Дәріс. Кернеу мен токтың жиілік пен уақыттық параметрлерін өлшеу

Дәрістің мазмұны:

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)

Бір параллелдік тізбекке қосылған конденсатор мен индуктивтік орауыш резонанстық тізбек құрады. Екінші параллелдік тізбекке кедергі мен индуктивтік орауыш қосылған. Аспаптың екі параллельдік тізбектері екі түрлі болғандықтан(біреуі кедергі-индуктивтік, екіншісі сыйымдылық- индуктивтік), олардағы токтар, бір жағынан олардың толық кедергілеріне кері пропорционал болса, екінші жағынан, олардың жиілікке тәуелдігі әртүрлі. Сондықтан логометрдің тізбектегі орауыштардың параметрлерін қалап алып, токтардың тоғысқан жерінде оның көрсеткіші 50 Гц болуын қамтамасыз етеді. Мұндай қалқандық жиілікөлшеуіштердің басты қателігі 2,5%-дан аспайды. Электжабдықтау жүйесінде электрэнергияның сапасы жиілік арқылы стандартталған, сонда жиіліктің ауытқуы %(1 Гц)дан аспауы керек(не жиілігі тербелуі 0,2 Гц/с аспауы керек).

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.

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;

– жиілітің өлшенген мәні, Гц;

– дискреттеудің абсолюттік қателігі, с.

Есептеуге оңтайлы болу үшін максималдық салыстырмалы қателіктің формуласын қолданады

(12.5)

(12.2) ескерсек

(12.6)

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:

, (12.8)

. (12.9)

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

. (12.10)

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 қыйын.

Енді айнымалы токтың периодын өлшеу мәселесін қарастырайық. 12.4 суретте периодометрдің уақтылық диаграммасы көрсетілген.

12.4 Сурет – Периодометрдің уақыттық диаграммалары

Периодометрде де жиілікөлшеуіш сыяқты 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

12.10)

және максимальдық абсолюттік қателік

(12.11)

әдетте, қысқарылған өрнектерді қолданады

, (12.12)

. (12.13)

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.

Дебиеттер тізімі

1. Аманқулова М.У., Иванов Э.А. Электроэнергетикадағы ақпараттық өлшеу техникасы. – Алматы: АЭЖБИ, 1998. – 70 б.

2. Овчаренко Н.И. Аналоговые и цифровые элементы автоматических устройств энергосистем. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

3. Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин.- М.: Высшая школа, 1989.

4. Туричин А.М. и др. Электрические измерения неэлектрических величин. – Л.: Энергия, 1975. – 576 с.

5. Әміров Ж. Қ., Иванов Э. А., Жанғозин Ә. Ж., Рысбаев М. Т. Метрология, стандарттау және сапамен меңгеру. – Алматы: ҚР ІІМА, 2000. – 190 б.

6. Шишмарёв В. Ю., Шанин В. И. Электрорадиоизмерения. – М.: АСАDEMA, 2004. – 336 с.

Мазмұны

Кіріспе.............................................................................................................. 3

1 №1 – дәріс. Өлшеу процестері және өлшеуіш құралдар........................... 4

2 №2 – дәріс. Өлшеудің қателіктері............................................................... 9

3 №3 – дәріс. Аналогтық өлшеуіш аспаптардың жалпы сипаттамалары.. 13

4 №4 – дәріс. Аналогтық аспаптардың өлшеуіш механизмдері................. 17

5 №5 – дәріс. Өндіріс жағдайында тұрақты ток пен кернеуді өлшеу...... 211

6 №6 – дәріс. Айнымалы токтарды және кернеулерді өлшеу.................... 25

7 №7 – дәріс. Цифрлық аспаптар................................................................. 30

8 №8 – дәріс. Электрлік кедергіні өлшеу..................................................... 34

9 №9 – дәріс. Реактивтік элементтердің параметрлерін өлшеу.................. 38

10 №10 – дәріс. Қуатты өлшеу..................................................................... 43

11 №11 – дәріс. Электрлік энергияның шығынын өлшеу........................... 48

12 №12 – дәріс. Кернеу мен токтың жиілік пен уақыттық параметрлерін өлшеу 52

Әдебиеттер тізімі..................................................................................56

КОММЕРЦИЯЛЫҚ ЕМЕС АКЦИОНЕРЛІК ҚОҒАМ

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

ЭЛЕКТРОНИКА кафедрасы