Strom-Shunt vs. Stromzange – 15 % Unterschied Welches ist richtig?

Ich habe ein variables Netzteil. 0-12V 0-1800A 60Hz.

Mir wurde immer gesagt, ich solle bei der Strommessung den Stromshunts und nicht den Stromzangen vertrauen. Die Stromzangen sollen auf weniger als 2 % genau sein. Unsere Stromzangen unterscheiden sich jedoch schon immer um 5-15 % von den Strom-Shunts. Ich will wissen warum und wem ich glauben soll.

Mein Chef möchte, dass ich ihm beweise, dass die Shunts genauer sind als die Klemmen, aber ich weiß nicht, wo ich anfangen soll.

Alle Artikel werden jährlich kalibriert.

  • Fluke 353 (1,5 % Genauigkeit)
  • Ideal 61-746 (1,7 % Genauigkeit)
  • Stromshunt 500A 50mV (Verhältnis 10:1) (Empro)
  • Stromshunt 3000A 50mV (Verhältnis 60:1) (Ram Meter)
  • Stromshunt 2000A 50mV (Verhältnis 40:1) (Empro) (EDIT: Hinzugefügt)

mV-Meter für die Shunts sind Fluke 45 und Fluke 289, beide lesen gleich ab

Ich habe die Stromversorgung basierend auf den aktuellen Shunts angepasst.

    500A shunt - first Iteration                    
           Shunt         Fluke  Ideal       
Target  mV      Current             
50      5.5     55       48     49     13%  11%
100     10.5    105      91     92     13%  12%
200     20.1    201      178    182    11%  9%
300     30.1    301      263    269    13%  11%


    3000A shunt - first Iteration                   
           Shunt        Fluke   Ideal       
Target  mV      Current             
100     1.716   102.96  98.3    100.3   5%  3%
200     3.345   200.7   190.7   194.7   5%  3%
300     5.023   301.38  284.8   292.1   6%  3%
400     6.695   401.7   379.4   389.1   6%  3%
500     8.356   501.36  471     484     6%  3%

    500A shunt - second Iteration                   
           Shunt        Fluke   Ideal       
Target  mV      Current             
50      5.125   51.25   45.3    46.5    12% 9%
100     10.304  103.04  91.9    93.5    11% 9%
200     20.3    203     181.2   185.1   11% 9%
300     30.225  302.25  269.3   275.8   11% 9%
400     40.21   402.1   357     366.2   11% 9%

    2000A shunt - first Iteration (Fluke 45)                    
            Shunt       Fluke   Ideal       
Target  mV      Current             
50      1.21    48.4    37.17   38      23% 21%
100     2.44    97.6    84.7    86.4    13% 11%
200     5.02    200.8   181.9   186.3   9%  7%
300     6.31    252.4   230.5   235.8   9%  7%
400     10.09   403.6   360.2   372.2   11% 8%
500     11.31   452.4   405     415     10% 8%

    2000A shunt - second Iteration (Fluke 45)                   
             Shunt      Fluke   Ideal       
Target  mV      Current             
50      1.26    50.4    29.33   29.5    42% 41%
100     2.48    99.2    65.7    65.5    34% 34%
200     5.14    205.6   141.3   144.1   31% 30%
300     7.46    298.4   207     211.5   31% 29%
400     9.89    395.6   284.4   290.6   28% 27%
500     12.5    500     355.3   362.6   29% 27%

    2000A shunt - third Iteration (Fluke 289)                   
            Shunt       Fluke   Ideal       
Target  mV      Current             
50      1.21    48.4    37.2    37.4    23% 23%
100     2.51    100.4   76.6    77.3    24% 23%
200     5.14    205.6   165.5   168.8   20% 18%
300     7.58    303.2   252.6   257.8   17% 15%
400     10.11   404.4   344.6   351.7   15% 13%
500     12.49   499.6   418     426     16% 15%

BEARBEITEN: Nachdem ich die Fehlerraten berechnet habe, sieht es so aus, als ob mein 500A mehr als die 3kA ausgeschaltet ist. Ich werde es morgen mit einem 3. Shunt versuchen.

EDIT2:

200 A 50 mV Shunt 2000A 50mV ShuntFluke 353 Zangenmessgerät Fluke 353Fluke 45Fluch 45

Wie wird "nominal" bestimmt? Wenn es die Anzeige des Netzteils ist, wie genau ist diese dann? Was sind die genauen Widerstände Ihrer Shunts (bei der Temperatur, bei der sie betrieben werden) und wie genau ist dieser Wert? Sie können sich dann einfach von diesen Werten und ihrem jeweiligen möglichen Wertebereich hocharbeiten und vergleichen.
Blöde Frage vielleicht, aber sind die Shunts richtig eingebaut? Es ist verdächtig, dass Ihre Shunts relativ zu den Klemmen konstant „hoch“ anzeigen.
@PlasmaHH Entschuldigung, mit nominal meinte ich meine Zielstromstärke, das Netzteil, das ich habe, wird nur manuell betrieben. Ich nahm meine Anpassungen basierend auf den Shunts vor und nahm dann Messwerte mit den Zangenmessgeräten vor.
@SpehroPefhany Nun, das würde ich annehmen. Alles ist dicht. Ich bin mir nicht sicher, wie ich es anders vermasseln könnte und überhaupt eine logische Lektüre bekommen könnte. Sie stecken es in Reihe in den Stromkreis und messen den Spannungsabfall über dem Shunt mit den anderen beiden Anschlüssen.
Irgendeine Ahnung vom Hersteller und Markennamen von Shunts?
@ TheColonel26 Nun, normalerweise sind die größeren Anschlüsse offensichtlich (für den hohen Strom), aber wenn sie verwechselt würden, würden Sie definitiv einen signifikant hohen Messwert erhalten (20% wären plausibel). Oder vielleicht, wenn es einen Schleichweg gab.
Sie sagen, die Stromshunts wurden kalibriert, aber mit welcher Genauigkeit und wie hoch sind ihre Nennwerte? Ihre Messungen gehen davon aus, dass die Shunts genau sind, aber das ist höchst unwahrscheinlich. Der 500-A-Shunt verbraucht 25 Watt, wenn er 500 A durchläuft. Wissen Sie, dass sich sein Widerstand nicht als Funktion des Stroms ändert? Wurde das bei der Kalibrierung überprüft? Warum sind die Ergebnisse für die zweite Iteration des 500-A-Shunts so unterschiedlich? Wenn 2 kalibrierte Messgeräte nahe beieinander liegen, sich aber deutlich von einem dritten unterscheiden, muss man den dritten vermuten.
Befolgen Sie alle richtigen Vorsichtsmaßnahmen gegen magnetische Anregung in den Drähten vom Shunt zum Messgerät? Ich bin kein Experte, habe es mir nur eingebildet, aber eine schnelle Suche zeigt, dass sich die Leute viel Mühe geben. Hauptsächlich für Impulse und hohe Frequenzen, bei denen der Effekt stärker wäre, Ihr Shunt jedoch eine sehr kleine Spannung im Verhältnis zum fließenden Strom hat. Ein schneller Test wäre zu untersuchen, ob sich die gemessene Spannung ändert, wenn Sie die Sensordrähte biegen, sie näher an die Hauptleiter bringen, eine Schleife öffnen, die Schleife parallel oder senkrecht machen usw.
Ein Foto der Shunt- und Klemmverbindungen könnte hier helfen ... Ich nehme an, die Shunts sind 4-Draht-Verbindungen?
Fotos und Marken hinzugefügt
Ich würde versuchen, Ihre Drähte auf Shunt zu kürzen.
Lassen Sie beide Shunt-Methoden zusammen mit demselben Stromfluss kalibrieren und sehen Sie sich die Tests an.

Antworten (3)

Wenn Sie nachrechnen, liegen Fluke 353 und Ideal 61-746 innerhalb von 2,2 % Fehler (STD 0,4 %). Dies liegt gut innerhalb der Genauigkeit der angegebenen Maschinen (1,5 % und 1,7 %), wobei das Ideal immer größer ist als das Fluke. Für mich bedeutet diese Korrelation, dass sie am genauesten sind.

Der Stromshunt ist ein Manganin-Widerstand. 100 µΩ, 25 W. Online-Referenzen geben Genauigkeiten von ±0,25 % an (was von Ihren 2 % abweicht). Dies sollte nach den Überlieferungen am Arbeitsplatz am genauesten sein.

Wenn Sie sich die Fehler sowohl für den 500A als auch den 3000A ansehen, beginnen sie hoch (10 %, 3 %, 2,5 %) und gehen niedrig (<0,5 %). Dies ist sinnvoll, da es sich um einen Widerstand handelt, und obwohl der Temperaturkoeffizient 0,00001 beträgt, ist er bei Nennwerten am genauesten.

Der Unterschied zwischen 500 A Strom-Shunt und Fluke/Ideal reicht von 9-13 % niedriger (3000 A von 3-6 %). Dies sagt mir, dass ein Systemfehler vorliegt.

Fluke 45 und Fluke 289 geben die gleiche Antwort. Ich würde nachsehen, wie es mit dem Strom-Shunt verbunden ist. Wir haben es nur mit 50mV zu tun. Dickere, kürzere Drähte evtl.? (Nicht einmal sicher, wie es angeschlossen ist.)

Ihr Problem ist, dass Sie drei Antworten haben und nicht wissen, welche richtig ist. Zwei stimmen überein, aber das genaueste (im Prinzip) ist immer höher.

Sie benötigen eine andere Referenz, die auf irgendeine Weise überprüft werden kann. Ich versuche immer, zu den Grundlagen zurückzukehren. Ich würde mir ein Kalorimeter ausleihen und etwas Wasser kochen.

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Aus Kalibrieren von Gleichstrom-Shunts: Techniken und Unsicherheiten

Die fünf Fehlerquellen, die Strom-Shunts innewohnen, sind:

1) Verbindung

2) Temperatur

3) Häufigkeit

4) Treiben

5) Thermische EMK

Und...

Die meisten modernen Shunt-Hersteller für Messtechnik sind sich dieser Probleme bewusst und haben versucht, sie aus ihren Produkten herauszukonstruieren.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Abbildung 5 zeigt einen Mess-Shunt, der sehr anfällig für Strom- und potenzielle Verbindungsfehler ist

Ich ersetze Ihr Bild, weil seines ähnlich war.

Der Widerstand von Shunt-Manganin steigt um etwa 20 ppm (0,002 %) pro Grad C um die Laborumgebung. Das Anlegen von Strom verursacht eine Selbsterwärmung, die den Widerstand ändert. Diese Änderung ist nicht linear. Einige Shunts steigen bei einem bestimmten Strom-/Temperaturniveau auf einen maximalen Widerstand an und fallen dann ab, wenn die Temperatur weiter steigt.

Wie schnell machst du deine Messungen?

Ein Shunt muss sich bei jedem Temperatur-/Stromniveau stabilisieren. Die thermische Masse eines Shunts umfasst sein Widerstandselement, seine Endblöcke, die aktuellen Kabelschuhe und Anschlusshardware sowie die Kabel selbst. Bei höheren Strompegeln kann ein Shunt mehr als eine Stunde benötigen, um das thermische Gleichgewicht zu erreichen. Hier sollte die Messung beginnen.

Nicht, dass sie sagen, dass es für 50/60 Hz nicht signifikant ist. Aber Sie könnten Ihre Messungen mit geschirmtem Twisted Pair versuchen.

Abbildung 8 zeigt die Wechselstromkopplung zwischen Strom- und Potentialkreisen. Die Kopplung kann reduziert werden, indem Stromleiter in Reihe mit dem Shunt verbunden und Potenzialleiter zu einem abgeschirmten, verdrillten Paar zusammengeführt werden, das sich rechtwinklig vom Shunt erstreckt (grün, nicht rot).

Würde dies 9-13% Fehler immer in die gleiche Richtung ausmachen? Die Jury ist raus, aber ich würde ja sagen. Es gibt Ihnen Dinge, die Sie ausprobieren können.

Ich würde diesen Bericht übergießen und Sie sollten leicht nachweisen können, dass die Zangenmeter am genauesten sind.

Selbst wenn der Widerstandswert innerhalb von 0,25 % liegt, hängt der Spannungsabfall über dem Shunt von der Genauigkeit des dort verwendeten Messgeräts ab. Auch dickere kürzere Drähte ändern hier nichts an der Spannungsmessung, da die Messgeräte eine ausreichend hohe Impedanz haben
Ich glaube, ich habe das Problem gefunden, es scheint eine Wechselstromkopplung auf die Messleitungen zu sein.
Hat jemand eine Empfehlung, welche Arten von abgeschirmten Twisted-Pair-Kabeln ich ausprobieren sollte?

Ich habe ein bisschen Schwierigkeiten mit deinen Zahlen. Die Messwerte von Fluke und Ideal unterscheiden sich um (normalerweise) 2 %, nicht um 20 %.

Beide Messwerte sind niedriger als Ihre nominalen Stromwerte, aber Sie haben nicht erklärt, woher diese Zahlen kommen. In jedem Fall beträgt die typische Abweichung Ihrer Fluke-Zahlen vom Nennwert etwa 5-6 %, wobei der schlimmste Wert etwa 15 % beträgt.

Woher kommen also 20%?

Da die Genauigkeit des Fluke 1,5 % und der Idealwert 1,7 % beträgt, ist jeder Unterschied von weniger als 3,2 % für die angegebenen Einheitsgenauigkeiten völlig angemessen, und die beiden Messreihen scheinen innerhalb der angegebenen Genauigkeiten übereinzustimmen.

Ich würde darauf achten, dass Sie in allen Gerätetestfällen echte Effektivwerte lesen und nicht Mittelwerte / Spitzenwerte oder? Ist Ihre aktuelle Wellenform eine Zeichenwelle (resistiv)? oder etwas anderes (Diode, Triac/SCR)?

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