merni pretvarači vrednosti i faze struje - / 20 merni pretvarači vrednosti i faze struje symmetry...

Download Merni pretvarači vrednosti i faze struje - / 20 Merni pretvarači vrednosti i faze struje Symmetry tip SM307 SY345 • 4. avgust 2008. Odlike Primena Merni pretvara či za merenje

Post on 07-Feb-2018

223 views

Category:

Documents

7 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 1 / 20

    Merni pretvarai vrednosti i faze struje

    Symmetry tip SM307

    SY345 4. avgust 2008.

    Odlike

    Primena

    Odlike

    Merni pretvarai za merenje vrednosti, faze i izoblienja niskofrekventnih ili jednosmernih struja u opsegu od 0 A do 800 A.

    Tanost mernih pretvaraa 0,1 % vrednosti mernog signala za jednosmerne i niskofrekventne struje.

    Ugraen mera visoke tanosti sa etiri cifre. Ugraeno deset standardnih tereta otpornosti od 0,1 do 30 za struje do 1,2 A ili do 6 A.

    Primena

    Merenje struja primara i sekundara strujnog transformatora pri optereenju standardnim teretima.

    Merenje fazne grke i harmonijskih izoblienja strujnog transformatora uz prikljuenje univerzalnog brojaa i spektralnog analizatora.

    Referentni ampermetar, za prostoperiodine ili jednosmerne struje, tanosti 0,20 % prikazane vrednosti za 1 A do 800 A.

    Merenje faze struje uz prikljuenje univerzalnog brojaa. Merenje izoblienja struje uz prikljuenje spoljnih ureaja. Merenje reaktanse pri velikim strujama i naponima.

  • 2 / 20

    Slika 1. Blok ema ureaja SM307. Izlazi za merenje vrednosti struje oznaeni su sa U, a izlazi za merenje faze sa F. Ureaj SM307 prikazan je blok emom na slici 1. Ureaj ine sledei podsklopovi:

    1) tri merna pretvaraa vrednosti struje

    2) tri merna pretvaraa faze struje

    3) voltmetar jednosmernog ili prostoperiodinog napona (na emi AC-DC konvertor i 4 cif. DCV)

    4) voltmetar prostoperiodinog napona tereta (na emi V AC)

    5) standardni tereti

    6) merni pretvara temperature okoline antova.

    Kod mernih pretvaraa vrednosti struje ureaja SM307, u idealnom sluaju, trenutna vrednost napona na izlazu pretvaraa proporcionalna je trenutnoj vrednosti struje kroz ulazne prikljuke pretvaraa (uz izvestan fazni pomeraj).

    Merni pretvarai vrednosti struje i merni pretvarai faze struje koriste iste antove i ulazne prikljuke.

    Merni pretvarai faze struje daju digitalni signal koji je u fazi sa ulaznom strujom mernih pretvaraa. U idealnom sluaju, uzlazna ivica izlaznog digitalnog signala poklapa se sa prolaskom kroz nulu ivice porasta prostoperiodine ulazne struje, a silazna ivica sa prolaskom kroz nulu ivice opadanja ulazne struje.

    Veze na nultom potencijalu i napajanja prikazuje slika 2. Veze na nultom potencijalu su izolovane od kuita za sluajne (ne trajne) napone do 300 V RMS ili DC, kao i od prikljuaka za napajanje iz mree. Kuite je povezano sa prikljukom uzemljenja.

  • 3 / 20

    Slika 2. ema veza nultih prikljuaka i napajanja ureaja SM307.

    Ureaj je projektovan za upotrebu i uslove koji se mogu oekivati u metrolokoj laboratoriji ili radionici.

    Pri povezivanju mernih ureaja u merni sistem kojim se meri sa visokom tanou, potrebno je izmeu ostalog analizirati meusobno povezivanje nultih prikljuaka svakog od ureaja. Kroz provodnike koji povezuju nulte prikljuke najee ne sme da protie struja velike vrednosti. Struja kroz provodnik koji povezuje dva nulta prikljuka proizvodi pad napona na tom provodniku, koji ako se superponira mernom signalu prouzrokuje poveanje greke rezultata. Najee neodgovarajue povezivanje je povezivanje nultih prikljuaka na lokalno uzemljenje ureaja. Pri ovakvom povezivanju, kroz provodnike koji spajaju nulte prikljuke protie prevelika struja izmeu prikljuaka lokalnih uzemljenja jer izmeu lokalnih uzemljenja postoji neki napon. Dobra praksa je da se nulti prikljuci ureaja povezuju zavisno od metode merenja i ostaju neuzemljeni, ili se povezuju na uzemljenje samo na jednom mestu.

    Od svih podsklopova ureaja SM307, merni pretvarai vrednosti struje imaju najveu tanost i najiri frekventni opseg. U sluajevima kada je potrebno potpuno iskoristi metroloka svojstva pretvaraa vrednosti struje, treba koristiti spoljni voltmetar odgovarajue tanosti, linearnosti, rezolucije i frekventnog opsega.

    U narednom tekstu su date dole navedene teme.

    1) detaljni tehniki podaci podsklopova ureaja SM307

    2) primeri primene

    3) jedan mogui naina etaloniranja podsklopova ureaja SM307

    4) osnovni metroloki termini.

    Vrednosti greke date kao maksimalni moduo mogu se preraunati u standardnu mernu nesigurnost deljenjem brojem tri.

    U tekstu su primenjena sledea obeleavanja: AC oznaava naizmenini, DC jednosmerni, RMS oznaava efektivnu vrednost veliine, NC oznaava nepovezano, oznaka % i. oznaava procente od prikazivane vrednosti.

  • 4 / 20

    1 Detaljni tehniki podaci podsklopova ureaja SM307

    1.1 Merni pretvarai vrednosti struje

    Pregled metrolokih svojstava pretvaraa vrednosti struje dat je u tabeli 1.

    U idealnom sluaju, trenutna vrednost napona na izlazu pretvaraa proporcionalna je trenutnoj vrednosti struje kroz ulazne prikljuke pretvaraa (uz izvestan fazni pomeraj). Zato izmeu efektivne vrednosti napona na izlazu pretvaraa, Uout , i efektivne vrednosti struje kroz ulazne prikljuke pretvaraa, Iin , postoji veza data obrascima (1).

    Uout = S Iin ili Iin = Uout / S

    Veliina S su konstante koje predstavljaju osetljivost mernih pretvaraa, i imaju sledee

    nazivne vrednosti: - za pretvara do 800 A, S = 1 mV/A - za pretvara do 80 A, S = 10 mV/A - za pretvara do 10 A, S = 100 mV/A.

    Na naponski izlaz svakog od pretvaraa moe se preklopnikom ukljuiti ulaz ugraenog voltmetra. Takoe se na BNC konektore na prednjoj ploi, ili pomoni BNC konektor na zadnjoj ploi, moe ukljuiti spoljni voltmetar, DAQ, osciloskop, spektralni analizator... Prikljueni instrument treba da bude sa galvanski izolovanim ili diferencijalnim ulazom. Spoljni cilindar BNC konektora je priblino, ali ne tano, na potencijalu 0 V. Izlazna otpornost pretvaraa je 10 1 %.

    Maksimalna dozvoljena ulazna struja anta za struju do 800 A zavisi od frekvencije ulazne struje i data je dijagramom na slici 3 i priblino u tabeli 1. Kod ostala dva anta maksimalna ulazna struja ne zavisi od frekvencije.

    Meusobna presluavanja mernih pretvaraa su zanemarljiva pri struji frekvencije 50 Hz.

    Temperatura svakog od antova, , u stacionarnom stanju zavisi od njegove snage disipacije, P, termike otpornosti anta prema okolini, Rth., i temperature okoline anta, O , a data je obrascem (2).

    = O + Rth. P

    Termike otpornosti antova prema okolini su sledee: - za ant do 800 A, Rth. < 0,3 K/ W - za ant do 80 A, Rth. < 3 K/ W - za ant do 10 A, Rth. < 3 K/ W.

    Za vrednost temperature okoline, O , uzima se temperatura koju daje ugraeni merni pretvara temperature okoline antova.

    Maksimalna dozvoljena temperatura ugraenih antova je 125 C.

    Slika 3. ant za struju do 800 A: maksimalna dozvoljena ulazna struja (RMS), Iin max, i priblina vrednost napona na prikljucima pri toj struji, Uin max.

    (1)

    (2)

  • 5 / 20

    Tabela 1. Metroloka svojstva pretvaraa vrednosti i faze struje, pri temperaturi ambijenta 23 C.

    Merni pretvara

    Frekvencija ulazne struje

    Merni opseg, RMS ili DC

    Moduo impedanse izmeu ulaznih prikljuaka

    Greke 1) osetljivosti pretvaraa za vrednost struje, maksimalne vrednosti, moduli

    Greke 1) 3) izlaznog signala pretvaraa za merenje faze, maksimalne vrednosti, moduli

    Greka Temperaturna nestabilnost

    Nestabilnost usled starenja, za 1000 h 2)

    Najnepovoljnija apsolutna greka faze

    Greka Temperaturna nestabilnost

    Nestabilnost usled starenja, za 1000 h 4)

    1 800 A

    0 Hz (DC) 800 do +800 A 156

    0,10 % i.

    10 106 i. /K + 20 mA/K

    0,03 % i.

    - -

    > 0 Hz do 50 Hz 0 do 800 A 156 .. 162

    12 106 i. /K

    0,050 0,35' = 0,10 mrad 0,00' /K = 0,00 mrad/K

    0,00' = 0,00 mrad

    > 50 Hz do 300 Hz 0 do 700 A 162 .. 290 0,30 2,1' = 6,1 mrad 0,02' = 0,006 mrad

    > 300 Hz do 1 kHz 0 do 440 A 290 .. 800 0,50 % i.

    1,0 7,0' = 2,0 mrad 0,05' = 0,015 mrad

    > 1 kHz do 3 kHz 0 do 290 A 800 .. 2,2 m 2,0 20' = 5,8 mrad 0,01' /K = 0,003 mrad/K

    0,15' = 0,044 mrad

    > 3 kHz do 12 kHz 0 do 240 A 2,2 m .. 8,5 m 1,0 % i. 10 1,0 = 17 mrad 0,03' /K = 0,009 mrad/K

    0,50' = 0,15 mrad

    2 80 A

    0 Hz (DC) 80 do +80 A

    1,5 m 0,10 % i.

    14 106 i. /K + 2 mA/K

    0,03 % i.

    - -

    > 0 Hz do 150 Hz

    0 do 80 A 14 106 i. /K

    0,20 1,0' = 0,29 mrad 0,00' /K = 0,00 mrad/K

    0,02' = 0,006 mrad

    > 150 Hz do 1,5 kHz 0,50 % i. 2,0 10' = 2,9 mrad 0,05' = 0,015 mrad

    > 1,5 kHz do 12 kHz 1,5 m .. 5,0 m 2,5 % i. 10 1,0 = 17 mrad 0,03' /K = 0,009 mrad/K

    0,50' = 0,15 mrad

    3 10 A

    0 Hz (DC) 10 do +10 A

    111 m .. 112 m 5)

    0,10 % i.

    10 106 i. /K + 20 A/K

    0,03 % i.

    - -

    > 0 Hz do 300 Hz

    0 do 10 A 10 106 i. /K

    0,30 7,0' = 2,0 mrad

    0,00' /K = 0,00 mrad/K

    0,00' = 0,00 mrad

    > 300 Hz do 1 kHz 1,0

    > 1 kHz do 3 kHz 3,0 20' = 5,8 mrad

    > 3 kHz do 10 kHz 10 1 = 17 mrad

    > 10 kHz do 30 kHz 112 m .. 116 m 5) 20 3 = 52 mrad 0,02' = 0,006 mrad

    > 30 kHz do 200 kHz 116 m .. 250 m 5) 30 20 = 0,35 rad 0,016' /K = 0,005 mrad/K

    0,27' = 0,078 mrad

    1) Podaci obuhvataju i greku od najveeg mogueg samozagrevanja. 2) Nestabilnost u tabeli je za puno optereenje, maksimalno prvih 1000 h, zatim manje. Pod punim optereenjem, tipino prvih 1000 h, 0,01 % i., zatim manje. Bez optereenja, tipino, 0,001 % i. /godina. 3) Greke izlaznog signala za merenje faze date su za opsege struja 1) 80 do 800 A, 2) 8 do 80 A i 3) 0,8 do 10 A. 4) Maksimalno prvih 1000 h, zatim manje. 5) Mereno izmeu banana utinica: 0 V i 10 A.

  • 6 / 20

    1.2 Merni pretvarai faze struje

    Pregled metrolokih svo