Определение действующего значения тока

Особенностью измерения действующего значения токов является

а) Малая величина входного сигнала.

Сигнал снимается с различных датчиков (Холла, трансформаторов тока, шунтов), как правило удаленных от прибора и требует предварительного усиления. В сигнале присутствуют шумы электроники и постоянные смещения;

б) большой диапазон изменения сигнала. Измеряемые величины тока зависят от включеной нагрузки и могут различаться в 100 – 1000 раз.

Для таких сигналов метод цифрового накопления суммы квадратов отсчетов не обеспечивает требуемую точность. Для задач измерения действующего значения токов применяется метод определения действующего значения по измерению отдельных гармоник сигнала тока. Принципом измерения является свертка входной последовательности отсчетов тока с соответствующей опорной гармоникой, построенной по периоду сетевого напряжения, т.е. строится функция синуса, период которой совпадает с периодом входного напряжения. Это связано с тем, что ток может или вообще отсутствовать или не иметь четко выраженной периодики, а сетевое напряжение всегда имеет четко выраженную периодичность.

Отсчеты входного сигнала x i сворачивается с синусом первой гармоники sin(t i)

(7)

Аналогично сигнал сворачивается с косинусом первой гармоники

(8)

Смысл различия синуса и косинуса заключается в том, что это две взаимо ортогональные функции

(9)

Соотношение величин S₁и С₁определяется сдвигом фаз между измеряемым током и напряжением, что позволяет измерять сдвиги фаз между токами и напряжениями, а также и сдвиги фаз между токами (в трехфазной нагрузке).

Величина (10)

линейно пропорциональна действующему значению первой гармоники тока.

Аналогично проводится свертки с кратными опорными гармониками и определяются действующие значения 3-й, 5-й, 7-й гармоник входного сигнала.

Величина (11)

линейно пропорциональна действующему значению тока.

В прибор автоматически подбирается и записывается в память переводной множитель X, такой чтобы величина V= U*X соответствовала величине действующего значения тока в амперах. Количество гармоник включаемых в анализ зависит от возможностей микроконтроллера по скорости ввода информации и проведению вычислений. Для дешевых приборов достаточно ограничиться 7-й гармоникой, так как опыт показывает, что в реальных токовых сигналах суммарная мощность гармоник выше 7 не превышает долей процента и их исключение не влияет на точность определения действующего значения и принятия решений.

Применение универсальных микроконтроллеров с аналоговыми входами позволяет создавать дешевые и надежные устройства контроля, с высокой точностью измеряющие действующие значения входных величин.

Реле напряжения и тока на микроконтроллерах отличаются высокой стабильностью, долгим сроком службы и не требуют подстройки параметров в течение всего срока эксплуатации.

Дата добавления: 2015-05-10