 값들 사이의 전압을 표시한다는 것을 의미합니다.

10 A의 순간값에서 진폭 오차의 백분율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

오프셋 오차를 보정함으로써 비율 오차를 줄일 수 있다.

이제 어떤 1차 전류에 대해서도 비율 오차를 계산할 수 있습니다. 매우 작은 값의 경우에도 마찬가지입니다. 1차 전류가 작을수록 비율 오차가 커진다는 점에 유의하시기 바랍니다.

데이터시트에는 10 Hz 미만의 주파수 성분에 대해 위상 변위가 0.01° 단위로 명시되어 있습니다.

이를 도식적으로 나타내면 다음과 같은 다이어그램이 됩니다.

이는 아날로그-디지털 변환기(ADC)의 비트 단위 분해능 m에 따라 달라집니다. 이는 단계 수 M을 결정하며, M은 다음 식으로 계산할 수 있습니다 . 한 단계(최하위 비트 – LSB)의 값은 아날로그 출력 범위에 대한 ADC의 이론적 분해능을 나타내는 매개변수입니다.
예를 들어, DS50UB-10V의 신호 입력 측정 범위가 로 지정되어 있다고 가정해 봅시다. 이제 +50 A의 직류 전류가 DS50UB-10V를 통과하면, 전류 변환기의 2차 측에 10 V가 발생합니다. 변환비는 V/A = 1/5로 정의됩니다.

일반적으로 고해상도 ADC를 사용하면 저잡음 부품, 차폐 및 접지 설계에 대한 요구 사항이 높아집니다. 따라서 이는 수학적 값입니다.

일련번호에 따른 제조일로부터의 보증 기간:

  • 전류 변환기의 기능에 대해 24개월 보증
  • 데이터시트의 정확성에 대해 24개월 보증

데이터 시트에 명시된 정확도 수치는 전류 변환기의 전체 수명 기간에 해당합니다. 24개월이 지난 후에는 최종 고객이 정한 품질 지침에 따라, 당사의 전류 변환기가 산출하는 측정값의 신뢰성을 높이기 위해 1~2년마다 교정을 실시하는 것이 좋습니다.

C. 대역폭 및 주파수 특성

전력 분석기는 일반적으로 다음과 같은 기본 공식을 사용하여 유효 전력을 계산합니다.

따라서 디지털화된 전압 v(t)와 전류 i(t)의 순간값을 함께 곱하고 그 결과를 정의된 시간 창에 걸쳐 합산합니다. 기본적으로 전력 분석기의 대역폭 제한 또는 필터 차단 주파수까지 DC 구성 요소, 모든 고조파 및 비고조파 구성 요소가 고려됩니다.

파워 분석기의 컷오프 주파수는 입력 채널에 적용되는 측정 신호에 대해 통과대역과 차단대역 사이의 경계를 나타내는 주파수입니다. 통과대역은 필터가 통과시키는(감쇠가 최소인) 주파수 범위로 구성되며, 차단대역은 필터가 차단하는(감쇠가 큰) 주파수 범위로 구성됩니다. 차단 주파수는 때때로 필터 응답에서 과도 대역과 통과 대역이 만나는 지점으로 간주되기도 하는데, 예를 들어 필터의 출력 레벨이 50% 하락/상승하는 지점(즉, ±3 dB, 3 dB의 감소/증가는 대략 전력의 절반에 해당하기 때문)의 지점으로 정의되기도 합니다. 또한 반전력 주파수 또는 ±3 dB 주파수라고도 불립니다.

필터의 정지 대역은 기본적으로 필터가 거부하는 주파수 대역입니다. 필터가 필요한 수준의 거부율에 도달하는 지점에서 시작하는 것으로 간주됩니다.

측정 채널의 입력 신호는 차단 주파수에서 -3dB로 감쇠됩니다. 이 차단 주파수를 초과하는 모든 주파수 성분 또는 노이즈 신호는 감쇠됩니다.

저역 통과 필터에 의해 생성되는 시간 지연으로 인해 상호 작용하는 모든 채널은 동일한 필터 특성을 가져야 합니다. 그렇지 않으면 측정 장치의 내부 소프트웨어가 다른 유형의 필터에 대한 추가 시간 지연을 보정해야 합니다.

변환기 자체의 인덕턴스는 ~9-10kHz의 작동 주파수 범위 이상에서도 전체 1차 회로에 그다지 큰 영향을 미치지 않습니다. 고객들은 1차 회로의 배선에서 훨씬 더 큰 인덕턴스를 경험하게 될 것입니다.

그 이유는 다음과 같습니다:

  • 작동 범위를 벗어나 작동하는 DCCT는 전류 변압기 역할을 하게 되며, 비록 자속이 완전히 제로는 아니지만, 2차 측 보상 암페어-턴이 1차 측 A-턴과 균형을 맞출 수 있는 경로가 존재하는 한 실제 자속 수준은 매우 낮습니다.
  • DCCT에는 고투과성 무공극 코어를 사용하고 있으므로, 분산된 공기극이 있는 분말 코어에 권선된 인덕터나, 자성 에너지를 저장하기 위해 의도적으로 공기극을 둔 페라이트와는 다릅니다.
  • 해당 구성에서 1차 전류를 높이기 위해 여러 개의 1차 권선을 사용하는 경우, 고객은 Danisense CT 주위의 1차 권선을 공기 코일로 간주하여 계산함으로써 인덕턴스를 구할 수 있습니다.

대부분의 경우 전류 트랜스듀서의 지정된 대역폭이 측정 장치의 대역폭보다 낮습니다. 전류 트랜스듀서의 지정된 대역폭 이상으로 2차측으로 전송되는 신호 구성 요소는 크게 증폭되거나 감쇠될 수 있습니다. 전류 트랜스포머의 대역폭은 해당 차단 주파수를 가진 저역 통과 필터에 의해 제한되지 않습니다.

Danisense 데이터시트에 따르면, 모든 전류 변환기에는 지정된 대역폭이 있습니다. 해당 값은 2페이지에서 확인할 수 있습니다.

1차 신호에 포함된 간섭 신호나 고주파 성분은 전류 변환기의 지정된 대역폭과 컷오프 주파수 사이의 범위 내에서 전류 변환기에 의해 증폭되거나 감쇠될 수 있으며, 이로 인해 측정값이 왜곡될 수 있습니다.

D. 설치 및 배선

특히, 1차 도체가 전류 변환기 주위에 여러 번 감겨 있는 경우, 급격한 전압 변화가 전류 변압기로 유입될 수 있습니다. (매뉴얼 18쪽)

이러한 바람직하지 않은 영향을 최소화하기 위해 다음과 같은 조치를 취해야 합니다.

  • 트랜스듀서 주위의 권선이 고르게 분포되어 있는지(균형이 잡혀 있는지) 확인하십시오.
  • 트랜스듀서 주위의 고리가 너무 꽉 조여지지 않았는지 확인하십시오.
  • 가능하다면 설비의 “냉측”에서 측정하십시오. (리턴 도체)
  • 트랜스듀서의 알루미늄 하우징을 접지하십시오(먼저 하우징 장착 브래킷의 도료를 제거하십시오. 설명서 18페이지 참조).
  • 트랜스듀서 개구경을 통과하는 접지된 금속 튜브를 설치하고, 이 튜브 내부에 권선을 배치하여 트랜스듀서 전자 부품을 차폐하십시오.

연결 케이블에서 반사가 발생할 수 있는 경우, 즉 고주파 신호나 급격한 변곡을 가진 펄스를 측정할 때에는 측정 채널에 동축 케이블의 특성 임피던스와 동일한 50 옴 저항을 연결해야 합니다.

케이블의 한쪽 또는 양쪽 끝에서 이러한 종단이 없으면 반사파가 케이블에서 여러 번 앞뒤로 이동할 수 있습니다. 이런 식으로 측정 신호가 심하게 왜곡될 수 있습니다.

일반적으로 전압 신호에는 1MΩ 이상의 고임피던스 입력을 사용하는 것이 좋습니다. 측정 장치의 고임피던스 저항을 통한 원치 않는 전류 흐름이 매우 낮게 유지되므로 지정된 정확도에 대한 부정적인 영향을 줄일 수 있습니다.

외반경 – 내반경 = 전류 변환기의 외장 케이스에서 리턴 도체 또는 인접 도체까지의 거리.

DQ, DS, DL, DM, DL 시리즈:

전류 변환기의 하우징은 알루미늄으로 제작되어 원치 않는 고주파 간섭으로부터 보호해 줍니다. 전류 변환기를 DaniSense DSUB 케이블을 사용하여 DaniSense 시스템 인터페이스 유닛(DSSIU)에 연결할 경우, 하우징과 케이블 차폐층은 전원 네트워크의 접지에 전기적으로 연결됩니다.

DT 시리즈:

하우징은 플라스틱과 알루미늄으로 제작되었습니다. 트랜스듀서 헤드는 동박으로 감싸져 있으며, 이 동박은 DSUB 연결을 통해 DSUB 케이블의 케이블 쉴드에도 연결됩니다. 케이블 실드는 DSSIU를 통해 네트워크 접지에 연결됩니다.

DR 시리즈:

트랜스듀서 헤드는 케이블 실드에 연결된 구리 호일로 감싸여 있습니다. 케이블 실드는 전자 제어 박스 내부의 공급 네트워크 접지에 연결됩니다.

E. 과부하, 포화 및 보호

이 질문에 답하기 위해 DS50ID 전류 트랜스듀서를 예로 들어 보겠습니다. 데이터 시트에서 다음 정보를 찾을 수 있습니다.

다음 그림은 1차 전류와 관련된 개별 데이터를 보여줍니다. 전류 트랜스듀서는 녹색 범위에서 작동할 수 있습니다.

  1. 과부하 용량(IOL)을 초과하는 1차 전류는 지속 시간에 관계없이 전류 변환기를 손상시킬 수 있습니다.
  2. 100 ms에서 ~1 s의 시간 동안 150 A에서 1500 A 사이의 1차 전류가 흐를 경우, 고급 센서 보호 회로(ASPC)가 없다면 센서가 손상될 가능성도 있습니다. 이 보호 방식의 특성에 대해서는 사용자 설명서의 “4.9 고급 센서 보호 회로(ASPC)” 장에 설명되어 있습니다.
  3. 최소 75 A(부하 및 케이블 저항 값, 공급 전압, 주변 온도 등에 따라 다름)에서 1500 A 사이의 1차 전류가 ~1초보다 긴 시간 동안 지속될 경우, 전류 변환기가 포화 상태에 이르며 ASPC가 작동합니다. 자세한 내용은 사용자 매뉴얼의 “4.3 포화 거동” 및 “4.9 고급 센서 보호 회로(ASPC)” 장을 참조하십시오.

이는 Danisense 전류 변환기의 정상적인 동작입니다. 전원 공급이 중단되면 전류 변환기는 자성 코어 내의 자속 밀도를 0으로 조절할 수 없게 됩니다. 그렇기 때문에 이러한 전류 변환기를 ‘제로 플럭스(zero-flux) 전류 변환기’라고도 부릅니다. 1차 전류가 차단되지 않은 상태라면, 계속해서 자기장을 생성하게 되며, 이에 따라 철심 내에 자속이 발생합니다. DSUB 케이블을 연결하여 전류 변환기를 다시 작동시키더라도 녹색 LED는 꺼진 상태로 유지되고 장치는 오류 상태를 벗어나지 못합니다. 그 이유는 변환기 전원이 켜지기 전 1차 전류가 존재하여 플럭스 게이트 검출기가 포화 상태에 있기 때문이며, 이로 인해 변환기 제어부가 코어 내부의 자기장을 상쇄하거나 무효화할 수 없기 때문입니다. 그 결과 코어의 오프셋 오차나 자화도가 커질 수 있습니다.

지정된 오차 값을 다시 얻으려면 전류 트랜스듀서에 대한 전원 공급이 올바른 경우에만 1차 전류를 켜야 합니다. 이것이 철심에 잔류 자화가 발생하지 않도록 보장하는 유일한 방법입니다.

테스트 작동 중 실수로 전류 트랜스듀서에서 DSUB 케이블을 분리했다가 다시 연결한 경우, 1차 전류를 0으로 설정해야 합니다. 그러면 전류 트랜스듀서가 예상대로 다시 작동합니다.

네. 설명서 22페이지에 플럭스게이트 변환기의 작동 원리가 잘 설명되어 있습니다.

전류 변환기 - 포화 값

그러면 전류 센서가 다시 정상적으로 작동할 것입니다.

일반적으로 작은 1차 전류를 측정하면 오믹 저항을 높일 수 있습니다. 대부분의 데이터시트에서 그림 2를 찾을 수 있습니다.

고저항 부하 저항을 사용하는 동안 1차 전류가 증가하면, 부하 저항 양단의 전압이 상승하게 되며, 어느 시점에 이르면 변환기 내의 릴레이가 변환기를 ‘꺼짐’ 상태로 전환합니다.

그 원리는, 부하 저항에서 DCCT 공급 전압에 가까운 고전압에 도달하면 DCCT 내의 연산 증폭기가 더 이상 전류를 공급할 수 없게 되어 자기 코어가 제로 플럭스 작동 상태에서 벗어나게 되며, 즉 플럭스 게이트 검출기가 포화 상태에 이르게 됩니다. 이로 인해 릴레이가 트랜스듀서 출력을 차단하게 됩니다.

변환기가 손상되어서는 안 됩니다.

이는 해당 전류 변환기의 정상적인 동작입니다. 그 이유는 변환기의 오프셋 오차를 사양 범위 내로 유지하기 위함입니다.

플럭스게이트 검출기가 포화 상태에 있어 보상 전류를 제어할 수 없으므로, 전자 장치를 보호하기 위해 릴레이 접점이 닫혀 권선을 단락시키고 있습니다.

F. 간섭 및 신호 품질

오늘날 스위칭 전원 공급 장치와 같은 비선형 부하는 전력망에서 고조파 왜곡을 일으킬 뿐만 아니라 전자기 방사의 원인이 되는 경우가 많습니다. 예를 들어 권선 부품에 의해 자기 표류장이 발생하고 펄스 전압이 높은 도체에 의해 전기 표류장이 발생합니다. 이러한 필드는 전류 트랜스듀서에 결합될 수 있습니다. 오실로스코프는 이러한 진동을 기록하는 데 사용할 수 있습니다.

전원 공급 장치가 연결되지 않은 DS50UB-10V를 사용하고, 하우징이 접지되지 않은 상태에서 BNC 연결부를 통해 약 44 MHz의 발진이 감지되었습니다. 이 발진은 피크 대 피크 약 20 mA의 1차 전류에 해당합니다. 측정은 일반적인 재택근무용 책상에서 수행되었습니다.

간섭은 변압기의 지정된 대역폭인 500kHz를 벗어납니다. 한 자릿수 MHz 범위의 저역 통과 필터를 사용하면 이 간섭을 크게 줄일 수 있습니다.

실험실 환경에서는 항상 전원 공급 장치가 사용되고 있습니다. 노트북 외에도 오실로스코프와 같은 측정 장비 역시 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 전원 공급 장치가 필요합니다. 내부 변압기를 가능한 한 작게 만들기 위해, 주전원 전압은 고주파로 변환됩니다. 이로 인해 전자기 방사선이 발생하며, 이는 예를 들어 단락된 오실로스코프 프로브를 사용하여 정성적으로 감지할 수 있습니다.

예를 들어, 이 방사선은 전류 트랜스듀서의 내부 구멍을 통과할 수 있으므로 2차 신호에서 인식할 수 있습니다.

위 이미지에서 약 3.33 MHz의 진동이 관찰됩니다. 현재의 트랜스듀서는 출력에 저역 통과 필터가 장착되어 있지 않아, 이러한 신호는 일반적으로 감쇠되지 않습니다. 오실로스코프 사용 시에는 고주파 간섭을 최소화할 수 있도록 입력 신호를 필터링할 수 있는 오실로스코프를 사용하는 것이 좋습니다.

네, 맞습니다. 일반적으로 데이터시트에 명시된 전류 변환기의 여기 주파수를 확인할 수 있습니다. 예를 들어, DS50UB-10V의 경우 여기 주파수는 31.25 kHz로 명시되어 있습니다. 이 진동은 직류 공급 전류의 일부입니다.

G. 인터페이스 장치 및 출력 모듈

1V 모듈은 측정 저항이 장착된 순수한 수동형 모듈입니다. 반면 10V 모듈은 능동형 증폭기 회로를 갖추고 있습니다. 이러한 이유로 1V 모듈에는 오프셋 오차가 없으며, 이 측면에서 더 정확한 것으로 분류될 수 있습니다. 비례 오차도 10V 모듈보다 약간 더 작습니다. 이 데이터는 인터페이스 유닛 DSSIU-6-1U-V의 데이터시트에 나와 있습니다.

https://danisense.com/products/dssiu-6-1u-v/datasheet/

그러나 전자기 간섭과 선정된 측정 기기의 낮은 신호 대 잡음비로 인해 이러한 장점이 상쇄될 수 있다.

따라서 1V 및 10V 출력 모듈의 장단점을 직접 비교해 보고 판단하는 것은 고객의 몫입니다.

전압 출력 모듈(VOM)은 최대 12 V의 고정밀 출력 신호를 제공할 수 있습니다. 공칭 1차 전류가 10 V의 출력 전압에 상응하는 경우, 공칭 1차 전류의 최대 120 %에 달하는 과전류를 측정할 수 있습니다. 단, DSSIU-6-1U-V에 장착된 전류 출력형 전류 변환기는 이러한 과전류에 대응할 수 있도록 사양이 지정되어야 합니다.

1 V 모듈은 수동형 션트만으로 구성되어 있습니다. 출력 전압은 전류 출력을 제공하는 전류 변환기의 사양에 따라 1차 전류를 따릅니다.

H. 제품 정보 및 지원

모든 Danisense 전류 변환기에는 명판이 부착되어 있습니다. 일련번호를 통해 제조일을 명확히 확인할 수 있습니다. 첫 두 자리는 제조 연도를, 세 번째와 네 번째 자리는 제조 주를 나타냅니다.