Кіріспе 6 страница

Электронды-саулелік осциллографты пайдаланып уақыт интервалдарын өлшеу үшін калибратордың ұзактылық периоды бар уақыт белгілерін қолданады, немесе көрініс коэффициенті есепке алынады. Өлшеу нәтижесі бірінші жағдайда формула бойынша анықталады, мұнда п — өлшенетін уақыт интервал шектерінің ішіндегі белгілер саны. Екінші жағдайда осциллограф экранында уақыт интервалы шкала бөліктерінде анықталады және нәтиже формула бойынша есептелінеді. Бұл жағдайда уақыт интервалын өлшеу қателігі = 5- 10 %.

Салыстырмалы үлкен интервалдарды (миллисекундтар және одан үлкен) өлшеген кезде уақыт интервалдарын өлшеу үшін ең дәл болып цифрлық аспаптар табылады. Кіші уақыт интервалдарын өлшеген кезде, толықтыру жиілігінің соңғы мәнімен анықталатын дискреттілік қателігі үлкен болуы мүмкін. Бұл қателікті азайту үшін өлшенетін интервалды белгілі есе санына созу әдісі пайдаланылады, ал тербеліс периодын өлшеу үшін – орташаландыру әдісі.

Фазалық ығысуын өлшеу. Өнеркәсіп жиілік тізбектерінде кернеу мен жүктеме тоғы арасындағы фазалық ығысуын өлшеу үшін дәлдік класы 0,2; 0,5 электродинамикалық фазометрлер пайдаланылады.

Көп таралу алған цифрлық фазометрлер, олардың кіріс кернеулердің жиілік диапазоны 150 МГц-ке дейін. Цифрлық фазометрлердің келтірілген қателігі ±(0,1 — 0,5) %.

Фазалық ығысуын өлшеу үшін электронды-саулелік осциллографтар пайдаланылады. Ең женіл фазалық ығысу өлшеулері екісаулелік немесе екіканалды осциллографтар көмегімен жасалынады. Бұл жағдайда экранда екі кернеулер көрінісін алады, олар кернеулер арасындағы уақыт ығысуын және периодты өлшеуге және фазалық ығысуын (градуспен) формула бойынша бағалауға мүмкіндік береді. Фазалық ығысуын өлшеу қателігі және өлшеу қателігімен анықталады және ±(5-10) % жетуі мүмкін.

Фазалық ығысу сондай ақ Лиссажу фигураларын қолдану арқылы өлшенуі мүмкін. Лиссажу фигуралары К қосымшада К.2 суретінде көрсетілген. Олар, жиілігі бірдей бірақ фазалық ығысулары әртүрлі болғанда, екі синусоидалды кернеулер және осциллографтың Х және У екі кірісіне берілгенде пайда болады. Фазалалық ығысу мәні , мұнда А және Б – көрініс бойынша анықталатын координат осьтерінің кесінділері. Фазалық ығысуын анықтау қателігі тең ± (5-10) %.

Тақырып бойынша қосымша ақпаратты [4,6,8,12,13] әдебиеттен алуға болады.

11 дәріс. Тұрақты ток тізбектерінің параметрлерін өлшеу

Дәрістің мазмұны: тұрақты токқа кіші және үлкен кедергілерін өлшеу, амперметр және вольтметр әдісі, салыстыру әдісі.

Дәрістің мақсаты: тұрақты токқа кедергілерді өлшеудің негізгі әдістерін және тәсілдерін оқу.

Тұрақты токқа кедергілерін өлшеу. Кәзіргі заманда кедергілердің өлшеу диапазоны өте кең (10 ден 10 дейін Ом) және ары қарай кеңейуге беталысы бар. Сондай кең диапазонда өлшеу үшін әртүрлі өлшеу құралдары пайдаланылады, олар белгісіз кедергілерді тура немесе жанама табуға мүмкіндік береді. Өлшеу құралдарын және әдістерін таңдауы едәуір кедергілер мәндеріне, сондай ақ талап етілетін дәлдікке, өлшеу шарттарына және басқа факторларға тәуелді. Әртүрлі диапазондарда кедергілерді өлшеу ерекшеліктері әртүрлі өлшеу дәлдігіне жетуге себепші болады. Сонымен, егер 1 — 10 Ом диапазонда өлшеудің салыстырмалы қателігі пайыздың мыңыншы үлесін құрайтын болса, кіші және үлкен кедергілерді өлшеген кезде ол пайыздың бірліктеріне дейін және одан көп үлкейеді.

Тура өлшеулер. Ом бірліктерінен мегаом бірліктер және ондықтарына дейін диапазонда кедергілер тұрақты ток көпірлермен, цифрлық, электрондық және магнитоэлектрлік омметрлермен өлшенеді. Өнеркәсіп мұндай аспаптардың әртүрлі типтерін шығарады, олардың дәлдігі, қолдану ыңғайлығы, габариттері, массасы және басқа мінездемелері өзгеше болады. Тұрақты токқа кедергілерді өлшеу құралдардың өлшеулердің жоғарғы шектеріндегі рұқсат етілетін негізгі қателіктері (пайзбен) немесе дәлдік кластары И қосымшасында (И.1 кестені қара) келтірілген.

Жоғарғы дәлдікпен өлшеу үшін тұрақты ток көпірлері пайдаланылады. Сонымен, Р369 және Р4056 көпірлері 1 —10⁶ Ом диапазонда ±0,005 салыстырмалы қателікпен кедергіні өлшеуге мүмкіндік береді. Мұндай көпірлердің қолмен теңестіруі болады және сыртқы қоректену көздері мен жоғары сезімталдығы бар нөл-индикаторларды талап етеді, олар ретінде гальванометрлер ең жиі қолданылады. Орнатылған гальванометрлері және қоректену көздері бар тасымал көпірлер шығарылады. Бірақ олардың өлшеу дәлдігі кіші болады. Тағы да автоматты көпірлер болады, олар көбінесе терморезисторлардың кедергісін өлшеу үшін қолданылады.

Цифрлық аспаптарды (И.1 кестені қара) пайдалану арқылы өлшеудің жоғарғы дәлдіктерін алуға болады. Мысалы, Щ31 типті әмбебап вольтметр кедергіні өлшеу режимінде 1; 10 және 100 кОм диапазондарда келесі негізгі қателіктің рұқсат етілетін шектеріне ие болады

= ±0,005 + 0,001 ( - 1) %,

мұнда R_K — диапазонның жоғарғы шегі;

R — өлшенетін кедергі.

Қолмен теңестіруі бар тұрақты ток көпірлерден цифрлық аспаптардың айырмашылығы - өлшеу автоматты түрде жасалынады, бұл олардың ең маңызды құндылығы. Одан басқа, оларда тіркеу үшін цифрлық басу құрылғыларын немесе өлшеу нәтижелерін өңдеу үшін ЭЕМ қосуға мүмкіндік беретін арнайы шығыстары бар.

Жоғары дәлдік талап етілмейтін болса электрондық және магнитоэлектрлік омметрлер пайдаланылады, олар жеке аспаптар түрінде немесе құрастырылған әмбебап аспаптар құрамында шығарылады, сонымен қатар токтар және кернеулерді өлшеу үшін тағайындалған. Осылардың арасындағы ең дәл аспаптардың дәлдік класы 1,0— 1,5.

Кіші кедергілерді өлшеу. Кедергілер Ом бірліктерінен 10 Ом-ға дейін диапазонда тұрақты токтың қос көпірлермен, жай көпірлермен және электрондық миллиомметрлермен өлшенеді. Бұл кедергілерді өлшеген кезде ең көп әсер ететін контакттардың және жалғастыратын сымдардың кедергілері, сондай-ақ контакттік термо-ЭҚК.

Берілген диапазонда ең дәл болып қос көпірлер табылады (И.1 кестесін қара). Өте кіші кедергілерді өлшеу үшін көпірдің қажетті сезімталдығын қамтамасыз етуге зерттелетін объекттен үлкен токтарды жіберу керек. Сөйтіп, Р3009 көпірмен 10 — 10 Ом диапазонда өлшеу үшін көпірді қоректену 200 А токпен жасалынады, 10 —10 Ом кедергілерін өлшеу үшін – 15 А. Бұл оның пайдалану облысын шектейді.

Кіші кедергілерді жай көпірлермен өлшеуі енсіздеу диапазонда жасалынады – 10 Ом-нан бастап. Кіші кедергілерді мұндай көпірлермен өлшеу дәлдігі қос көпірлермен өлшеу дәлдігінен төмен.

Электрондық миллиомметрлерде өлшеу айнымалы токта жасалынады, бұл өлшеу объектінде тұтынатын қуатты едәуір төмендетуге мүмкіндік береді. Әдетте зерттелетін объекттегі кернеу милливольттың ондықтарын құрайды.

Үлкен кедергілерді өлшеу. Үлкен кедергілерді (10 —10 Ом) өлшеген кезде тұрақты токтың жай көпірлерін, электрондық тераомметрлерді (мегомметрлерді), цифрлық омметрлерді және магнитоэлектрлік мегомметрлерді қолданылады. Үлкен кедергілерді өлшеу қиындығы ең алдымен аспаптың кіріс қысқыштарының арасындағы изоляция кедергінің шунттау әсерімен анықталады, ол жасалу кезінде және сыртқы факторлардың (температура, ылғалдылық, ластану және т.б.) тұрақсыздану әсерінен тұрақты болуын қамтамасыз ету мүмкін емес. Одан басқасы, үлкен кедергісі бар объекттерден ағатын токтар өте кіші болып қалады, бұл өлшеу құралдың сезімталдығына жоғары талаптарды тағайындайды. Осыған байланысты, зерттелетін объекттегі кернеуді жүздіктерге дейін және тіпті мындар вольттарға дейін көтеру қажетті болады. Осы себептен өлшенетін объекттерге сайкес талаптар ұсынылады. Үлкен кедергілерді ең жоғары дәлдікпен өлшеу үшін тұракты токтың жай көпірлері пайдаланылады (И.1 кестесін қара).

Жанама өлшеулер. Ең көп таралған амперметр және вольтметр әдісі саналады (11.1 суретін қара). Бұл әдіс кедергілердің әртүрлі мәндерін өлшеу үшін пайдаланылады. Мұндай әдістің құндылығы мынадан тұрады – резистордан қандай ток ағатын болса, сондай ток объекттен жұмыстық жағдайларда ағады, бұл линиялық емес кедергілерді өлшеген кезде маңызды, яғни ондай кедергілердің мәндері токқа тәуелді. Кедергі мәнін Ом заңы бойынша анықтауға болады: U/I. Бірақ мұнда вольтметрдің шунттау әсерінен (11.1, а суретін қара) және амперметрдің ішкі кедергісі себебінен (11.1, б суретін қара) қателік пайда болады. Кедергінің әрекеттік мәндері

11.1, а суретіндегі сұлба үшін

, (11-1)

11-1, б суретіндегі сұлба үшін

. (11-2)

Сондықтан кедергілер мәндерін U/I формула бойынша анықтағанда қателіктер мынаған тең ; .

11.1 сурет – Амперметр және вольтметр әдісі бойынша кедергілергі

өлшеу сұлбалары

Осыдан шығатыны, кіші кедергілерді өлшеу үшін 11.1, а суретіндегі сұлба бәрінен де артығырақ, ал 11-1, б суретіндегі сұлба – үлкен кедергілер үшін. Кедергіні дәл өлшеу керек болса (11-1), (11-2) формулалармен пайдалану қажет.

Амперметр және вольтметр әдісі бойынша өте үлкен кедергілерді өлшеуге болады, мысалы, изоляциялық материалдар кедергілерін. Техникалық шарттар және стандарттар бойынша әртүрлі электризоляциялық материалдардың үлесті көлемдік және үстінгі кедергілердің рұқсат етілетін мәндеріне белгілі талаптар қойылады. Табақ материал О үлгісінің көлемдік кедергісін өлшеу сұлбасы 11.1, в суретінде келтірілген. Үлгіні екі металдық электродтардың арасына орнатады. А электроды солай аталатын қорғау дөңгелек В ішінде орнатылады. Қорғау дөңгелек аркылы үлгінің үстінгі токтары қоректену көзіне тікелей кетеді, гальванометрге жетпей. Гальванометр арқылы тек қана «көлемдік» ток ағады, сондықтан, есептелген кедергі көлемдік болады. Егер, гальванометрден c и d нүктелеріне келетін өткізгіштерді орынымен ауыстырса, онда үстінгі кедергіні анықтауға болады.

Кедергілерді дәл өлшеу үшін және линиялық емес кедергілерді өлшеу үшін салыстыру әдісін қолдануға болады.

11.2, а суреттегі сұлбада ауыстырып-қосқыш В орнын тізбектелініп өзгертіп R_x объектінен және R_o үлгілі резистордан ағатын және токтарды өлшейді. Кернеу U тұрақты болса келесі теңдеу орындалады , яғни .

Дәл өлшеулер үшін 11.2, б суреттегі сұлбамен пайдалануға болады, мұнда тұрақты ток компенсатормен КПТ R_x және R_o дегі кернеулер U және U өлшенеді. Сірә, . Мұндай сұлбалардың құндылықтары – қоректену көздерінің тұрақтылығына қоылатын талаптар жоғары емес (тек қана U және U өлшегенде U өзгермейтін болу керек) және жоғарыдәлдік резисторларды R_o пайдалану арқылы дәл өлшеулерді жасау мүмкіндік бар.

11.2 сурет – Салыстыру әдісімен кедергілерді өлшеу

Кедергілерді өлшеу қателіктері жанама өлшеу әдісімен қателіктерді бағалау бойынша анықталады [14].

Тақырып бойынша қосымша ақпаратты [4,6,8,12] әдебиеттен алуға болады.

12 дәріс. Өлшеу ақпараттық жүйелер

Дәрістің мазмұны: өлшеу-ақпараттық жүйелер (ӨАЖ), тізбектелген, радиалды және магистралды ӨАЖ, ЭЕБАЖ, ЛЭЕБАЖ, РЭЕБАЖ.

Дәрістің мақсаты: ӨАЖ жинақталған құрылымдық схемасын оқу, жобалау әдістері, функциялары, әртүрлі құрылымдар, мысалы ретінде электрэнергияны есептеу және бақылау автоматтандырылған жүйесін (ЭЕБАЖ) қарастыру.

Кәзіргі заман өндірісінің күрделілендіру, әртүрлі бағыттарда ғылыми зерттеулердің дамуы бір мезгілде жүздеген, кейбір кезде мыңдаған физикалық шамаларды өлшеу немесе бақылау қажеттігіне әкелді. Бұл жағдайда жеке өлшеу нәтижелерін емес, өлшеу ақпараттар ағындарын пайдалану негізінде шешім қабылдауға өту көзделді, өлшенетін шамалар саны және жиілік диапазоны үлкейген себебінен ақпарат қарқындылығы да өседі. Ақпараттың үлкен көлемін қабылдауға және өндеуге адамның табигі физиологиялық мүмкіншіліктері шектелгендігінен өлшеу ақпараттық жүйелер сияқты өлшеу құралдары пайда болуына әкелді [6].

Функционалды тағайындалу бойынша ӨАЖ былай бөлінеді: өлшеу жүйелері, автоматты бақылау жүйелері, техникалық диагностика жүйелері. Соңғы кезде таралған өлшеу-есептеуіш кешендері (ӨЕК) – ӨАЖ түрі, олардың құрамына еркін программаланатын ЭЕМ кіреді, ол тек қана өлшеу нәтижелерін өндеу үшін емес, тағы да өлшеу процестің өзін басқару үшін, сонымен қатар зерттеу объектіне басқару әсерлерін жасау үшін пайдаланылады.

Кәзіргі кезде ең келешегі бар ӨАЖ жобалау әдісі агрегатты-модульдік принцип табылады, әртүрлі жүйелер әнеркәсіп шығаратын әмбебап тораптардың шектелген жиынтығынан құрастырылады. Агрегатты-модульдік принцип бойынша ӨАЖ құру үшін стандартты интерфейстерді пайдалану керек, оларды ақпаратты айырбастау процесін программалық қамтамасыз ету және протоколдар тәртіптерінің жиынтығы сияқты деп, тағы да жүйедегі модульдерді байланыстыру техникалық құралдары деп түсінеді.

ӨАЖ функцияларының негізгілері болып табылатын – зерттелетін объектінен өлшеу ақпаратын алу, оны өндеу, операторға немесе ЭЕМ ақпаратты тағайындау, зерттелетін объектісіне басқару әсерлерін жасау. 12.1 суретте келтірілген ӨАЖ жалпы құрылымдық сұлбасы келесі құрылғылардан тұрады:

1) өлшеу құрылғысы, оны құрайтындар біріншіреттік және екіншіреттік өлшеу түрлендіргіштер және өлшеу құрылғының өзі, ол кодтау, кванттау, өлшеуішпен салыстыру операцияларын орындайды, бұл құрылғысына және коммутатор кіруі мүмкін;

2) өлшеу ақпаратты өндеу құрылғысы, ол өлшеу ақпаратты өндеуін белгілі алгоритм бойынша орындайды (артықшылығын қысқарту, математикалық операцияларды, модуляция және т.б.);

3) ақпаратты сақтау құрылғысы;

4) тіркеуіштер және индикаторлар түрінде ақпаратты тағайындау құрылғысы;

5) басқару құрылғысы, ӨАЖ барлық тораптар бір-бірімен әрекеттесуін ұйымдастыру үшін қызмет етеді;

6) объектке әсер ететін құрылғы, оған ынталандыру әсерлер генераторы кіреді.

12.1 сурет – ӨАЖ жалпы құрылымдық сұлбасы

ӨАЖ ақпараты операторға беріледі немесе ЭЕМ-ге түседі. Оператор және ЭЕМ басқару құрылғысына әсер ету мүмкіндігі бар, ӨАЖ жұмысының программасын өзгерту арқылы. ӨАЖ қатарында кейбір құрылғылар және байланыстар болмауы мүмкін немесе түрі өзгереді. Сөйтіп, объектке әсер ету, ақпаратты сақтау және өндеу құрылғылары болмауы мүмкін. Егер ӨАЖ құрамында ЭЕМ болса, онда ЭЕМ-ге ақпарат тікелей өндеу немесе сақтау құрылғыларынан баруы мүмкін.

Ақпарат қабылдағыштар және таратқыштар болып табылатын, функционалды тораптар (ФТ) арасында ақпаратты таратуын ұйымдастыру тәсіліне тәуелді тізбектелген, радиалды және магистралды ӨАЖ құрылымдарын айырады. Тізбектелген құрылымы бар ӨАЖ (12.2, а суретін қара) ақпаратты таратуы бір ФТ-ден басқасына тізбектеленіп жасалынады, барлық ФТ кіріс сигналымен бұрыннан берілген операциясын орындайды Мұндай құрылымы бар ӨАЖ қарапайым. Бірақ онын функционалды мүмкіншіліктері шектелген. Радиалды құрылымы бар ӨАЖ-де (12.2, б суретін қара) ФТ арасындағы сигналдар айырбастауы орталық басқару құрылғысы аркылы жасалынады – ФТ жұмыс режимын беретін, контроллер бір-бірімен әрекеттесетін ФТ құрамын және санын өзгертеді, тағы да олардың арасындағы байланыстарын, бұл ӨАЖ функцияларын өзгертуге әкеледі. Бұл құрылымда әрбір ФТ контроллерге дербес шина арқылы қосылады. Радиалды құрылымның кемшілігі – ФТ саны көбейгенде контроллер күрделілендіріледі. Магистралды құрылымы бар (12.2, в суретті қара) ӨАЖ-нің барлық ФТ үшін жалпы магистраль болады, сонымен ФТ-лардың бір-бірімен әрекеттесу сигналдары таратылады. Мұндай құрылымда жүйедегі функционалды тораптардың санын көбейту жеңіл.

12.2 сурет – Тізбектелген (а), радиалды (б) және магистралды (в) ӨАЖ құрылымы

Тағы да радиалды-тізбектелген және радиалды-магистралдық құрылымдар болады, олар қарастырылған құрылымдар комбинациясы болып табылады.

ӨАЖ көмегімен өлшенетін және бақылауланатын физикалық шамалар өте әртүрлі. ӨАЖ әмбебап болу үшін, яғни әртүрлі шамаларды өлшеуге және бақылауға жарамды болу үшін, өлшенетін және бақылауланатын шамалар бір ізге салынған электр сигналдарымен тағайындалады. Бір ізге салуды жасау мынада – сигналдың ақпараттық параметрмен өлшенетін шама арасындағы тәуелділікті линиялық болуын істеу және ақпараттық параметрдің максималды және минималды өлшемдерін берілген мәндерге келтіру.

Электрэнергияны есептеу және бақылау автоматтандырылған жүйе (ЭЕБАЖ, басқа аты – электрэнергияны коммерциялық есептеу автоматтандырылған өлшеу-ақпараттық жүйе (ЭКЕАӨАЖ)) – өлшеу жүйесінің арнайы түрі, ол өлшеу процесін және өлшеу нәтижелерін алуын автоматтандырылғанын қамтамасыз етеді. ЭЕБАЖ функциялары:

- шығарылған, таратылған және тұтынылған электр энергия мен қуат мөлшері туралы дұрыстық ақпарат алу;

- электрэнергияның сапасын бақылау және тұтыну режиміне оперативті талдау жасау;

- электрэнергия мен құат тұтынушылардың тұтыну режимін оперативті бақылау және талдау;

- тұтынушылар жүктемесін оптималды басқару;

- энергообъекттерінде мәліметтер базасын жасау.

ЭЕБАЖ сериялы шығарылатын техникалық құралдар және программалық қамтамасыз ету негізінде жасалынады. Техникалық құралдарға жататындар: ток және кернеу өлшеу трансформаторлары, электр энергия санауыштары (кәзіргі кезде, әдеттегідей, цифрлық), санауыштардың мәліметтерін тарату және жинау құрылғылары, өлшеу ақпаратты тарату үшін байланыс каналдары және ақпаратты өндеу (әдеттегідей, дербес ЭЕМ).

Ұйымдастыру принципі бойынша ЭЕБАЖ екі түрге бөлуге болады: локалдық (жеке кәсіпорындар үшін) және регионалдық (көпдеңгейлі).

Локалдық ЭЕБАЖ (ЛЭЕБАЖ) бір кәсіпорында орналасады (мысалы, подстанцияда) және келесі құрылымы болады (И қосымшасында, И.1 суретті қара):

- ток және кернеу өлшеу трансформаторлары (ИТТ және ИТН) — олардың саны кәсіпорындағы электрэнергия тұтынушылардың жалпы санына сәйкес (фазалар санын есептегенде);

- электр энергия санауыштары (ЭС) телеметриялық (шығысында импулстердің пропорционалды тізбегі) немесе цифрлық (шығысында цифрлық код) ақпаратты шығару;

- мәліметтерді тарату және жинау құрылғылары (МТЖҚ) – телесумматорлар, мультиплексорлар және басқа;

Дата добавления: 2014-12-07