46
Теплофизические измерения
AT, К
Рис. 2. Термограммы, полученные методом ДТА, процессов плавления и кристаллизации образца полиэтиленоксида до 1 и после 2, 3 воздействия на образец слабого магнитного поля
Для измерения температуры используется четырехка-нальный АЦП типа AD7811 фирмы Analog Devices. Температурные датчики 12 представляют собой кремниевые биполярные транзисторы КТ3102. Они включены в схемы, обеспечивающие преобразование температуры в напряжение. Нагрев (охлаждение) образцов осуществляется в рабочем диапазоне температур с линейной скоростью 1; 3 и 5 °С в минуту, которая может задаваться программно. Измерение температур образцов осуществляется с точностью 0,1 °С во всем рабочем диапазоне.
Комплекс питается переменным током от однофазной сети напряжением 220 В, частотой 50 Гц. Максимальная потребляемая мощность в режиме нагрева (охлаждения) 100 Вт.
Программное обеспечение создано в среде BORLAND TURBOPASCAL 7.0 с использованием встроенного ассемблера.
На рис. 2 в качестве примера приведены термограммы, полученные методом ДТА, процессов плавления и кристаллизации образца полиэтиленоксида до и после воздействия на образец слабого магнитного поля. Отображение на экране в реальном времени позволяют визуально контролировать весь измерительный процесс.
Л и т е р а т у р а
1. Цахман Г. // Химия и технология полимеров. — 1966. — № 5. — С. 3.
2. Флори П. Статистическая механика цепных молекул. — М.: Мир. — 1971.
3. Бернштейн В. А., Егоров В. М. Дифференциальная сканирующая калориметрия в физикохимии полимеров. — Л.: Химия. — 1990.
Дата одобрения 22.06.2005 г.
Рассмотрен принцип построения средств калибровки измерительных трансформаторов напряжения, обеспечивающий возможность определения коэффициентов трансформации измерительных трансформаторов напряжения в расширенном диапазоне частот.
Ключевые слова: калибровка, измерительный трансформатор напряжения, диапазон частот.
The principle of construction of means for calibration of measuring transformers of voltage, providing an opportunity to determine transformation coefficients of measuring transformers of voltage in the expanded range of frequencies is considered.
Key words: calibration, measuring transformer of voltage, range of frequencies.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ
53.089.68
Способ калибровки измерительных трансформаторов напряжения в расширенном
диапазоне частот
Д. И. НЕФЕДЬЕВ
Основная цель работ в области метрологического обеспечения электрических измерений в электроэнергетике состоит в обеспечении единства измерений, повышении дос-
товерности учета электроэнергии, а также измерении показателей качества электроэнергии при ее производстве, распределении и потреблении.
Действующие в настоящее время методические указания [1] по контролю качества электроэнергии предусматривают использование стандартных измерительных трансформаторов тока и напряжения, предназначенных для учета электроэнергии на промышленной частоте. Погрешности измерительных трансформаторов тока и напряжения, используемых как для учета электроэнергии, так и для измерений показателей качества электроэнергии нормируются при частоте 50 ± 0,5 Гц и коэффициенте гармоник не более 5 % [2]. Однако ГОСТ 13109—97 [3] устанавливает допускаемые значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения 8 и 6 % соответственно для сетей 6—20 и 35 кВ. Дополнительные погрешности измерений электроэнергии, обусловленные искажением синусоидальности кривой напряжения, для этих условий применения измерительных трансформаторов тока и напряжения не нормируются и в условиях эксплуатации остаются неизвестными. Диапазон частот, который приходится учитывать в энергетических системах, находится в пределах 100—2000 Гц, т. е. требуется учитывать от 2 до 40 гармоник.
Исходя из этого возникает задача разработки таких средств калибровки измерительных трансформаторов напряжения, которые позволяли бы определять коэффициенты трансформации поверяемых трансформаторов на частотах, отличных от 50 Гц.
Устройство для калибровки измерительных трансформаторов напряжения (рисунок), разработанное с целью контроля их метрологических характеристик в диапазоне частот 50—2000 Гц в процессе эксплуатации, содержит высоковольтный генератор сигналов звуковой частоты G1, емкостный делитель напряжения ис, компаратор токов РЫ, нулевой индикатор РН, высоковольтный РА1 и низковольтный РА2 компенсационные измерительные блоки и двухрядный потенциометр постоянного тока ЯР. Емкостный делитель напряжения ис, компаратор токов РЫ и нулевой индикатор РН структурно входят в состав установки для поверки высоковольтных измерительных трансформаторов напряжения УПТН-1. Высоковольтный компенсационный измерительный блок содержит диод У01, конденсатор С1, гальванометр HG1, делитель постоянного напряжения, состоящий из высоковольтного плеча и выходного (низковольтного) плеча Я2, и источник постоянного напряжения G2. Низковольтный компенсационный измерительный блок содержит диод У02, конденсатор С2, гальванометр HG2, делитель постоянного напряжения, состоящий из высоковольтного плеча Я3 и выходного (низковольтного) плеча Я4, и источник постоянного напряжения G3. Выходные плечи Я2, Я4 делителей постоянного напряжения подключены соответственно к зажимам XI первого ряда и Х2 второго ряда двухрядного потенциометра постоянного тока ЯР.
Работа устройства для калибровки измерительных трансформаторов напряжения заключается в следующем.
На первом этапе измерений определяют коэффициент трансформации измерительного трансформатора напряжения на частоте 50 Гц и выполняют следующие операции. От высоковольтного генератора сигналов звуковой частоты G1 на схему подают напряжение, равное номинальному первичному напряжению измерительного трансформатора напряжения ТУх, частотой 50 Гц. Коэффициент трансформации определяют при помощи емкостного делителя напряжения ис, компаратора токов РЫ и нулевого индикатора РН по методике, приведенной в [4] и руководстве по эксплуатации установки УПТН-1. Затем измеряют первичное и вторич-
РА2
Схема устройства для калибровки измерительных трансформаторов напряжения
ное напряжения измерительного трансформатора напряжения ТУх при помощи компенсационных измерительных блоков. Напряжения с первичной и вторичной обмоток измерительного трансформатора через диоды УЭ1, У02 поступают на конденсаторы с1, с2. Введением компенсирующего напряжения от источников постоянного напряжения G2, G3 достигается нулевое (минимальное) значение тока через гальванометры HG1, HG2. Компенсирующее напряжение измеряют при помощи делителей Я1, Я2 и Я3, Я4 и двухрядного потенциометра постоянного тока ЯР. Коэффициенты деления делителей постоянного напряжения подбирают таким образом, чтобы отсчеты показаний по первому и второму рядам двухрядного потенциометра обеспечивали требуемую точность измерения.
Коэффициент трансформации измерительного трансформатора напряжения ТУх на частоте 50 Гц
ив2 _ иXI -1 п1
к _ и± _ ив2___
к50 и ив з их2 -1 П2 ,
(1)
где Ц, и2 — соответственно первичное и вторичное напряжения измерительного трансформатора напряжения ТУх; UG2, иG3 — компенсационные напряжения, подаваемые соответственно от источников постоянного напряжения G2 и G3; иХ1, иХ2 — показания соответственно первого и второго рядов двухрядного потенциометра постоянного тока ЯР; п1,
п2 — коэффициенты деления соответственно делителей постоянного напряжения R1, R2 и R3, R4.
На втором этапе измерений определяют коэффициент трансформации измерительного трансформатора напряжения ТУх на частоте выше 50 Гц и выполняют следующие операции. Отключают измерительную цепь, образованную емкостным делителем напряжения ис, компаратором токов РЫ и нулевым индикатором РН. От высоковольтного генератора сигналов звуковой частоты G1 на схему подают напряжение, равное номинальному первичному напряжению измерительного трансформатора напряжения ТУх, частотой выше 50 Гц, например 1000 Гц. Коэффициент трансформации определяют при помощи компенсационных измерительных блоков РА1, РЛ2.
Коэффициент трансформации измерительного трансформатора напряжения ТУх на частоте 1000 Гц
_ UX1 - 2 n1 1000 _ Ux2 - 2 n2 .
Kinnn _
(2)
Решая совместно уравнения (1) и (2), после несложных промежуточных преобразований получаем
„ UX1 - 2 UX2 - 2 „
Kl000 _ -0X1-2 UX2~2Ks0 .
(3)
В настоящее время создан макетный образец устройства для калибровки измерительных трансформаторов напряжения классов напряжения 6 и 10 кВ в диапазоне частот 50—2000 Гц.
Погрешность измерения коэффициентов трансформации измерительных трансформаторов напряжения в указанном диапазоне частот в данном случае обусловлена влиянием следующих величин:
погрешностей, вносимых установкой для поверки высоковольтных измерительных трансформаторов напряжения УПТН-1 (класс точности 0,1) и двухрядным потенциометром постоянного тока Р348 (класс точности 0,002);
погрешностей, обусловленных нестабильностью характеристик высоковольтного генератора сигналов звуковой частоты и источников постоянного напряжения; а также неточностью уравновешивания гальванометров М2031/1-М1.
Погрешности, вносимые установкой УПТН-1 и двухрядным потенциометром постоянного тока Р348, являются систематическими, тогда как остальные составляющие погрешности измерения коэффициента трансформации измерительных трансформаторов напряжения имеют случайный характер. В качестве высоковольтного генератора сигналов звуковой частоты и источников постоянного напряжения в данном случае применены нестандартизованные источники напряжения с кратковременной нестабильностью не более 0,01 % за время проведения измерений, вследствие чего этими составляющими погрешности можно пренебречь.
Проведенный теоретический анализ показывает, что суммарная погрешность измерения коэффициентов трансформации указанных приборов в диапазоне частот 50—2000 Гц определяется в основном погрешностью установки УПТН-1 и не превышает 0,1 %.
Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает возможность проведения калибровки измерительных трансформаторов напряжения в расширенном диапазоне частот.
Л
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.