Название: Вестник Ульяновского государственного технического университета (В.В. Ефимов) Жанр: Гуманитарный Просмотров: 1160 |
Метод определения количества датчиков измерительного преобразователя тока
Разработан новый метод определения количества датчиков измерительного преобра- зователя тока, использующего дискретный способ измерения. Метод позволяет упро- стить процедуру выбора оптимального числа датчиков при заданной погрешности.
Измерение больших постоянных токов (БПТ) составляет одну из важ- ных проблем современной электроизмерительной техники. Большие по- стоянные токи широко используются в различных отраслях промышленно- сти, таких как металлургическая, химическая и др. Поэтому задача их из- мерения остается актуальной и в наше время. Это объясняется, во-первых, увеличением объемов потребления и значений токов, а во-вторых, возрас- тающими требованиями к точности измерения таких токов. Точное измерение БПТ особенно важно для энергоемких объектов (на- пример, для электролизных заводов), поскольку значение тока является исходной информацией для определения количества продукции и энерге- тического КПД, по которым определяются основные экономические пока- затели таких объектов. В практике электрических измерений существует множество случаев, когда разрыв или демонтаж электрической цепи невозможен. Снятие ин- формации о токе осуществляется с помощью специальных измерительных преобразователей (ИП), вырабатывающих сигналы, которые могут быть поданы на измерительный прибор. Это способствует развитию бескон- тактных способов измерения тока, базирующихся на связи измеряемого тока и создаваемого им магнитного поля [1], физической основой которых является закон полного тока. Одним из них является дискретный способ измерения [2]. Его суть заключается в измерении индукций лишь в не- скольких точках контура (в них располагаются датчики магнитного поля), охватывающего ток I (рис.1), с последующим суммированием этих индук- ций: n K Bk l I , (1) k 0 где К – коэффициент пропорциональности, Вk – касательная составляю- щая вектора индукции в k-й точке, l – длина контура интегрирования. Этот способ позволяет значительно упростить конструкцию преобразо- вателя и его градуировку. Но одной из проблем, возникающих при его ис- пользовании, является определение оптимального числа датчиков для по- лучения заданного уровня погрешностей, которые возникают из-за дис- кретности измерений. Ниже предлагается метод определения количества датчиков ИП, осно- ванный на использовании разложения несинусоидальных функций в ряд Фурье. В общем случае токопровод может иметь форму сечения, отличную от окружности, а контур интегрирования располагаться несимметрично относительно токопровода. Поэтому распределение индукции вдоль кон- тура интегрирования можно представить в виде некоторой функции (ее можно получить или экспериментально, или аналитически) от координаты х: B=f(x)=Bx (рис.2).
k I
Вх
Рис.1. Контур интегрирования с измерительными элементами Рис.2. Распределение индукции вдоль контура интегрирования
Период полученной функции В(х), равный 2, разбивается на n равных
частей Äx 2ð . Определяется текущее значение x = 0,5х+х∙(i-1), где i –
индекс, принимающий значения от 1 до n. Затем определяются: постоянная составляющая 1 2 1 n 1 n
Bxdx B x x B x , (2)
0 i 1 i 1 амплитуда синусной составляющей k-й гармоники ряда 1 2 2 n
Bxsin kxdx Bi xsinkxi , (3)
амплитуда косинусной составляющей k-й гармоники ряда
Ck n
n i 1
2 2 Ak Bk Ck . (5) Рассчитываются веса каждой гармоники относительно постоянной состав- ляющей
k f i Ak
100\% . (6) Анализ показал, что вес гармоники дает информацию о погрешности дискретного способа измерения (1) относительно закона полного тока. Это позволяет при заданном уровне погрешностей измерения тока выбрать ко- личество датчиков n, ограничиваясь требуемым значением k, т. е. n=k.
|
|