AC Metrology

laser interferometer - metrology and measurement (NBTE PREP) -TAMIL (Lipiec 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

AC Metrology

Obwody elektryczne prądu zmiennego


Pytanie 1

W systemach rozdziału mocy bardzo ważne jest, aby móc mierzyć napięcie sieciowe. Nie można kontrolować, czego nie można zmierzyć, i ważne jest, aby kontrolować napięcie linii zasilania, aby nie przekraczać wartości izolatorów.

Ale jak bezpiecznie zmierzyć napięcie linii energetycznej 750 kV "# 1"> Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

"Transformator potencjalny" lub "PT" to transformator obniżający z bardzo precyzyjnym nawrotem nawijania, dzięki czemu napięcie wtórne jest dokładną i znaną frakcją napięcia pierwotnego.

Pytanie uzupełniające: oprócz obniżania napięcia sieciowego do względnie bezpiecznego poziomu, transformatory potencjalne zapewniają jeszcze jedną istotną funkcję bezpieczeństwa do pomiaru napięcia. Opisz, czym jest ta dodatkowa funkcja i dlaczego jest ona ważna. Podpowiedź: wszystkie transformatory z wyjątkiem autotransformatorów zapewniają tę funkcję!

Uwagi:

Poproś uczniów o narysowanie przybliżonego schematu, w jaki sposób potencjalny transformator zostanie umieszczony w kompletnym obwodzie pomiaru napięcia, z liniami energetycznymi, woltomierzem montowanym na panelu, bezpiecznikami itp.

pytanie 2

Powszechnie stosowanym przyrządem do pomiaru wysokich prądów przemiennych w systemach elektroenergetycznych jest przekładnik prądowy, oznaczany skrótem "CT". Przekładniki prądowe zwykle przyjmują formę "pączka", przez który przechodzi przewodnik prądowy:

Zadaniem transformatora prądowego jest wytworzenie prądu wtórnego, który jest dokładną frakcją prądu pierwotnego, dla łatwiejszego pomiaru prądu w przewodzie zasilającym.

Zważywszy na tę funkcję, czy transformatory prądowe będą uważane za transformatory "step-up" lub "step-down" "# 2"> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

Z punktu widzenia napięcia, które zwykle określa się mianem "step-up" i "step-down", transformator prądowy jest transformatorem "step-up". Uzwojenia wtórne są nawinięte prostopadle do ścieżki strumienia magnetycznego, co jest typowe dla wszystkich transformatorów.

Uwagi:

Kwestia, czy obecny transformator jest "krokiem w dół", czy "krokiem w górę", ma ważne znaczenie dla bezpieczeństwa, które uczniowie powinni zrealizować. Poproś uczniów, aby opisali, jakie warunki mogą okazać się najbardziej niebezpieczne podczas pracy z transformatorami prądowymi, biorąc pod uwagę ich "wzrostowy" charakter w odniesieniu do napięcia.

pytanie 3

Ile prądu będzie dostarczany przez przekładnik prądowy, jeśli prąd obciążenia wynosi 350 amperów, a stosunek CT wynosi 600: 5?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Prąd wtórny = 2, 917 amperów

Uwagi:

To pytanie jest ćwiczeniem w matematycznych stosunkach.

Pytanie 4

Bardzo ważne jest, aby uzwojenie wtórne przekładnika prądowego (CT) nigdy nie było otwarte podczas pracy! Wyjaśnij, dlaczego jest to ważne z punktu widzenia bezpieczeństwa.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Uzwojenie wtórne w obwodzie otwartym na przekładniku prądowym może generować bardzo wysokie napięcie.

Uwagi:

Istnieje kilka różnych sposobów wyjaśnienia, dlaczego obecne transformatory stanowią zagrożenie bezpieczeństwa. Można to wyjaśnić w kategoriach współczynnika uzwojenia, a może pod względem jego funkcji jako "źródła prądu" prądu przemiennego. Nie zdziw się, jeśli Twoi uczniowie przedstawią wiele wyjaśnień tego zachowania.

Pytanie 5

Załóżmy, że chcesz zmierzyć prąd silnika prądu przemiennego, którego prąd pełnego obciążenia powinien wynosić około 150 amperów. Prąd ten jest o wiele za duży, aby mierzyć bezpośrednio z jedynym amperomierzem prądu przemiennego (o wartości od 0 do 5 amperów), a jedyne dostępne transformatory prądu są oceniane na 1200: 5, co nie dawałoby wystarczającego prądu wyjściowego do napędzania 0-5 Ruch miernika amp bardzo daleko przy prądzie obciążenia 150 amperów. Oczywiście, dostaniesz pomiar, ale nie będzie to bardzo dokładne.

Wymyśl sposób na przezwyciężenie tego problemu pomiarowego, aby prąd silnika o wartości 150 amperów powodował bardziej znaczące ugięcie w skali ruchu 0-5 A.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Być może najłatwiejszym rozwiązaniem jest owinięcie przewodu energetycznego, aby kilkakrotnie przejść toroid CT, zmieniając w ten sposób jego efektywny stosunek.

Uwagi:

Rozwiązanie typu "multiple wrap" to schludna sztuczka, którą użyłem więcej niż raz do pomiaru prądu za pomocą ponadwymiarowego transformatora prądowego. Omów wpływ wielu "zwojów" pierwotnego przewodnika na stosunek CT z uczniami, obliczając nowe proporcje utworzone przez to.

Chociaż rozwiązanie "multiple wrap" jest proste, nie jest to jedyne możliwe rozwiązanie tego problemu. Innym rozwiązaniem byłoby użycie wielu transformatorów prądu, ale zostawię to tobie i twoim uczniom, aby dowiedzieć się!

Pytanie 6

Opisać cel przekładnika prądowego w obwodzie zasilania prądem przemiennym.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Przekładniki prądowe lub przekładniki prądowe są używane do pomiaru wysokich prądów w obwodach prądu przemiennego o wysokim napięciu, zapewniając precyzyjną redukcję prądu i izolację galwaniczną między obwodem pomiarowym a obwodem mocy.

Uwagi:

Poproś uczniów, aby opisali fizyczny wygląd i budowę CT. Jeśli to możliwe, przynieś jeden do swojej klasy, aby obejrzeć i porozmawiać.

Pytanie 7

Co to znaczy, że ruch licznika jest opisany jako wskazanie RMS, średnia odpowiedź "# 7"> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

Oznacza to, że wskazanie ruchu miernika jest naturalnie proporcjonalne do średniej wartości zmierzonego sygnału AC, ale jego kalibracja jest przekrzywiona, aby reprezentować wartość RMS podczas pomiaru sygnału sinusoidalnego.

Pytanie dotyczące wyzwania: czy jeden z tych mierników jest poddawany prostokątnemu sygnałowi AC, czy jego wskazanie "RMS" będzie fałszywie niskie, fałszywie wysokie lub dokładne?

Uwagi:

Ta koncepcja jest myląca dla wielu studentów, ale jest dla nich ważna do zrozumienia. Sugeruję, żebyś oświetlił temat, zadając serię pytań:

Co wskazywałby jeden z tych mierników, gdyby amplituda sygnału sinusoidalnego była podwojona? Odpowiedź: wskazówka podwoiłaby się.
Co wskazywałby jeden z tych mierników, gdyby amplituda i kształt fali zmieniały się w taki sposób, aby podwajała się średnia wartość sygnału, ale wartość RMS nie wzrastała tak bardzo? Odpowiedź: wskazówka podwoiłaby się.
Co wskazywałby jeden z tych mierników, gdyby amplituda sygnału i kształt fali zmieniały się w taki sposób, aby wartość RMS sygnału była dwukrotnie większa, ale średnia wartość nie wzrastała tak bardzo? Odpowiedź: wskazanie wzrosłoby tylko tyle, ile wzrosła wartość średnia.

Pytanie 8

Mierniki elektrostatyczne wykorzystują fizyczne przyciąganie między płytkami metalowymi, spowodowane przez napięcie, aby odchylić wskaźnik, zamiast używać elektromagnetyzmu, jak to ma miejsce w przypadku większości innych konstrukcji z przepływem miernika. Chociaż ruchy mierników elektrostatycznych nie są tak czułe jak mechanizmy PMMC, mają tę zaletę, że są w stanie mierzyć zarówno prąd zmienny, jak i stały z taką samą łatwością.

Załóżmy, że skalibrowałeś ruch miernika elektrostatycznego z 0 woltów na 500 woltów prądu stałego. Następnie podłączyłeś ten miernik do sinusoidalnego źródła prądu przemiennego i obserwowałeś, jak rejestruje on napięcie 216 woltów. Jakie jest napięcie tego źródła prądu przemiennego w woltach RMS?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

240 V RMS

Wskazówka: większość mechanicznych ruchów miernika w naturalny sposób wskazuje średnią wartość kształtu fali AC!

Uwagi:

Przedyskutuj z uczniami przyczynę, dla której większość ruchów miernika działa na podstawie średniej wartości kształtu fali AC. Dlaczego ruch miernika w sposób naturalny nie wskazuje wartości RMS? Zapytaj uczniów, jak definiuje się wartości "średnie" i "RMS" AC i jakie systemy fizyczne reprezentują te modele matematyczne.

Pytanie 9

Większość elektromechanicznych ruchów miernika jest z natury średnio odpo- wiedzialna . Wyświetlają one swoje wskazania w jednostkach woltów lub wzmacniaczy "RMS" tylko dlatego, że zostały skalibrowane, aby to zrobić dla sinusoidalnych kształtów fali.

Niektóre elektromechaniczne ruchy mierników są jednak prawdziwe - odpowiedź RMS. Na przykład ruchy elektrodynamometryczne, gdy są podłączone jako woltomierze lub amperomierze (nie jako watomierze), w naturalny sposób dostarczają wskazania proporcjonalne do rzeczywistej wartości skutecznej napięcia lub prądu.

Opierając się na nieodłącznych różnicach między tymi ruchami miernika, opisz, w jaki sposób można wykorzystać elektromechaniczne ruchy miernika do wykonania jakościowej oceny zniekształceń kształtu fali. Innymi słowy, w jaki sposób można użyć mierników elektromechanicznych, aby stwierdzić, czy kształt fali AC był sinusoidalny czy nie?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Weź miernik "średniej odpowiedzi" i "rzeczywistą-RMS", który wskazuje jednakowo podczas pomiaru sinusoidalnych kształtów fali i porównaj ich odczyty podczas pomiaru danego kształtu fali AC. Im większa różnica między odczytami dwóch liczników, tym większe zniekształcenie (z ideału fali sinusoidalnej).

Uwagi:

Biorąc pod uwagę częstość występowania harmonicznych we współczesnych systemach zasilania prądem przemiennym, ta "sztuczka" może być całkiem przydatna w jakościowej ocenie zniekształceń harmonicznych. Oczywiście kosztowne wyposażenie testowe da ilościowe pomiary zniekształceń, ale zawsze dobrze jest wiedzieć, jak używać mniejszego sprzętu testowego, na wypadek gdyby kosztowny sprzęt nie był dostępny.

Pytanie 10

Elektromechaniczny ruch miernika powszechnie używany do pomiaru mocy prądu przemiennego nazywany jest ruchem elektrodynametycznym . Opisz, w jaki sposób działa ten licznik, i narysuj schemat pokazujący, w jaki sposób jest używany do pomiaru mocy AC dostarczanej do obciążenia.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Ruchy elektrodynamometryczne mają dwie cewki elektromagnesu, a nie tylko jedną:

Uwagi:

Pytanie 11

Istnieje wiele niepoprawnych terminów i informacji w świecie sprzętu audio o wysokiej wierności, głównie ze względu na dużą bazę konsumentów, która nie posiada wiedzy technicznej. Jednym z typowych błędnych stwierdzeń dotyczących wydajności wzmacniacza audio jest moc wyrażona w "szczytach mocy w watach" i "watów RMS". Chociaż określenie "moc szczytowa" niekoniecznie jest nieprawidłowe, "moc RMS" zdecydowanie jest. Co jest nie tak z tym ostatnim pojęciem i jak sądzisz, co producenci urządzeń audio mają na myśli, gdy określają moc znamionową wzmacniacza w "Watach RMS" "# 11"> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

"RMS" oznacza sposób wyrażania napięcia lub prądu prądu zmiennego w równoważnym zakresie z napięciem lub prądem stałym, w oparciu o równość mocy między tymi dwoma. Nie ma czegoś takiego jak "moc RMS", tylko "napięcie RMS" lub "prąd RMS".

Uwagi:

Po rezygnacji z oksymoronicznego pojęcia "mocy RMS", przechodzimy teraz do następnego pytania: co producenci wzmacniaczy mają na myśli dzięki temu ratingowi? Twoi uczniowie powinni byli przeprowadzić badania dotyczące mocy wzmacniacza i zobaczyć, co mówią o nich producenci. Na podstawie tych badań, co twoi uczniowie sądzą, że producenci próbują powiedzieć, kiedy mówią o "mocy RMS"? Czy jest lepszy sposób na powiedzenie tego?

  • ← Poprzedni arkusz roboczy

  • Indeks arkusza roboczego

  • Następny arkusz roboczy →