№8 – дәріс. Электрлік кедергіні өлшеу

Дәрістің мазмұны:

1.     Электрлік кедергіні өлшеудің тізбектеп және параллелдік қосу сұлбалары.

2.     Даралық көпір сұлбасы, оның салыстырмалы қателіктері.

3.     Реохордтық және декадалық өлшеу сұлбалары.

4.     Қоскөпірлік сұлба.

Дәрістің мақсаты: электрлік кедергіні өлшеудің әртүрлі тәсілдерін меңгеру; үлкен не аз мәнді кедергіні өлшейтін көпірлік сұлбаларды бір-бірінен ажырата білу.

Электрлік кедергіні өлшеудің көп тараған бір түрі-тұрақты токтың кедергісін өлшеу. Ары қарай «кедергіні өлшеу» терминін қолданамыз. І_С жүзінде өлшейтін кедергінің шамасы Омның өте майда бөлшектерінен бастап ондаған тераОм болуы мүмкін. Кедергіні өлшеуде пайдаланатын әдістер: 1. Бірден санақты қосалқы әдістері; 2. Нольдік санақты салыстырмалы әдістер. Осы өлшеу әдістеріне байланысты өлшеуіш аспаптар тізбекті не параллелді омметрлер деп аталады.

8.1 Сурет – Тізбектеп қосылған кедергіні өлшеу сұлбасы

Өлшеуіш механизм кедергінің шамасымен белгіленеді. Өлшеу кезінде өлшенетін объект R(x) ішкі кедергісі R_П өлшеуіш механизм мен кернеу көзімен бір тізбекке қосылады. Сондағы токтың шамасы

I_AX = E/(R_X + R_П + R_Д)                                       (8.1)

мұнда Е – кернеу көзінің кернеуі;

R_П – өлшеуіш аспаптың ішкі кедергісі;

R_Д – қосымша кедергі.

Егер екі қыспақ жабық болса (R_X = 0) ток аспаптың номиналдық тоғына тең I_A =I_Н

I_A = I_Н = E /(R_П + R_Д).                                        (8.2)

Өлшеуіш аспаптың көрсеткен тоғының өлшенген кедергінің мәніне сәйкестігі осы (8.1)  және (8.2) формулалар арқылы есептелінеді екі токтың қатынасы

мұндағы R_O – омметрдің ішкі кедергісі,

Егер R_X= R_O,онда _x = 1, ал  = ½ тең.

Бұл жағдайда аспаптың тілшігі шкаланың жарым ортасын көрсетеді. Шкаланың өлшеу ауқымын R_д-ны R_o, 2R_o, 3R_o … деп, алып өзгертуге болады. Кедергіні бір тізбектеп өлшеуіш құралмалы аспаптарда қолданады. Булардың өлшеу ауқымы 10 Омнан 1 мОмға дейін болады.

Шамасы аз кедергілерді өлшегенде параллель қосылған кедергі өлшеуіштер қолданады. 7.2 суретте кедергі өлшеуіштің параллельдік қосылу сұлбасы көрсетілген.

 7.2 Сурет – Кедергі өлшеуіштің параллельдік қосылу сұлбасы

Өлшеу ауқымы өлшеуіш аспаптың ішкі кедергісіне R_П байланысты болғандықтан, бұл кедергіні өзгерту үшін қосымша кедергіні R_Д параллель не тізбектей қосады. Бұл Омметрдің өлшеу ауқымы 10-150 Ом.

Олардың шкаласының біркелкі еместігінен, дәлдік кластары былай табылады.

r =L/L_Н*100                                         (8.4)

мұнда ΔL – миллиметр арқылы белгілеген Омметрдің шкаласының абсолюттік қателігі;

L_Н – миллиметр арқылы берілген шкаланың шегі. Бұл миллиметрді Омға аудару үшін аспаптың сезімталдық қасиетін қолданады S (мм/Oм). Омметрдің дәлдік класы әдейі жасалған таңбаның үстінде көрсетіледі, мысалы; 1,5 не 4.

Қаралған Омметрлер әдейі тестерлерге арналған, олар тек қана кедергінің белгілі ауқымын өлшеуге жарайды. Дәлдік өлшеу кезінде тұрақты токты көпірлік сұлбаны қолданады. Жасауға оңай және өлшеуге жеңіл болып даралық көпірлік сұлбасы жатады, ол барлық белгілі өлшеуіш көпір схемаларының негізі болып саналады. Көпірлік сұлбада салыстыру әдісі қолданады. салыстыру әдісі нолдік әдіс дифференциалдық өлшеу әдісі, өлшеу кезінде өлшенетін шама мен белгілі мәннің шамасының айырмашылығы нолге тең болу керек. Салыстыру әдіс компенсаторларда, өлшеуіш көпірлік сұлбаларда не оның өзгертілген түрі «іздеуші салыстырмалы әдісі» деген атпен автоматтық аспаптарда қолданады.

8.3 суретте тепе-теңдік кезінде көпірлік сұлба көрсетілген, мұнда гольванометрдің қосылымында ток нольге тең (I=0), ал көпірлік сұлбаның иықтарындағы кедергі үшін мынандай қарым-қатынас заңды

R_X/R₂ = R₃/R₄.                                             (8.5)

R_X – өлшейтін кедергі; R₃ – өзгеретін үлгілі кедергі; R₃, R₄ – тұрақты үлгілі кедергілер; R₅ – гальванометрдің ішкі кедергісі; R_i – кернеудің көзінің ішкі кедергісі; E – кернеудің көзі.

8.3 Сурет – Даралық көпір сұлбасы

Гальванометрдің өлшейтін ең кіші мәні болып

саналады. Мұнда R_Х – кедергінің өлшейтін мәні; R_Х – осы кедергінің өзгеру шамасы.

Метрологияда бекітілген, бұл мән гальванометр арқылы өтетін токқа тең, егер ол гальванометрдің тілшігін бір бөлістің 1/10 үлесіне бұра алса

I_5min=C_i/10                                                  (8.7)

мұнда C₁ – бір бөліс (нолден не оң жақта, не сол жақта). 8.5 теңдеуден белгісіз кедергіні табуға болады

R_X=R₂ R₃ /R₄.                                            (8.8)

Көпірлік сұлбаның ең қолайлы сезімталдығының мәні қандай болу керек, соны қарастырайық.

Мысалы салыстырмалы дәлдік шегі 10^-3 болса, онда _min 10^-6 ға дейін төмендетудің ешқандай қажеті жоқ. _min R₂, R₃ және R₄ мәндерінің қателіктерінен пайда болатын салыстырмалы қателіктен F_RX 10 есе аз болу керек.

Гальванометр қолданатын даралық өлшеуіш көпір сұлбалардың өлшеу аумағы: 0,1Омнан 10⁶ Омға дейін.

Практикада реохордтық және декадалық дара көпір сұлбалары қолданады.

Реохордтық өлшеуіш көпір сұлбаларының ыйықтарында үлгілі кедергімен реохорд қолданады. Бұл кезде үлгілі кедергі әруақытта тұрақты мәнде болады. Көпір сұлбасының екі йығындағы R₃ және R₄ кедергілер біркелкі кедергілі сымнан жасалады. Индикатордың бір қыспағы көпір сұлбасының теңдігін жасау үшін кедергілі сымның үстімен қозғалып отырады (8.4 сурет)

Қозғалқыш қыспақтың орны өлшеуіш көпірлік сұлбаның иықтарының қатынасын көрсетеді.

                                       (8.10)

Белгісіз кедергінің мәні Rx осы қатынасымен үлгілі кедергінің мәнін көбейткенде табылады R_X=bR_N.

9 №9 – дәріс. Реактивтік элементтердің параметрлерін өлшеу

1.     Айнымалы токтың өлшеуіш көпірлік сұлбалары.

2.     Вина мен Шерингтің өлшеуіш көпір сұлбалары.

3.     Максвеллдің өлшеуіш көпір сұлбасы.

4.     Максвелл-Вина өлшеуіш көпір сұлбасы.

Дәрістің мақсаты: сыйымдылықты, индуктивтікті және шығындық бұрышты өлшеуге арналған айнымалы токтың өлшеуіш көпірлік сұлбаларын игеру және бір-бірінен ажырата білу.

Электроэнергетикада электр желілерінің реактивтік кедергілерін, индуктивтік орауыштың және сыйымдылықтың (конденсатордың) параметрлерін білу әр уақытта қажет. Мысалы индуктивтік орауыш қысқа тұйықталу тоғының әсерін төмендетеді. Жоғары вольтты конденсаторлар үлестіру құралғысы РУ10кВ-та реактивтік қуатты қарымталау үшін қолданады. Мұның бәрі электр сүзгілерде қолданады, ал ол оперативтік байланыс не жоғары вольтты желілерді басқару үшін керек.

РУ10кВ-та қолданатын конденсатордың басқы сыйпаттамасы: оның сыйымдылығы мен диэлектриктегі шығындық кедергілік (9.1 сурет).

в)

9.1 Сурет – Конденсатордың эквиваленттік орнын басу сұлбасы (а), векторлық диаграмма (б), кедергілер үшбұрышы (в)

ал сапалылығы

Конденсатордың не индуктивтік орауыштың параметрлері айнымалы токтың көпірлік сұлбасымен өлшенеді.

Көпірлік сұлбаның тепе-теңдік кезінде ноль-өлшегішпен ток жүрмейді. Бұл теңдік былайша жазылады

Толық кедергіні ашып жазсақ:

Бұл теңдік мына жағдайда тура болады

Z₁Z₄=Z₂Z₃,       φ₁+φ₄=φ₂+φ₃.                         (9.6)

Бұл теңдеулер айнымалы токтың көпірлік схемасының амплитуда және фаза жағынанда тең болуын камтамасыз етеді. Сыйымдылықты өлшеу көпір сұлбасы тек қана сыйымдылықты өлшеу үшін жаратылған. Бұл көпір сұлбалары сыйымдылықты, шығындық коэффициентті (конденсатордың) және басқы параметрлерді өлшеуге арналған. Айнымалы токтың өлшеуіш көпір сұлбасы ретінде Вина мен Шерингтің өлшеуіш сұлбалары қолданылады.

9.3 Сурет – Винаның өлшеуіш көпір сұлбасы:

а) бір тізбекті шығынды қарымталау;

 б) параллелдік шығынды қарымталау

Көпірлік сұлбаның бір иығында шығыны аз үлгілі конденсатор C_N мен фаза деңгейлейтін кедергі R_N орналасады.

Екі сұлбада жиілікке байланыссыз сыйымдылық және конденсатордың шығындық кедергісін табамыз

Егер кернеудің жиілігі белгілі болса шығындану коэффициентін табамыз: бір тізбектік орын басу сұлбасы үшін

tgδ_c=ωC_NR_N                                                       (9.8)

параллелдік орын басу сұлбасы үшін

tgδ_c=1/( ωC_NR_N).                                       (9.9)

Жұмыс істейтін аспаптарда омдық (активтік) кернеу бөлгіштері реохорд не потенциометр түрінде жасалады. Өлшеудің дәлдігін көбейту үшін бір кедергі тұрақты не декадалық болып жасалады, ал екінші кедергі прецизиондық, азсатылық өзгеретіндей болып жасалады. Орауыштың өз индуктивін және сапалығының, индуктивті байланыс электр тізбектерінің өзаралық индуктивтігін және байланыс коэффициентін өлшеу үшін индуктивтік өлшеу көпірлер сұлбасы қолданады. Оның бірі Максвеллдің өлшеуіш схемасы. Максвелдің өлшеуіш сұлбасы төменгі және орташа жиілікте істейтін айнымалы токтың өлшеуіш көпірлер сұлбасы. Ол орауыштың индуктивтігін және сапалылығының, не өзаралық индуктивтікті өлшеуге арналған. Өлшеу кезінде индуктивтігі  L_x  және шығындық кедергісі R_W орауыш шығындық кедергісі R_ph үлгілі индуктивтікпен L_N салыстырылады, сонымен қатар бұл сұлбада фаза жағынан да тепе-теңдік жасауға болатын болу керек. Барлық жағынан тепе-теңдік жасау үшін активтік кернеу бөлгіш қолданылады. Ол не сымнан жасалған потенциометрден тұрады не реактивсіз резисторларды (R₃ және R₄) қолданады (9.4 сурет).

    а – орауыштың индуктивтігін өлшеу сұлбасы;

9.4 Сурет – Максвеллдің өлшеуіш көпір сұлбасы

Сұлбаның тепе-теңдік кезінде мына теңдеулер әділ болады:

L_x=L_N*(R₃/R₄); R_W=R_ph(R₃/R₄); tgδ_L=(ωL_N)/(R_ph).      (9.10)

Өзаралық индуктивтікті өлшеу үшін екі орауыш бір-біріне қарсы жалғастырылады және олар өлшеуіш сұлбаның жоғарғы тізбегіне орналасады (9.4б – сурет).

Айнымалы ток кернеу көзінен ең алдымен L₂ орауыштың орамасынан өтеді. Өзаралық индуктивтің арқасында L₁ орауыштың орамасында кернеу индукцияланады. Егер L₁ орауыштың өз индуктивтігі белгілі болса (егер L₁M) онда өзаралық индуктивтігі былай табылады

Максвелл-Вина өлшеуіш көпір сұлбасы Максвелл мен Винаның сұлбаларының құрамасы болып саналады (9.5 сурет).

 

9.5 Сурет – Максвелл-Вина өлшеуіш көпір сұлбасы

Орауыштың параметрін өлшеу үшін Х1 және Х2 ұяларға оны жалғастырады (L=L_X және R₁=R_w).

Ал Х3 және Х4 ұяларына өлшеуіш конденсатор С_N=C және R₄ кедергісі жалғанады. R₃ және R₄ кедергілердің арқасында сұлбаның тепе-теңдігін орнатады, содан кейін орауыштың белгісіз параметрлерін табуға болады

L_x=C_N R₂ R₃,      R_w=,   tg б_L=.                (9.13)

10 №10 – дәріс. Қуатты өлшеу

1.          Тұрақты токтың және айнымалы токтың қуаттарын өлшегендегі айырмашылық;

2.     Бір ваттметрлік әдіс;

3.     Үш ваттметрлік әдіс;

4.     Аронның сұлбасы.

Дәрістің мақсаты: ваттметрлерді 1 не 3 фазалы электр желілеріне әртүрлі әдістермен қосуды білу.

Қуатты өлшеу дегеніміз электр қуатының мәнін табу. Қуатты өлшегенде оның бірнеше құраушыдан тұратындығын ұмытпау керек: активтік, реактивтік және толық қуат. Кей кезде қуатты өлшеуге оның коэффициентін өлшегенді жатқызады. Тұрақты токтың қуатын өлшеу дегеніміз тұрақты токтың тізбегіндегі электрлік активтік қуатты өлшеу деген. Егер қосалқы әдіспен қуатты өлшесек, онда кернеу мен токты табу керек. Шынында, электр қуат ток пен кернеудің көбейтіндісіне тең. Егер токты және кернеуді өлшеп олардың мәнін тапсақ, онда тұрақты токтың активтік қуаты

P₌ = U₌ I ₌ .                                               (10.1)

Айнымалы кернеу мен токтың тиімді мәнін (эфф. знач) өлшеу арқылы, толық қуатты табуға болады. Ол

S = U_w I_w.                                                  (10.2)

Токты және кернеуді (айнымалы) түзеткіш схема арқылы өлшеуге болады. Қуатты тапқан кезде, оның кернеудің көзінің қуаты ма, не жүктеменің алған қуаты ма, соны ажырата білу керек.  Кез келген өлшеуіш құрал өзінің пайдалану қуаты болады, сондықтан қуаттың аз шамасын өлшеген кезде осы жағдайды еске алу керек. Ол ескертпе: U_, I – кернеу мен токтың өлшенген мәндері; P_B – вольтметрдің пайдаланған қуаты; R_B – оның ішкі кедергісі. P_I=I² R_I – амперметрдің пайдаланған қуаты; R_I – оның ішкі кедергісі.

Тұрақты токты және кернеуді өлшеу үшін шунтты не қосымша кедергісі бар магнитоэлектрлік жүйедегі аспаптар қолданады. Ал, айнымалы ток пен кернеуді өлшеу үшін электромагниттік және электродинамикалық жүйелердегі аспаптар қолданады. Қуатты өлшеудің ең оңайы электродинамикалық өлшеуіш механизмнің негізінде жасалған ваттметрмен өлшеу (10.1 сурет).

10.1 Сурет – Ваттметрді қосу сұлбасы

Қуатты өлшегенде ваттметрдің шкаласының теңдеуі мына түрде болады: -тұрақты ток үшін

 – айнымалы токта

мұндағы пропорциялық коэффициент.

Мұндағы I_H, U_H - номиналдық ток пен кернеу;

Бір ваттметр әдісі екіжелілі тұрақты токтың қуатын өлшеуге, бірфазалық айнымалы токтың активтік қуатын өлшеуге арналған. Симметриялық жүктелген 3 фазалық 3 не 4 сымды жүйелердің активті қуатын өлшеу 10.2 суретте келтірілген.

10.2 Сурет – Бір ваттметрлік әдіс. Симметриялық жүктелген желілердің активтік қуатын өлшеу: а) 3 фазалы 4 сымды электр желісі; б) 3 фазалы 3 сымды электр желісі

Симметриялық жүктелген кезде қуат барлық фазаларда бірдей, сондықтан, көбінесе қуатты бір фазада өлшеп алады да, одан кейін алынған нәтижені 3 ке көбейтеді. Не 3 ке көбейту аспаптың шкаласын өлшемдеу кезінде ескеріледі. 3 сымды жүйеде ваттметрдің кернеулік тізбегін қосымша кедергі R₀ арқылы қосу үшін әдейі жасанды нолдік точка жасалады (10.2 б сурет).

Жүктеменің толық не жартылай ассиметриялық қосылу кезінде қуатты өлшеу үшін 3 ваттметрлік әдіс қолданады. Бұл әдіс симметриялы не симметриясыз жүктелген 3 фазалық желілерде активтік қуатты өлшеу үшін арналған.

3 фазалық желілердің толық активтік қуаты 3 фазаның қуаттарының қосындысына тең

.            (10.6)

Бұл қуатты табу үшін әр фазада қуатты 3 ваттметрмен бір кезде өлшейді (10.3 сурет). Бұл жағдайда ваттметрлерді бірден, не жартылай жанамалы не толық жанамалы ретінде қосуға болады.

10.3 Сурет – 3 ваттметрлік әдіс. Қалай болса солай жүктемеленген электр тораптарының активтік қуатын өлшеу

10.4 Сурет – Арон сұлбасы: а) 2 ваттметрлік әдіспен активтік қуатты өлшеу; б) қуаттық коэффициенттің өлшенген қуаттарға қатысы P₁/P₂

Активтік қуат былай табылады.

.                            (10.7)

Мұндағы ₁ – PW₁ ваттметрдің көрсеткіші (бөліс саны);

Симметриялық жүктелген торапта Арон сұлбасы арқылы активтік екі қуатты өлшегеннен кейін, қуаттың коэффициентін табуға болады:

не 10.4 б-дағы диаграмма арқылы табылады. Барлық кезде Р₁ и Р₂ таңбаларын ескеру керек.

Кернеудің датчигі үлгілі кедергімен токты бөлуден тұрады. Токтың датчигі токты кернеуге түрлендіргіш электрондық трансформатордан тұрады. Одан кейін бұл сигналдардың мәні көбейтіліп бір біріне лездік қуат табылады. Бұл қуат интегралдық «қуат-жиілік» түрлендіргішке келеді. Бұл түрлендіргіштер ресейдің өндірістерінде шығарылады.

Егер электрондық сағыныштың оңай түрін алсақ, тек қана импульстарды санау керек болса, не ақпаратты дисплейге шығару керек болса, не авария болған кезге қорғау керек болса, бұл жүйе MOTOROLA ФИРМАСЫНЫҢ МС68НС05К11 микроконтроллерінің арқасында жасауға болады.

11 №11 – дәріс. Электрлік энергияның шығынын өлшеу

1.   Электромеханикалық санағыштың жұмыс істеу принципі және оның өлшеу қателігін табу.

2.   фазалық және 3 фазалық санағыштарды электрлік желіге қосу схемалары.

3.   Электрондық санағыштар және олардың артықшылықтары.

Дәрістің мақсаты: электрлік энергияны санағыштардың жұмыс істеу принципін игеру және оларды электрлік желілерге қоса білу.

Энергияның шығыны деп электр пайдаланушыларға белгілі бір уақытта (сағ., сөтке, ай, жыл,) берілген қосынды қуатты айтады. Ол былайша жазылады

Электрэнергияның шығынын әлбетте электрсанағыш арқылы өлшейді. Олар электрмеханикалық,электрондық не сандық түрде болады.

Электрмеханикалық санағыш интегралдық аспап болып индукциялық жүйеге жатады. Ол жылжымалы және жылжымалы емес бөліктерден тұрады. Оның жылжымалы емес бөлігі екі электрмагниттен тұрады: біреуі токтық, біреуі айналдырма момент алуға арналған кернеулік. Тұрақты магнит қарама-қарсы момент алу үшін қолданады. Санағыштың жылжымалы бөлігі алюминиден жасалған дөңгелектен тұрады. Ол дөңгелектің диаметрі 90 мм, қалыңдығы 1,2-1,5 мм, дөңгелек алюминийден жасалған оське бекітіледі.

Электрмагниттер – орамасы бар электротехникалық болаттан тұратын магниттік жүйелер. Токтық ораманың сымдары санағыштың номиналдық тоғына байланысты жуандау келеді. Оның орам саны да аз, электр желісімен бір тізбекке қосылады. Кернеулік орама диаметрі 0,08-0,12 мм жіңішке сымдардан жасалады, оның орамының саны 8-12 мыңнан асады және ол электр желісіне параллелдік түрде қосылады.

мұндағы К_а – конструкциялық коэффициент.

Тежеуіш момент тұрақты магниттен пайда болады

                                                         (11.3)

мұндағы  – конструкциялық коэффициент;

n – дөңгелектік жылдамдығы.

Орнықты болған кезде, энергияның шығынын былайша жазуға болады

.                                                             (11.4)

мұндағы N – дөңгелектің толық айналу саны;

С_Н – санағыштың номиналдық тұрақтысы, Вт.С/айналым.

Санағыштың номиналдық тұрақтысы С_z беріліс санымен табылады. Беріліс сан С_z электрлік санағыштың дөңгелегінің өлшем бірлігіне тең айналым саны. Әр электр санағыштың бетінде "1кВт·сағ = С_z  айналым" деген жазу бар. Ол С_z 1кВт·сағ кететін айналым саны деген, тағы да айтқанда, көрсеткіштің 1кВт·сағ өзгергендегі айналымның саны. Санағыштың номинальдық тұрақтысының мәнін нормалағанда сандық қатардың мүшелерін, не ондық; не еселік бөліктерін алады. Мысалы: 120,150;  187,5, 240; 300;  375,480;  600;  750;  960 сияқты С_z білгеннен кейін С_Н табуға болады

Санағыштарға келесі метрологиялық сипаттамалар бекітілген: номиналдық кернеу – бұл кернеу санағыштың параметрлерін нормалағандағы басты кернеу. Ол 1 фазалық санағыштарға 127 және 220В тең, ал 3 фазалық санағыштарға 127,220,380 В тен. Кей кезде, ол 100 В тең, егер кернеулік орамаға өлшеуіш трансформаторды қоссақ; номиналдық ток - бұл ток санағыштың параметрлерін нормалаудың негізі болып саналады. Ол 1 не 3 фазалық санағыштарда 5 не 10А тең; басты қателік – бұл қателік белгілі жүктемеде санағыштың электр энергиясын өлшегендегі салыстырмалы қателігі

мұнда - шындық тұрақты, оны ваттметр мен секундомермен өлшейді:

Мұндағы:  – t cек. уақытында санағыштың дөңгелегінің айналымының бүтін саны;

Санағыштың дөңгелегінің айналым санын оның шетіне салынған қара таңба арқылы білеміз. Ол таңба санағыштың қаптамасындағы орналасқан көрсету әйнегінде көрінеді. Аспаптың қалқаншасы көрсету әйнегіне жақын орналасады, онда санағыштың дөңгелегі мен санауыш механизімінің санды барабаны көрінеді. Қалқаншаға санағыштың паспорттық белгілері жазылған: беріліс саны, ГОСтың номері, зауыттық номері, жасалған жылы т.б. Санағыштың қаптамасының төмен жағында оны электр желісіне қосуға арналған қыспақтар орналасқан (11.1 сурет).

11.1 Сурет – Санағыштың жалпы көрінісі

Санағыштарды жеке жасалған сұлбалар арқылы қосады (11.2 сурет)

11.2 Сурет – Санағышты қосудың электрлік сұлбасы

11.3 Сурет – 3 фазалық санағышты қосу сұлбасы

11.4 Сурет – 3 фазалық санағышты жоғары кернеулі РУ қосу

Қазіргі кезде электр энергиясының шығынын өлшеу үшін электрондық санағыштар қолданады. Соның бірі көпфункциалық микропроцессорлық электрондық санағыш "Альфа".

Олар келесі жағдайларды қамтамасыз етеді:

а)          0,2 және 0,5 дәлдік класпен 4 нарықтық зонада эл. шығынын өлшеу;

б)         Активтік және реактивтік энергиялар мен қуаттарды екі бағытта өлшеу;

в)          Ертеңгі және кешкі сағаттардағы қуаттың максималдық шамасын өлшеу;

г)          Жүктеменің графигін жазу және санағыштың жанында сақтау;

д)         Өлшеудің нәтижелерін сандық байланыс каналдарға жіберу.

Егер элементтік базаны және ақпаратты өңдеу алгоритімін керекті түрде алса электрондық санағыштардың дәлдік класы өте жоғары болу мүмкін. Олардың арқасында статистикалық зерттеулер жүргізуге болады: жүктеменің пайдаланатын орташа қуатын және оның дисперсиясына жиналған энергия туралы ақпаратты сақтау. Олар электрмеханикалық санағыштарға қарағанда жеңіл, көлемі аз, онан кейін сандық дисплейді қолданғаннан кейін көрсеткішті байқау пайдаланушыларға оңтайлы (11.5 сурет).

11.5 Сурет – Электрондық санағыштың жалпы көрінісі

12 №12 – дәріс. Кернеу мен токтың жиілік пен уақыттық параметрлерін өлшеу

1.     Резонанстық принциптегі жиілікті өлшеуіштер.

2.     Электрон-цифрлық принципке негізделген жиілікті өлшеуіштер.

3.     Периодометрдің жұмыс істеу принципі.

4.     Жиілікті және периодты өлшегенде туатын қателіктер.

Дәрістің мақсаты: айнымалы тоқтың жиілігін және периодын өлшеу принциптерін игеру және туатын өлшеудің қателіктерін таба білу.

Жиілікті өлшеу дегеніміз айнымалы токтың не кернеудің 1 секундтағы периодының санын табу. Жиілікті өлшеу үшін дірілдегіш(вибрациялық) өлшеуіш механизмдер, резонанстық әдіс, жиіліктерді салыстыру әдісі, электрондық санағыштар не көпірлік схемалар қолданылады. Резонанстық жиілікөлшеуіш- дірілдегіш өлшеуіш механизмдердің бір түрі (12.1 сурет).

12.1 Сурет – Резонанстық жиілік өлшеуіш: а) құрылғы: 1) – қыздырғыш орама (электрмагнит); 2) – металдан жасалған якорь (өзекше); 3) – болаттан жасалған тілшіктердің қатары; 4) – конструкцияның ұстап тұрғыш элементі; б) аспаптың шкаласы.

Тілшіктер қатары мен магниттен жасалған өзекше бір табанға бекітілген. Сондықтан өзекше электрмагнитке анда-санда тартылғанда бұл импульс табан арқылы тілшіктерге беріледі. Ал тілшіктер әртүрлі қатаңдығы бар болаттан жасалған тіліктерге орналасқан, сондықтан импульстың жиілігіне байланысты резонансқа түсіп кернеудің не токтың жиілігін көрсетеді. Мұндай жиілік өлшеуіштер мотор-генераторлық қондырғыларда қолданылады.

Тарату құрылғыларында (РУ) жиілік электрмагниттік жүйеде істейтін логометрлер арқылы өлшенеді (12.2 сурет).

12.2 Сурет. Электрмагниттік жүйедегі жиілік өлшеуіш:

а) өлшеуіш схема; б) аспаптың орауыштарындағы токтар

Логометрдің көрсеткіші токтардың бір-біріне қатынасымен табылады

α=f(I₂/I₁).                                                    (12.1)

Айнымалы токтың не кернеудің жиілігін не периодын білу үшін абсолюттік әдіс қолданылады. Бұл әдіс электрон-цифрлық принципке негізделген. Осы принципті 12.3 суретте көрсетілген кернеудің уақыттық диаграммасына сүйене отырып қарастырайық.span>

12.3 Сурет – Кернеудің жиілік өлшеуіштегі  уақыттық диаграммалары

Жиілікөлшеуіштің сұлбасында басты мәселе санау уақытын белгілеу. Сонда осы уақытта толтырылға импульстардың саны

N=T_cy/T_x=T_cyf_x.                                                   (12.2)

Осыдан белгісіз жиілікті табамыз

f_x=N/T_cy.                                                                                                       (12.3)

Жиілікті өлшеудің салыстырмалы қателігін (12.3) өрнекті логарифмдеу мен дифференциалдау арқылы табамыз

.                        (12.4)

Мұндағы  – абсолюттік қателік, Гц;

Есептеуге оңтайлы болу үшін максималдық салыстырмалы қателіктің формуласын қолданады

(12.2) ескерсек

Мұнда δ_с=(2…5)(10^-7…10^-9) – санау уақытының салыстырмалы тұрақсыздығы (нестабильность).

(12.5) өрнектен абсолюттік қателіктің формуласын алуға болады

,                            (12.7)

Жиілігі f_x=50 Гц өлшегенде (12.5) және (12.6) формулалардың 1 мүшелері 2 мүшелеріне қарағанда аз болғандықтан, оларды елемеуге болады:

Жиіліктің 0,2 Гц-тей тербелісін өлшеу үшін санау уақытын максимальдық түрде алу керек

Егер Т_су=10 с алсақ , онда Δ_max=0,1 Гц болады. Бірақ, бұл жағдайда өлшейтін уақыт созылады, сондықтан жиіліктің 1 с тербелуін бақылау қиын.

12.4 Сурет – Периодометрдің уақыттық диаграммалары

Периодометрде де жиілікөлшеуіш сияқты кернеудің уақыттық өзгеруі импульстар қатарына түрлендіріледі. Мұндағы айырмашылық санау уақыт Т_су іздейтін периодқа Т_х тең болады. Осы уақыт аралық импульстік қоздырғыштан қысқа импульстермен толтырылады. Бұл импульстер тактылық жиілікпен (толтыру жиілігі) беріледі. Кей кезде оларды уақыттық таңбалар деп атайды.

Импульстердің саны мынаған тең

N=T_x/T_тж.                                                   (12.9)

(12.9) өрнектен өлшеудің максимальдық салыстырмалы қателігін табуға болады

және максимальдық абсолюттік қателік

әдетте, қысқарылған өрнектерді қолданады

Тіректі жиіліктің генераторы төртбұрышты периодикалық импульстер шығарады, олардың жиіліктері f_ТЖ=1МГц. Сондықтан уақыт таңба Т_УТ=Т_ТЖ=1мкс тең. Бұл жағдайда периодты өлшеудің абсолюттік қателігі  аспауы керек. 50 Гц жиілікті өлшегенде саналатын импульстердің санын табуға болады; егер Т_х=0,02с:

N=(0.02/10^-6)=20000 имп.