Оборудование и принадлежности

Для проведения лабораторной работы используются:

• измеритель ПКЭ «Ресурс-UF2M» с комплектом принадлежностей;

• с

  

  

  Рис. 1.2. Измеритель ПКЭ «Ресурс-UF2M» с набором принадлежностей

  тационарный компьютер или ноутбук с установленным программным обеспечением Ресурс UF2Plus;

• лабораторный стенд защит трансформатора в аудитории В-212.

Внешний вид измерителя ПКЭ «Ресурс-UF2M» представлен на рис. 1.2.

Прибор «Ресурс-UF2M» обеспечивает измерение ПКЭ по ГОСТ 13109-97, а также параметров тока, мощности и энергии в однофазных и трёхфазных сетях. Прибор производит сохранение в архиве результатов измерений и параметров, заданных пользователем, и выполняет оценку соответствия ПКЭ установленным требованиям ГОСТ 13109-97. Прибор может использоваться для определения погрешностей счетчиков электроэнергии класса точности 0,5 и грубее. Результаты измерений могут храниться во внутренней памяти прибора (с усреднением за 1 мин) либо на съёмном USB flash-диске (с усреднением за 0,16 с, 3 с или 1 мин), подключаемом к прибору. Для связи с компьютером измеритель ПКЭ оснащён интерфейсами RS-232 и RS-485.

Прибор «Ресурс-UF2M» имеет измерительные входы напряжения – универсальный четырехканальный вход (А, В, С, N) для прямого или трансформаторного включения – и тока – четырехканальные входы (А, В, С, N) для подключения токоизмерительных клещей с номинальным измеряемым током 5 А или для включения в разрыв токовой цепи с номинальным током 1 А или 5 А.

Прибор хранит результаты измерений ПКЭ до 120 суток (интегральные показатели), с временем измерения 1 мин – до 7 суток.

Для работы измерителя ПКЭ необходимо питающее напряжение в диапазоне от 85 до 265 В, частотой от 45 до 55 Гц, поданное на прибор по отдельному входу. Возможна организация питания от измеряемого напряжения. Потребляемая прибором мощность составляет не более 20 ВА.

Методика и техника эксперимента

В

Рис. 1.3. Подключение измерителя ПКЭ «Ресурс-UF2M» к лабораторному стенду

ходе работы выполняется измерение кондуктивных ЭМП в цепях питания переменного тока лабораторного стенда защит трансформатора в аудитории В-212. Номинальное (линейное) напряжение первичной обмотки трансформатора стенда равно 220 В. Помехи фиксируются с помощью измерителя ПКЭ «Ресурс-UF2M». Схема подключения измерителя к цепям переменного тока и напряжения стенда приведена на рис. 1.3.

После проведения кратковременных измерений данные с прибора считываются при помощи программного обеспечения Ресурс UF2Plus, установленного на стационарном ПК или ноутбуке.

Требования техники безопасности

Запрещается самостоятельно включать стенды и прибор до проверки схемы преподавателем. После окончания лабораторной работы необходимо отключить стенд и прибор, разобрать схему и привести рабочее место в порядок.

Порядок выполнения работы

1. Открыть кейс с измерителем ПКЭ «Ресурс-UF2M». Извлечь прибор, подключить к нему кабель питания 220 В, установить прибор в удобном для измерения месте.

2. Подключить провода для измерения напряжения к разъёмам с задней стороны прибора, соблюдая цветовую маркировку на проводниках и приборе. Подключить токоизмерительные клещи к коаксиальным разъёмам с задней стороны прибора в соответствии с указанной на них маркировкой фаз (A, B, C, N).

3. После проверки правильности подключения проводников и токоизмерительных клещей к прибору преподаватель подключает измеритель ПКЭ к стенду, на котором будут проводиться измерения, и подаёт питание на прибор.

4. После включения и завершения самотестирования прибора на его экране появится один из трёх пунктов верхнего уровня меню: «ПАРАМЕТРЫ», «ДАННЫЕ» или «ПРОТОКОЛ». Перемещение между пунктами меню выполняется с помощью кнопок клавиатуры вверх (↑) и вниз (↓) на передней панели прибора. Передвижение по меню – циклическое. Переход в меню более низкого уровня, редактирование параметра и сохранение его нового значения осуществляется нажатием на кнопку Set. Возврат на верхний уровень меню, отказ от редактирования и сохранения параметра выполняется нажатием на кнопку Esc. Кнопки влево (←) и вправо (→) задействуются лишь в некоторых особых пунктах меню.

Перед началом новых измерений необходимо выполнить очистку старых показаний во внутренней памяти прибора. Для этого нужно войти в меню «ПАРАМЕТРЫ», среди элементов данного меню найти «УПРАВЛЕНИЕ», а в нём – пункт «ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ». Для выполнения очистки следует нажать кнопку Set, после чего подстрочный курсор в нижней строке экрана переместится из крайнего правого положения влево и будет мигать. Затем с помощью кнопок (↑) или (↓) выбрать пункт меню «ОЧИСТКА» и нажать Set. После завершения очистки прибор будет готов к запуску и записи новых измерений.

5. Убедиться в том, что в меню «ПАРАМЕТРЫ – НАПРЯЖЕНИЕ – ПОДКЛЮЧЕНИЕ» установлено значение «3Ф/4ПР», а в меню «ПАРАМЕТРЫ – ТОК – ИЗМЕР. ВХОДЫ I» задано «A B C».

6. Необходимо настроить прибор для непосредственного подключения в цепи напряжения электроустановки (без применения трансформаторов напряжения) и для измерения тока с помощью пятиамперных токовых клещей с коэффициентом 1:1. Для этого в меню «ПАРАМЕТРЫ – НАПРЯЖЕНИЕ – ВХОД U» с помощью операций, аналогичных вышеописанным, выбрать тип входа «ПРЯМОЙ». В меню «ПАРАМЕТРЫ – ТОК – ВХОД I» выбрать тип входа «Т. К. 5 А». В пунктах меню «ПАРАМЕТРЫ – ТОК – ПЕРВИЧНЫЙ ТОК» и «ПАРАМЕТРЫ – ТОК – ПЕРВИЧНЫЙ ТОК IN» выбрать ток 5 А.

7. Для корректного расчёта прибором ПКЭ необходимо задать номинальное фазное напряжение электроустановки, к которой подключается измеритель. Для этого необходимо войти в меню прибора «ПАРАМЕТРЫ – НАПРЯЖЕНИЕ – U ФАЗНОЕ – Ф НОМИНАЛ» и вместо 220 В, установленных по умолчанию, задать значение 127 В (установка нового значения занимает несколько минут).

8. Преподаватель подаёт напряжение на стенд и включает его. Последовательными нажатиями кнопки F1 на приборе можно проконтролировать величины действующих значений фазных и линейных напряжений, на которые включен прибор, а также действующих значений линейных токов и их фаз относительно одноимённых фазных напряжений. По фазам токов можно убедиться в правильности фазировки токоизмерительных клещей. С помощью последовательных нажатий на кнопку F2 можно просмотреть величины активной мощности и коэффициента мощности для каждой из фаз нагрузки и в сумме для трёх фаз.

9. В меню прибора «ПАРАМЕТРЫ – УПРАВЛЕНИЕ – РАБОТА ПРИБОРА» выбрать режим «ПУСК» и сохранить его нажатием на клавишу Set. После этого прибор запущен и ведёт запись ПКЭ во внутреннюю память.

10. Провести измерения ПКЭ в течение 10-15 минут.

11. С помощью кабеля из комплекта измерителя ПКЭ подключить прибор «Ресурс-UF2M» через интерфейс RS-232 к разъёму USB стационарного компьютера или ноутбука. На компьютере запустить программу Ресурс UF2Plus (рис. 1.4).

12. В

    

    Рис. 1.4. Окно программы Ресурс UF2Plus при первом запуске

    меню «Запрос» главного окна программы выбрать пункт «Новый» или нажать на кнопку на панели инструментов. Появится окно параметров запроса на рис. 1.5, а. В нём необходимо выбрать измеритель из списка в левом столбце с соответствующим заводским номером либо (при его отсутствии) добавить новый нажатием на кнопку «Добавить» (рис. 1.5, б). Параметры связи задаются такими же, как на рис. 1.5, а; в столбце «Интерфейсы компьютера» выбирается COM-порт, к которому подключен прибор (при необходимости уточнить в Диспетчере устройств Windows, рис. 1.5, в). По окончании настройки нажать на кнопку «Выбрать».

а)	б)
в)

Рис. 1.5. Настройка параметров соединения:

а – список измерителей и параметры соединения в программе Ресурс UF2Plus; б – регистрация нового измерителя в программе Ресурс UF2Plus; в – диспетчер устройств Windows с указанием номера порта, к которому подключен измеритель ПКЭ

13. После открытия нового окна (рис. 1.6) произвести последовательно считывание с прибора системных данных (меню программы «Операции – Чтение системных данных» или кнопка на панели инструментов) и архивных данных (меню программы «Операции – Чтение архивных данных» или кнопка на панели инструментов). После считывания системных данных в окне появится новая вкладка с параметрами прибора и нормативными значениями ПКЭ (рис. 1.7). При считывании архивных данных в качестве времени начала интервала следует указать время пуска прибора (рис. 1.8), а в качестве времени конца интервала – время прибора или системное время при помощи нажатий на одноимённые кнопки. Выставить галочки в окне программы в соответствии с рис. 1.8, нажать кнопку «Опросить прибор». После завершения опроса в окне программы появится ещё одна вкладка «Архивы» (рис. 1.9) с результатами измерений. Сохранить полученный файл данных (меню «Запрос – Сохранить» или кнопка на панели инструментов).

Рис. 1.6. Окно программы Ресурс UF2Plus после настройки соединения

Рис. 1.7. Окно программы Ресурс UF2Plus после чтения системных данных

Рис. 1.8. Формирование запроса на считывание архивных данных с прибора

Рис. 1.9. Окно программы Ресурс UF2Plus после чтения архивных данных

14. Остановить регистрацию ПКЭ прибором «Ресурс-UF2M» (меню прибора «ПАРАМЕТРЫ – УПРАВЛЕНИЕ – РАБОТА ПРИБОРА – СТОП»).

15. П

    

    Рис. 1.10. Экспорт данных в Microsoft Excel

    осле считывания и сохранения данных выполнить их экспорт в программу Microsoft Excel. Для этого воспользоваться пунктом меню программы «Операции – Экспорт в Excel» или кнопкой на панели инструментов. В качестве времени начала интервала следует указать время пуска прибора (кнопка на рис. 1.10), а в качестве времени конца интервала – время прибора или системное время на момент считывания архивных данных. Следует указать путь к файлу xls, отличный от предлагаемого по умолчанию на рис. 1.10, нажав на кнопку «Обзор» и выбрав другой путь для сохранения файла.

16. По завершении экспорта данных в Microsoft Excel открыть полученный файл xls и по данным листа «Прил. 3ф-4пр (Tmin)» заполнить табл. 1.5-1.11, характеризующие ПКЭ за время измерений. Поскольку нормы ПКЭ для электрических сетей с номинальным напряжением 0,23 кВ в ГОСТ 13109-97 отдельно не оговорены, примем допустимые значения ПКЭ теми же, что и для сети 0,4 кВ.

Табл. 1.5

Результаты испытаний электрической энергии по установившемуся отклонению напряжения, в %

Измеряемая характеристика	Результат измерений	Нормативное значение	Т1	Т2	Измеряемая характеристика	Результат измерений	Нормативное значение	Т1	Т2
Прямая последовательность					Фазное А
δUНII					δUНII
δUВII					δUВII
δUНМII					δUНМII
δUНБII					δUНБII
Междуфазное АВ					Фазное B
δUНII					δUНII
δUВII					δUВII
δUНМII					δUНМII
δUНБII					δUНБII
Междуфазное BC					Фазное C
δUНII					δUНII
δUВII					δUВII
δUНМII					δUНМII
δUНБII					δUНБII
Междуфазное CA
δUНII
δUВII
δUНМII
δUНБII

Табл. 1.6

Результаты испытаний электрической энергии по отклонению частоты, в Гц

Измеряемая характеристика	Результат измерений	Нормативное значение	Т1, %	Т2, %
Δfн
Δfв
Δfнм
Δfнб

Табл. 1.7

Результаты испытаний электрической энергии по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения, в %

Измеряемая характеристика	Фаза А			Фаза B			Фаза С			Нормативное значение
	Результат измерений	T1	T2	Результат измерений	T1	T2	Результат измерений	T1	T2
KU В, %
KU НБ, %

Измеряемая характеристика	Междуфазное АВ			Междуфазное BC			Междуфазное СА			Нормативное значение
	Результат измерений	T1	T2	Результат измерений	T1	T2	Результат измерений	T1	T2
KU В, %
KU НБ, %

Табл. 1.8

Результаты испытаний электрической энергии по коэффициенту несимметрии напряжений по обратной последовательности, в %

Измеряемая характеристика	Результат измерений	Нормативное значение	Т1	Т2
K2U В, %
K2U НБ, %

Табл. 1.9

Результаты испытаний электрической энергии по коэффициенту несимметрии напряжений по нулевой последовательности, в %

Измеряемая характеристика	Результат измерений	Нормативное значение	Т1	Т2
K0U В, %
K0U НБ, %

Табл. 1.10

Результаты испытаний электрической энергии по коэффициенту n-ых гармонических составляющих фазных напряжений, в %

n	Результат измерений, %												Нормативное значение
	Фаза А				Фаза В				Фаза С
	KU(n) В	KU(n)НБ	Т1	Т2	KU(n) В	KU(n)НБ	Т1	Т2	KU(n) В	KU(n)НБ	Т1	Т2	KU(n) НД	KU(n) ПД
2
3
………
39
40

Табл. 1.11

Результаты испытаний электрической энергии по коэффициенту n-ых гармонических составляющих междуфазных напряжений, в %

n	Результат измерений, %												Нормативное значение
	Междуфазное АB				Междуфазное BC				Междуфазное CA
	KU(n) В	KU(n)НБ	Т1	Т2	KU(n) В	KU(n)НБ	Т1	Т2	KU(n) В	KU(n)НБ	Т1	Т2	KU(n) НД	KU(n) ПД
2
3
………
39
40

17. Используя данные табл. 1.5-1.11, заполнить табл. 1.12, 1.13, по которым в соответствии с ГОСТ Р 51317.2.4-2000 можно оценить воздействие отдельных ПКЭ на работу технических средств, восприимчивых к низкочастотным кондуктивным ЭМП. В столбцах «Класс электромагнитной обстановки» указать класс электромагнитной обстановки, которому соответствует ближайший больший уровень испытательной помехи в соответствии с табл. 1.2-1.4.

Табл. 1.12

Уровни электромагнитной совместимости для несимметрии напряжений, отклонения напряжения и изменения частоты

Вид помехи	Наибольшее измеренное значение	Класс электромагнитной обстановки
Несимметрия напряжений (напряжение обратной последовательности основной частоты Uобр к номинальному напряжению Uобр/Uном) K2U, %
Отклонение напряжения (изменение установившегося напряжения по отношению к номинальному напряжению) δUу, %
Изменение частоты по отношению к номинальной частоте f/fном, %
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения KU, %

Табл. 1.13

Уровни электромагнитной совместимости для напряжений гармонических составляющих

Порядок гармоники n	Наибольшее измеренное значение KU(n), %	Класс электромагнитной обстановки
Нечётные (исключая кратные 3)
5
7
11
13
17
19
23
25
>25
Нечётные кратные 3
3
9
15
21
>21
Чётные
2
4
6
8
10
>10

18. Сделать вывод о соответствии ПКЭ, указанных в табл. 1.5-1.11 требованиям ГОСТ 13109-97 и о классе электромагнитной обстановки для технических средств по ГОСТ Р 51317.2.4-2000 (табл. 1.12, 1.13), которые могут быть применены при данном уровне НЧ кондуктивных ЭМП.