Меню

Метрология измерение тока в цепях переменного несинусоидального тока



Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Измерение — несинусоидальный ток

Измерение несинусоидальных токов и напряжений приборами различных систем может давать неодинаковые результаты. [1]

Для измерений несинусоидальных токов и напряжений следует пользоваться приборами, рабочий частотный диапазон которых охватывает все те гармонические составляющие исследуемого сигнала, пренебрежение которыми недопустимо по условиям требуемой точности измерений. [2]

При измерении несинусоидальных токов должны применяться измерительные приборы и трансформаторы тока с широким диапазоном номинальной частоты. Приборы с номинальной частотой 50 — 400 Гц применяются при наличии гармоник до седьмой. При более высоком порядке гармоник употребляются приборы, рассчитанные на частоту 50 — 1500 или 50 — 4000 Гц. В случае несимметричной нагрузки в трехфазной цепи с изолированной нейтралью токи измеряются не менее чем в двух фазах, при заземленной нейтрали или четырехпроводной цепи — в трех фазах. [4]

Применение детекторных амперметров при измерении несинусоидального тока недопустимо. [5]

Поэтому правильный выбор прибора для измерения несинусоидальных токов имеет большое значение. Естественно, что при измерении тока сложной формы необходимо измерять то его значение, которое оказывает необходимое действие на данный приемник электроэнергии. Так, если вращающий момент поворотного якоря электромагнита зависит от действующего значения всех гармонических составляющих несинусоидального тока, протекающего по его обмотке, то этот ток должен измеряться прибором такой системы, показания которого дают, действующее значение всех гармоник. Если измерять выпрямленный синусоидальный ток ( без сглаживающего фильтра) приборами магнитоэлектрической системы и электромагнитной, то, несмотря на одинаковую точность обоих приборов, показания их будут разные. Это объясняется тем, что ( как это будет показано ниже) магнитоэлектрический прибор показывает среднее значение, а электромагнитный — среднее квадратичное ( действующее значение) выпрямленного тока. [6]

Поэтому правильный выбор прибора для измерения несинусоидальных токов имеет большое значение. Естественно, что при измерении тока сложной формы необходимо измерять то его значение, которое оказывает необходимое действие на данный приемник электроэнергии. Так, если вращающий момент поворотного якоря электромагнита зависит от действующего значения всех гармонических составляющих несинусоидального тока, протекающего по его обмотке, то этот ток должен измеряться прибором такой системы, показания которого дают действующее значение всех гармоник. Если измерять выпрямленный синусоидальный ток ( без сглаживающего фильтра) приборами магнитоэлектрической системы и электромагнитной, то, несмотря на одинаковую точность обоих приборов, показания их будут разные. Это объясняется тем, что ( как это будет показано ниже) магнитоэлектрический прибор показывает среднее значение, а электромагнитный — среднее квадратичное ( действующее значение) выпрямленного тока. [7]

В книге рассмотрены причины возникновения высших гармонических при выработке, передаче и потреблении электроэнергии, особенности измерения несинусоидальных токов и, в частности, поведение электроизмерительных приборов различных систем в цепях с искажен -, ной формой тока. Приведены сведения по определению основных характеристик несинусоидальных токов. [8]

Читайте также:  Ток браузер как пользоваться

Если коэффициент формы измеряемого несинусоидального тока известен или может быть найден, то для него можно найти новую постоянную прибора по току, пользуясь которой можно производить измерение данного несинусоидального тока . [9]

Техника измерений, которая одинакова для несинусоидальных и синусоидальных токов, рассмотрена в книге Г. П. Минина Измерение электрических величин ( вып. В настоящей работе излагается только специфика измерений несинусоидальных токов . [10]

В книге содержатся общие эксплуатационные сведения по приборам в зависимости от системы их измерительного органа. В частности, особое внимание уделяется вопросам измерения несинусоидальных токов , что а настоящее время актуально, в связи с развитием электрификации транспорта и с широким применением в народном хозяйстве электроники. Значительная часть книги посвящена вопросам поверки приборов, что является основным содержанием эксплуатации приборов, а также вопросам проверки схем их включения. В книге приводятся также сведения об оценке точности измерения в зависимости от класса примененных приборов и для случаев, когда результаты определяются вычислением из ряда измерений. [11]

В книге содержатся общие эксплуатационные сведения по приборам в зависимости от системы их измерительного органа. В частности, особое внимание уделяется вопросам измерения несинусоидальных токов , что в настоящее время актуально, в связи с развитием электрификации транспорта и с широким применением в народном хозяйстве электроники. Значительная часть книги посвящена вопросам поверки приборов, что является основным содержанием эксплуатации приборов, а также вопросам проверки схем их включения. В книге приводятся также сведения об оценке точности измерения в зависимости от класса примененных приборов и для случаев, когда результаты определяются вычислением из ряда измерений. [12]

Градуировка обычно производится на переменном токе синусоидальной формы, и поэтому измерение несинусоидальных токов получается с ошибкой. Следует также отметить, что выпрямляющие свойства некоторых купроксных детекторов с течением времени изменяются, и это приводит к понижению точности показания приборов. [14]

Источник

№52 Измерение действующих значений несинусоидальных токов и напряжений.

Для измерения действующих значений токов и напряжений в цепях переменного синусоидального тока применяются различные приборы, отличающиеся по принципу их действия или системой. Независимо от устройства шкалы всех приборов для измерения действующих значений токов и напряжений проградуированы в действующих значениях измеряемых величин.

Приборы непосредственного измерения (к таким относятся приборы электромагнитной и электродинамической систем) реагирует на действующее значение измерянной величины (I, U) и, следовательно, для их шкал коэффициент пересчета равен единице (кn=1).

Приборы косвенного измерения могут реагировать на среднее (Iср, Uср) или на максимальное (Imax, Umax) значение измеряемой величины, но их показания пересчитываются к действующим значениям синусоидальных функций.

Для приборов, реагирующих на среднее значение, коэффициент пересчета равен:

Читайте также:  Схема подключения фобос 3 с трансформаторами тока

Для приборов, реагирующих на максимальное значение, коэффициент пересчета равен:

Действующее значение несинусоидальной функции зависит только от амплитуд отдельных гармоник, в то же время ее максимальное и среднее значения зависят как от амплитуд гармоник, так и от их фазовых сдвигов. Из этого следует вывод, что показания приборов косвенного измерения, реагирующих на максимальное или среднее значение, в цепях несинусоидального тока не будут соответствовать действующим значениям измеряемых величин.

Рассмотрим два примера. Пусть измеряемое напряжение содержит 1-ю и 3-ю гармоники, но с разными фазовыми сдвигами между ними:

Действующие (U), максимальные (Umax) и средние (Uср) значения этих напряжений, рассчитанные математически по соответствующим формулам, а также показания приборов различных систем (V1 – непосредственного измерения, V2 — косвенного измерения с реакцией на максимальное значение Umax и V3 — косвенного измерения с реакцией на среднее значение Uср) приведены ниже в таблице.

Как видно из приведенных в таблице цифр, показания приборов косвенного измерения существенно зависят от фазового сдвига между гармониками, при этом методическая погрешность измерения может составлять значительную величину (в рассматриваемом примере около 10%).

Источник

ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1

ЗАДАЧА №4

ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА В ЦЕПЯХ ПЕРЕМЕННОГО НЕСИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

Начертить схему цепи и определить на какое число делений шкалы отклонится стрелка: а) магнитоэлектрического амперметра; б) электродинамического амперметра, если в цепи проходит ток

Построить в масштабе в одних осях координат графики заданного тока за время одного периода основной гармоники тока.

Значения заданы в табл. 7

Таблица 7

Числовые значения для задачи №4

Предпоследняя цифра шифра

  • В цепь несинусоидального тока включены: амперметр электродинамической системы и амперметр детекторной (выпрямительной) системы. Амперметры имеют одинаковые номинальные токаи I н = 5 А и шкалы с одинаковым номинальным числом делений α н= 100 дел.

На какое число делений шкалы отклонится стрелка: а) электродинамического амперметра; Б) детекторного амперметра, если в цепи проходит ток


1.

При прохождении через измерительный механизм магнитоэлектрической системы переменного тока i вращающий момент

будет изменяться пропорционально току.

Вследствие значительного момента инерции подвижной части и большого периода собственных колебаний угол поворота подвижной части при технической частоте будет определяться средним за период значением вращающего момента

т.е. показания амперметра магнитоэлектрической системы пропорциональны постонной составляющей и следовательно он покажет

Число делений, на которое отклонится стрелка амперметра магнитоэлектрической системы

В цепи переменного тока мгновенное значение вращающего момента электродинамических измерительных механизмов

Вследствие большой инерции подвижной части механизма угол перемещения пропорционален среднему значению вращающего момента:

где I п и I н – действующее значение синусоидальных токов в катушках, сдвинутых по фазе.

Таким образом, угол перемещения подвижной части электродинамического механизма, работающего на переменном токе

Читайте также:  Что такое заряд акб постоянным током

.

Конструктивными методами получают значение ∂М/∂α, равное некоторой постоянной величине. Тогда

Т.к. приборы электродинамической системы реагируют на действующее значение тока, то

Число делений, на которое отклонится стрелка амперметра электродинамической системы

График заданного тока

  • Аналогично пункту 1. определяем отклонение стрелки электродинамического амперметра

При двухполупериодном выпрямлении средний вращающий момент

Приборы детекторной системы показывают среднее значение измеряемой величины

Для схемы с двухполупериодным выпрямлением коэффициент формы кривой равен

Постоянная по току при синусоидальной форме кривой

Постоянная по току для заданного несинусоидального тока

Определяем угол поворота подвижной части прибора при заданном токе

Источник

Задача № 4. Измерение тока в цепях переменного несинусоидального тока

В цепь несинусоидального тока включены: амперметр магнитоэлектрической системы и амперметр электродинамической системы. Амперметры имеют одинаковые номинальные токаи Iн = 5 А и шкалы с одинаковым номинальным числом делений αн = 100 дел.

Начертить схему цепи и определить на какое число делений шкалы отклонится стрелка: а) магнитоэлектрического амперметра; б) электродинамического амперметра, если в цепи проходит ток

Построить в масштабе в одних осях координат графики заданного тока за время одного периода основной гармоники тока.

Значения заданы в таблице 4.1

Таблица 4.1 — Числовые значения для задачи №4

Наименование величин Единица Измерения Предпоследняя цифра шифра Последняя цифра шифра
Ток I А 0,5
Ток I1m A 3,8
Ток I3m A 1,6
Угол φ3 рад π

В цепь несинусоидального тока включены: амперметр электродинамической системы и амперметр детекторной (выпрямительной) системы. Амперметры имеют одинаковые номинальные токи Iн = 5 А и шкалы с одинаковым номинальным числом делений α н= 100 дел.

На какое число делений шкалы отклонится стрелка: а) электродинамического амперметра; б) детекторного амперметра, если в цепи проходит ток

Значения для отдельных вариантов заданы в таблице 4.1


1.

При прохождении через измерительный механизм магнитоэлектрической системы переменного тока i вращающий момент будет изменяться пропорционально току.

Вследствие значительного момента инерции подвижной части и большого периода собственных колебаний угол поворота подвижной части при технической частоте будет определяться средним за период значением вращающего момента

т.е. показания амперметра магнитоэлектрической системы пропорциональны постоянной составляющей и, следовательно, он покажет

Число делений, на которое отклонится стрелка амперметра магнитоэлектрической системы

Т.к. приборы электродинамической системы реагируют на действующее значение тока, то

Число делений, на которое отклонится стрелка амперметра электродинамической системы

График заданного тока

Аналогично пункту 1. определяем отклонение стрелки электродинамического амперметра

Приборы детекторной системы показывают среднее значение измеряемой величины

Для схемы с двухполупериодным выпрямлением коэффициент формы кривой равен

Постоянная по току при синусоидальной форме кривой

Постоянная по току для заданного несинусоидального тока

0,067243

Определяем угол поворота подвижной части прибора при заданном токе

Источник