Jaki przetwornik prądowy wybrać?

Przetwornik prądowy to urządzenie pomiarowe, którego zadaniem jest mierzyć prąd elektryczny płynący w obwodzie i zamieniać go na standardowy sygnał wyjściowy, łatwy do interpretacji przez sterownik lub inny system kontrolny. Może to być sygnał napięciowy (0–10 V) albo prądowy (np. 4–20 mA). Dzięki temu przetwornik pomiarowy pozwala monitorować zmiany natężenia prądu w urządzeniach, maszynach i instalacjach elektrycznych.

Przetwornik jest niezbędny w układach, gdzie konieczne jest bezpieczne i dokładne mierzenie prądu pierwotnego, a następnie przetwarzanie go na sygnał wtórny o mniejszych wartościach, dostosowanych do urządzeń pomiarowych.

Prąd i pomiar – dlaczego stosuje się przetworniki?

Prąd elektryczny w obwodzie może osiągać bardzo wysokie wartości. Mierzenie go bezpośrednio za pomocą klasycznych mierników byłoby niebezpieczne i mało praktyczne. Z tego powodu stosuje się przetworniki prądowe, które zamieniają prąd pierwotny na proporcjonalny sygnał wyjściowy.

Przetwornik pomiarowy prądu pozwala na:

• monitorowanie zużycia energii,
• kontrolę pracy urządzeń przemysłowych,
• zabezpieczanie systemów elektrycznych przed przeciążeniami,
• integrację z systemami automatyki i sterownikami PLC.

Przetwornik prądowy – zasada działania przekładnika

Podstawowym elementem wielu przetworników prądowych jest przekładnik prądowy. Składa się on z rdzenia magnetycznego oraz uzwojenia pierwotnego i wtórnego.

• Prąd pierwotny przepływa przez uzwojenie pierwotne, tworząc pole magnetyczne w rdzeniu.
• Pole magnetyczne indukuje prąd w uzwojeniu wtórnym, który jest proporcjonalny do prądu pierwotnego.
• Dzięki temu można mierzyć prąd o bardzo dużych wartościach, otrzymując sygnał wtórny w zakresie bezpiecznym dla urządzeń pomiarowych, np. 5 A.

Ta zasada działania przekładnika sprawia, że przetwornik prądowy znajduje zastosowanie w pomiarze prądów przemiennych (AC) i stałych (DC), w zależności od konstrukcji urządzenia.

Rodzaje przetworników prądowych

W praktyce stosuje się różne rodzaje przetworników w zależności od charakteru prądu i aplikacji.

• Przetwornik prądu AC – służy do pomiaru prądu przemiennego w sieciach zasilania.
• Przetwornik prądu DC – przeznaczony jest do monitorowania prądu stałego w systemach technologicznych.
• Przetwornik pomiarowy z wyjściem analogowym – generuje sygnał 0–10 V, 0–20 mA lub 4–20 mA.
• Przetwornik prądu z Modbus RTU – nowoczesne urządzenia cyfrowe, które przesyłają dane do sterowników poprzez interfejs komunikacyjny RS485.

Niektóre modele to podwójne przetworniki, które pozwalają na jednoczesny pomiar dwóch obwodów.

Przekładnik prądowy – klasyczny element pomiarowy

Przekładnik prądowy to rodzaj przetwornika, który od dziesięcioleci stosuje się w elektroenergetyce. Wykorzystuje on zjawisko indukcji magnetycznej i dzięki odpowiednio dobranemu stosunkowi uzwojeń pozwala bezpiecznie mierzyć prąd pierwotny o bardzo wysokiej wartości.

Przykładowo, prąd pierwotny w obwodzie może wynosić 200 A, a przekładnik prądowy zamienia go na prąd wtórny 5 A, który można bezpiecznie podłączyć do amperomierza, sterownika PLC lub przetwornika pomiarowego prądu.

Przetwornik pomiarowy prądu w automatyce przemysłowej

W automatyce przemysłowej przetworniki prądowe odgrywają kluczową rolę w monitorowaniu i ochronie instalacji. Sterownik otrzymuje znormalizowany sygnał elektryczny i na jego podstawie może włączyć wyłączenie obwodu, sterować procesem lub monitorować zużycie energii.

Dzięki temu możliwe jest m.in.:

• śledzenie wartości prądu w czasie rzeczywistym,
• wykrywanie przeciążeń,
• optymalizacja pracy urządzeń,
• zmniejszenie strat energii.

Przetwornik prądowy AC i DC

W zależności od rodzaju prądu wyróżnia się:

• przetworniki AC – przeznaczone do zmiany mierzonego prądu przemiennego, np. w instalacjach sieciowych,
• przetworniki DC – stosowane w urządzeniach zasilanych prądem stałym, takich jak akumulatory czy systemy fotowoltaiczne.

W praktyce można spotkać także rozwiązania hybrydowe, które umożliwiają pomiar prądów w obu trybach.

Wyjścia przetworników – analogowe i cyfrowe

Przetwornik prądu może generować różne sygnały wyjściowe:

• Analogowe – 0…10 V, 0…20 mA lub 4…20 mA. Sygnały te są łatwe do podłączenia i szeroko stosowane w układach automatyki.
• Cyfrowe – np. Modbus RTU, które umożliwiają przesyłanie dokładnych danych pomiarowych i integrację z większymi systemami.

Dzięki temu przetwornik pomiarowy prądu może być stosowany zarówno w prostych aplikacjach, jak i w zaawansowanych systemach zarządzania energią.

Dokładność i zakres pomiarowy

Wybierając przetwornik prądowy, należy zwrócić uwagę na:

• zakres prądu pierwotnego (np. 0…20 A, 0…100 A, 0…500 A),
• dokładność pomiaru,
• typ sygnału wyjściowego,
• separację galwaniczną,
• możliwość współpracy z wybranym sterownikiem lub miernikiem.

W wielu aplikacjach przemysłowych stosuje się przetworniki z wyjściem 5 A, które są standardem w pomiarach wtórnych.

Zastosowania przetworników prądowych

Przetwornik prądowy znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach:

• energetyka i dystrybucja prądu,
• systemy automatyki przemysłowej,
• monitorowanie pracy silników i maszyn,
• instalacje fotowoltaiczne i akumulatorowe,
• zabezpieczenia przed przeciążeniami i zwarciami.

W każdej z tych dziedzin przetwornik pomiarowy prądu pełni rolę niezawodnego elementu kontrolnego.

Podsumowanie

Przetwornik prądowy i przekładnik prądowy to podstawowe urządzenia pomiarowe stosowane w elektroenergetyce i automatyce. Ich głównym zadaniem jest bezpieczne mierzenie prądu pierwotnego oraz zamiana go na sygnał wtórny, który może być analizowany przez sterownik lub system pomiarowy. Dostępne są zarówno przetworniki analogowe, jak i cyfrowe, w tym z interfejsem Modbus RTU.

Wybór odpowiedniego modelu zależy od rodzaju prądu (AC lub DC), zakresu pomiarowego, wymaganej dokładności i specyfiki aplikacji. Dzięki przetwornikom możliwe jest skuteczne monitorowanie i ochrona urządzeń elektrycznych oraz optymalizacja procesów przemysłowych.

Zapraszamy do poznania naszej oferty i wyboru odpowiedniego przetwornika prądowego dla Twoich zastosowań. Skontaktuj się z nami, aby znaleźć rozwiązanie najlepiej dopasowane do potrzeb Twojego systemu.