Крот

Однажды пришлось реализовать решение для непрерывного (в потоке) измерения плотности пульпы (смесь воды, цемента, извести и золы) с помощью кориолисового расходомера SITRANS производства SIEMENS. У него одна из функций - измерение плотности проходящей через него жидкости. Измеряет хорошо - точность не хуже 0,1 % (проверяли по контрольным замерам в лаборатории). Но тут был один подводный камень - высокая абразивность среды. Стенки нашего расходомера (нержавейка толщиной порядка 1 мм) съело примерно за три месяца - и прибору "капут". БОльшая часть приборов, которые предлагаются для подобных измерений, предназначена для измерения "в статике", а вот для динамики - нужно искать не стандартное решение.

Вопрос понятен. Если говорить о существующем эталоне ГЭТ-152, то в его поверочную схему шунты были просто добавлены по соображениям необходимости - надо-же чем-то поверять. Основное назначение этого эталона - поверка трансформаторов тока, и тут он задействован на все 100%. Если говорить о предлагаемом эталоне большого постоянного тока, то вопрос не только о шунтах. Сейчас РЕАЛЬНО используются измерительные преобразователи постоянного тока на основе датчиков Холла и "оптические". Диапазон измеряемых токов до 300 кА. Класс точности 0,1-0,2. К нам уже обращаются за поверкой и калибровкой таких преобразователей. Кроме того, они начали активно импортироваться, так что потребуются еще и испытания. Относительно одного звена поверочной схемы - может вы и правы. Хотя существует вопрос поверки (калибровки) измерительных преобразователей на месте эксплуатации, т.к. демонтаж с шинопроводов тех же шунтов на 7,5 кА это очень дорогое удовольствие, соизмеримое со стоимостью самой поверки. А значит необходимо иметь транспортабельные рабочие эталоны, класса не хуже 0,05. Один такой "эталон" уже создан и используется лет десять. Испытывали его мы, на тогда еще живой установке большого постоянного тока. Но это все теория. На практике обращений на поверку очень мало, хотя шунтов используется море. Почему? Может быть именно из-за отсутствия узаконенной схемы передачи единицы. Это является оправданием для всякого рода "самодеятельности". С измерительными трансформаторами тока лет пятнадцать-двадцать назад была такая-же ситуация. Эталон был ВООБЩЕ не востребован. А сейчас все круто изменилось, т.к. государство серьезно взялось за метрологию учета электроэнергии.

Большое спасибо за хорошую статью! Материал интересный, но: Статья не доказывает правомерность метода калибровки шунтов "внешним разогревом". Да, в приведенном примере погрешности при "внешнем" и "само" разогреве практически совпадают. Но на каком типе (конструктиве) шунта и каких значениях тока проводился эксперимент? Проверялась ли зависимость погрешности (или ее отсутствие) от значения протекающего по шунту тока при выполнении измерений? Нужно понимать, что шунт это не мера сопротивления, а измерительный преобразователь тока, а значит, как и всякий преобразователь, подлежит проверке во всем диапазоне измеряемых токов. В проведенных нами экспериментах мы обнаружили зависимость погрешности шунта от значения измеряемого тока. В диапазоне токов от 1 до 100 % номинального дополнительная погрешность изменялась в пределах 0,1-0,2 % (конечно при термостабилизации шунта). Эта погрешность связана с перераспределением токов в шунте, и зависит от геометрии шунта, расположения, количества и конструкции потенциальных зажимов. Изменяя конструкцию и расположение потенциальных зажимов, нам удавалось стандартные шунты 75ШС класса 0,5 доводить до класса 0,2. А теперь посмотрим на описанный в статье эксперимент. Для проверки внешнего разогрева использован шунт на 15 А, с геометрией шунта и конструкцией потенциальных зажимов практически как у стандартных катушек сопротивления, только развернутых в пространстве. Условия, близкие к идеальным. А вот проверка шунта на 2000 А, с более критичной конструкцией, почему-то не проводилась. Ну или результаты просто не приведены в статье. К чему я все это? Любые методы замещения "реальных" условий измерения опираются на модель, полноту и границы применимости которой еще нужно определить и доказать экспериментально. Предлагаемая нами методика тоже опирается на модель - эквивалентную схему замещения шунта с учетом индуктивности. Но все параметры этой модели измеряются экспериментально в процессе калибровки, во всем рабочем диапазоне измеряемых токов. По поводу обсуждения ГОСТов - вы полностью правы, обсуждать надо. И эти обсуждения проводились. Но поскольку эталон в основном предназначен для метрологического обеспечения трансформаторов тока, то круг специалистов был соответствующий. Шунты в нем появились просто как выход из сложившейся ситуации. Причем, мы не претендуем на то, что это ЕДИНСТВЕННЫЙ выход. Мы продолжаем активно защищать тему создания специального эталона большого постоянного тока и соответствующей поверочной схемы.

Небольшое дополнение по поводу аттестации эталонных шунтов: В этом году утвержден эталон коэффициента масштабного преобразования ГЭТ-152 в "новом составе" - после модернизации. Соответственно, изменилась и поверочная схема. Новый ГОСТ находится на стадии утверждения, и думается к концу года будет принят. В новой поверочной схеме есть шунты, и соответственно мы, как держатели первичного эталона, сможем аттестовать шунты как рабочие эталоны. Это только вопрос времени.

Интересная информация ! Мы не так давно были во ВНИИМе и вели переговоры как раз об эталоне большого постоянного тока. Они ничего не говорили о своих работах в данном направлении. Если не секрет, откуда у Вас эта информация? А по поводу работы - давайте общаться уже через личную почту. Я подготовлю наше предложение по калибровке и сброшу Вам.

А в этом и есть смысл вопроса, который я задал в самом начале. Мы уже много лет пробиваем необходимость создания специального эталона на постоянный ток свыше 100А, но никакого финансирования нет. Создавать установку на свои деньги, не имея четких перспектив по объемам поверки (калибровки), мы не рискуем - вложения очень серьезные, а рентабельность не понятная. Раньше у нас была официальная установка большого постоянного тока, так она начиная с 90-х годов практически не использовалась. Официальных заявок на поверку шунтов в "хорошие" годы было не более двухсот-трехсот в год - установка еле окупала свое содержание, ну а про модернизацию можно было забыть. Элементная база установки была создана еще в 70-х, ну и сейчас, кроме эталонных шунтов, ничего в работоспособном состоянии не осталось. По различным источникам, в России парк шунтов не меньше нескольких десятков тысячь. Похоже, что поверка шунтов практически никому не нужна. А ведь кроме шунтов есть еще и оптические преобразователи, и преобразователи на датчиках Холла. И все это хозяйство не охвачено ни одной поверочной схемой! Ну а по поводу калибровки Ваших шунтов - давайте работать. Я думаю, что ВНИИМ зачтет наши результаты.

Аттестацию должны проводить держатели вышестоящего по поверочной схеме эталона. В поверочной схеме измерений постоянного тока шунтов нет. Там токи не выше 30А. Шунты лучше вписываются в поверочную схему мер сопротивления (ГОСТ 8.028-86). Образцовые меры с номиналом 0,1мОм в ней присутствуют. Тут лучше проконсультироваться с ВНИИМом. Как мне известно, вся эта схема работает для мер сопротивления с мощностью до 10Вт.

они нам утверждение типа шунта 200А 400Гц (0,1% на 400Гц) успешно провели но в любом случае за аттестацию шунтов постоянного тока как эталона 500А и 1000А возьметесь? За работу возмемся, но нужно окончательно определиться с требуемой точностью. Если говорить об 0,1% (как указано выше), то особых проблем нет. Если требуется точнее, то как уже говорилось ранее - нужно решать вопрос с термостатированием. Кстати, под аттестацией вы понимаете калибровку?

Я с ВНИИМом общался. У них ток воспроизводится через прецизионную катушку сопротивления и эталон напряжения. Официально заявлено до 10 А, но говорят, что могут до 30-50 А. Выше не позволяет максимальная тепловая мощность катушки сопротивления. Хотя, именно они в 70-е годы аттестовывали наши эталонные шунты. Но с тех пор технологии утеряны - за отсутствием востребованности. Исторически центром измерений больших токов стал УНИИМ. У нас установка большого постоянного тока функционировала до начала 2000-х годов. Представленный выше шунт - это одна из составных частей этой установки.

а какой у него ток, частота и погрешность? шунт аналогичный 9230А-1000 нам предлагали изготовить в Краснодаре, разговор не то, что про маслянное охраждение, даже про воздушное вентилятором не шел Эталон "коэффициента масштабного преобразования" переменного тока в диапазоне до 30000 А с частотой 50 Гц. Неопределенность эталона не более 10 ppm. Но в случае поверки шунтов точность определяется безреактивной катушкой сопротивления класса 0,01. По поводу шунтов "зипнаучприбора" - они хитро заявляют стабильность параметров от времени 0,01% за год. Про погрешность шунтов они ничего не говорят. Наш институт еще в 70-х годах исследовал шунты в дипапзоне токов до 100 кА. Были выявлены различные факторы, влияющие на точность шунтов: температурные и нагрузочные характеристики, перераспределение токов в шунте, расположение потенциальных зажимов и т.п. По результатам исследований выяснили, что без принудительного охлаждения шунты мощностью выше 10 Вт точнее 0,1 % создать невозможно. Институтом была создана и аттестована мера сопротивления на ток до 1000 А с классом 0,02. До сих пор в России точнее никто ничего не создавал.

Про переменный ток я имел в виду поверку (калибровку) шунта на переменном токе. К сожалению, на постоянный ток 1000 А установка пока на стадии разработки, а аттестованный эталон на переменном токе уже есть. Других установок в России нет, ну по крайней мере узаконенных. По поводу охлаждения - шунт конечно не лампочка, но выделяет 100 Вт тепла (на 1000 А), а значит будет греться как лампочка. Имея температурный коэффициент 25 ppm/C погрешность будет значительно выше, чем 0.01%. Шунт Р323 использует масляное охлаждение, и все равно заявленная точность не выше 0,05%.

Хороший конструктив шунтов, индуктивность небольшая - можно попробовать на переменном токе. 1. Вам нужно "утверждение типа + поверка" или "калибровка"? 2. С такой системой термостабилизации не уверен в точности 0,01%. С воздушным охлаждением лучше 0,1% не получить. Вы его будете дорабатывать под масляное охлаждение?

Ради поверки двух шунтов городить УВТ не реально - денег не дадут. Остается существующий вариант с поверкой на переменном токе. Можно конечно просто "подогревать" и мерить на малом токе, но тогда не учтем нагрузочную составляющую погрешности, а это примерно 0,1 - 0,2 %. Конечно и с переменным током не все просто, особенно если это шунт типа Р323 (а-ля "консервы в масле"). В этом случае сложно учесть потери на индуктивность. У вас кстати какие шунты - "буржуйские" или от зипнаучприбора ?

А сколько таких шунтов будет поверяться в год? Это вопрос обоснованности создания эталона (или УВТ). Для однократных испытаний в целях утверждения типа можно разработать и собрать временную схему. Раньше мы для этих целей использовали мост Р39 и составные образцовые меры (несколько катушек, включенных параллельно). Эти работы можно повторить.

В УНИИМе идут попытки восстановления установки большого постоянного тока. Но, поскольку потребности нет, т.к. заявки на поверку практически не поступают, то и финансирования тоже нет. Вопрос, а на сколько актуальна задача поверки, если до сих пор народ как-то обходится без нее?