lab_5405_2 (МВТ) / МВТ_№ХХ_измерение тока

101

Прилад складається із таких вузлів:

-сенсора В для перетворення напруженості магнітного поля, створеного струмом в провіднику, в напругу;

-диференційного підсилювача А1 з коефіцієнтом підсилення 3;

-підсилювача А2, коефіцієнт передачі якого (1 або 10) змінюється пере-микачем в залежності від діапазону вимірювання (15 А або 150 А);

-перетворювача середнього значення змінної напруги в постійну напругу U1;

-інтегруючого аналого-цифрового перетворювача U2 (572ПВ2);

-цифрового індикатора DPY з максимальним числом індикації 199;

-гальванічного джерела напруги GB на 3В (2 елемента);

-перетворювача напруги з 3 В в +5 В і –5 В (U3).

Індукційний сенсор В перетворює напруженість магнітного поля в напругу (струму 150 А відповідає напруга 0,39 В). Цей сигнал підсилюється підсилюва-чами А1 і А2. Загальний коефіцієнт підсилення для діапазону 150 А дорівнює 3, для діапазону 15 А – 30. Прицезійний випрямляч U1 перетворює змінну напругу в постійну. Аналоговий цифровий перетворювач перетворює постійну напругу в показання 2,5 розрядного цифрового індикатора на світлодіодах.

При переміщенні діапазону (15 А, 150 А) перемикається коефіцієнт підси-лення підсилювача А2 (1 або 10), а також положення децимальної крапки на індикаторі (150 або 15.0).

Перетворювач U3 створює напруги “+5 В” і “-5 В”, необхідні для живлення електронних вузлів.

Розробка структурної схеми установки для повірки

Установка для повірки призначена для випробувань електровимірювальних кліщів та інших приладів, що вимірюють змінний струм без розриву електричного ланцюга.

Робочі умови експлуатації :

-температура навколишнього середовища від 5 до 40 С;

-відносна вологість повітря до 95% при температурі 30 С;

-атмосферний тиск 60 – 106 кПа;

-напруга живлення (220 ±20) В, частота (50 ± 0,5)Гц.

102

Технічні дані:

-значення вихідних струмів 1А, 5А, 10А, 15А, 50А, 100А, 150А ;

-основна похибка установлення струму при використанні вбудованого амперметра 1,5% ;

-основна похибка при використанні зовнішнього вольтметру типу В734 0,5%;

-час установлення робочого струму 15 хвилин;

-установка зберігає свої технічні характеристики в межах норм в робочих умовах експлуатації наведених вище.

-установка допускає безперервну роботу в робочих умовах протягом 8 годин при зберіганні своїх технічних характеристик.

Електрична структурна схема установки наведена на рисунку 3.3 та в графічній частині дипломного проекту. Установка складається із таких вузлів:

-підсилювач А1 з регульованим резистивною оптопарою U1 коефіцієнтом передачі;

-підсилювача А2 з регульованим при перемиканні перемикача SA коефі-цієнтом передачі К;

-прицезійного перетворювача U2 змінної напруги U0 в постійну;

-компаратора А3 для порівняння постійної напруги на виході пере-

творювача U2 з опорною напругою U1 = 1,41 B;

-потужного підсилювача А4;ї

-еквівалента шини ЕШ, котошки якої перемикаються перемикачем

SA;

-джерела живлення STU.

На перший вхід підсилювача А1 подається із джерела живлення напруга U0 = 1 B. На другий вхід через резистивну оптопару U1 подається сигнал зворотного зв’язку. Сигнал зворотного зв’язку знімається із резистора R = 1 Ом,

який вмикається послідовно з обмотками еквівалентної шини.

103

U0

+15B

*STU

-15B

±30,7B

Рисунок 3.3 – Структурна схема повірочної установки

В цілому схема являє собою стабілізатор струму, який тече через обмотки котушок. Цей струм не повинен змінюватися при перемиканні котушок, при якому змінюється активний, реактивний а, значить, і повний опір еквівалентної шини. Стабілізатор працює наступним чином. При номінальному значенні струму I0 = 1 A U0 = 1 B. Напруга на виході перетворювача U2 = 1?41 B. Цей рівень подається на вхід компаратора А3. На другий вхід компаратора подається опорний рівень U1 = 1,41 В. Різниця цих сигналів підсилюється підсилювачем А4. Вихідний сигнал цього підсилювача подається на світлодіод резистивної оптопари U1, за допомогою

104

фоторезистора якої відповідним чином регулює коефіцієнт підсилення підсилювача А1. На виході А1 вмикається потужний підсилювач А2, до виходу якого підключені обмотки еквівалентної шини. При зменшенні I0 відповідно зменшується U0 , збільшується напруга на виходах А3 і А4, що приведе до зменшення опору фоторезистора оптрона U1, збільшенню коефіцієнта передачі А1 і вихідного струму I0 .

Змінним резистором R2 на виході джерела струму А1 установлюється струм, який контролюється амперметром РА1, або цифровим вольтметром PV1, що вимірює падіння напруги на резисторі R1.

В якості засобу вимірювання шо буде проходити повірку ми використаємо струмовимірювальні кліщі ЕТ-301, зовнішній вигляд цього приладу представлено на рис. 3.4.

Рисунок 3.4- Струмовимірювальні кліщі ЕТ-301.

4. Завдання та методика виконання лабораторної роботи

Під час виконання данної лабораторної роботи, студенту потрібно змінюючи значення струму, за допомогою перемикача еквівалентної шини провести серію вимірювань за допомогою розробленого нами приладу та струмовимірювальних кліщів, і порівняти їх значення, визначити похибки, та обравши наш засіб еталонними, таким чином здійснити повірку кліщів ЕТ301.

Хід роботи :

1.) Необхідно ознайомитись з технікою безпеки у лабораторії, та за правилами експлуатації обладнання.

2.) Необхідно підготувати до роботи лабораторний стенд, для цього

106

в)

Рисунок 4.1-Зовнішній вигляд а) стабілізатора струму, б) еквівалентної шини, в) осцилографа.

5.) На рисунку 4.1 (б), показано як підєднується датчик струму та кліщі до еквівалентної шини, підключивши їх можна розпочати процес вимірювання, здаємо значення струму у шині у діапазоні 1… 150 А, за допомогою перемикача шини, фіксуємо значення виміряного струму на кліщаїх ЕТ-301, та графічно, за допогою осцилографа визначаємо частоту (щоб переконатись у її відповідності промисловій 50 Гц) та напругу, яка є еквівалентною виміряному датчиком струму.

6.) Отримані данні занесемо у таблицю 1.

0 А 5 А 10 А 15 А 50 А 100 А 150 А 0 А

U датч

Iкліщів

Iдатч. (розрахо ване)

107

5.Обробка результатів вимірювання.

1.)Побудувати вольт-амперну характеристику датчика струму.

2.) Вивести рівняння перетворення датчика струму.

3.)Провести апроксимацію вольт-амперної характеристики.

4.)Розрахувати похибку датчика та похибку струмових кліщів

5.)Зробити висновки по результатам виконання лабораторної роботи.

6.Контрольні запитання.

1.) Які методи вимірювання струму ви знаєте ?

2.) Які основні засоби для вимірювання струму вам відомі ?

3)Принцип роботи електромеханічних вимірювальних пристроїв.

4)Принцип роботи трансформаторів струму.

5)Класифікація сучасних струмових датчиків.

6)В чому полягає ефект Холла ?

7)Принцип роботи резистивних та струмоперевторюючих датчиків.

7) На якому принципі базується імітація струму у повірочній установці ПВС-1 ?