5. MĚŘENÍ FÁZOVÉHO ROZDÍLU, MĚŘENÍ PROUDU A NAPĚTÍ

Transkript

1 5. MĚŘEÍ FÁZOVÉHO ROZDÍL, MĚŘEÍ PROD PĚÍ měření fázového rozdílu osciloskopem a číačem, další možnosi měření ϕ (přehled) měření proudu a napěí: ealony, referenční a kalibrační zdroje (včeně principu pulsně-šířkové modulace) měření sejnosměrného napěí: přehled možnosí s ohledem na velikos měřeného napěí, princip kompenzační meody (kde se využívá), měření velmi malých napěí, vliv vsupní napěťové nesymerie skuečného OZ, auomaicky nulovaný zesilovač, modulační zesilovač (principy), měření eploy ermočlánky měření sejnosměrného proudu: přehled možnosí s ohledem na velikos měřeného proudu, meody pro měření velkých proudů měření sřídavého napěí a proudu: přehled použielných přísrojů a jakou hodnou měří, převodníky ef. hodnoy (s eploně závislými prvky, impliciní) - měření sřídavého proudu (přehled) měřicí ransformáory ( i I, náhradní schéma, zapojení, použií, chyby) X38EMB P5 1

2 osciloskopem: a) v režimu X-Y Měření fázového rozdílu B ϕ = arcsin = arcsin B B u 1 () Y X u () B b) dvoukanálovým osciloskopem v časové oblasi x 1 () x () ϕ = ω 36 ϕ = = π f ( ) π = ( rad) X38EMB P5

3 Elekronické fázoměry Princip: u u 1 u 1 " u 1 u 1 u 1 " O MKO u u u " u u O MKO u " BKO u ϕ u ϕ p,ϕ Vyhodnocení: a) analogové: měřením sřední hodnoy výsupního napěí u ϕ, ϕ ϕ = 1 1 uϕ d = Pd = P = P = cϕ ( ) π b) číačem: nuno měři, + výpoče: π 36 ϕ = ( rad) ϕ = ( ) X38EMB P5 3

4 Číslicový fázoměr f f G x 36 k D H ČÍČ u ϕ u 1 O MKO BKO u ϕ u O MKO Další možnosi měření ϕ = fg = k f = 36kD = kdϕ - vekorvolmerem: 1. signál ref.,. signál - x - při měření výkonů: cosϕ = P/S - z ovzorkovaného průběhu (např. čísl. osciloskop): k 1 číslo vzorku po 1. průchodu signálu u 1 nulou k číslo vzorku po 1. průchodu signálu u nulou (se sejnou derivací) k 3 číslo vzorku po. průchodu signálu u 1 nulou (se sejnou derivací) = = ( k3 k1) S ( k k 1 ) S k ϕ = π = π k 3 k1 k 1 u u 1,k1 u 1,k3 1 u,k Zpřesnění: 1,, 3 lze urči lin. Inerpolací: 3 ϕ = π X38EMB P5 4

5 MĚŘEÍ PROD PĚÍ Ealony, referenční a kalibrační zdroje Základní jednokou SI elekrický proud realizace: proudové váhy (primární ealonáž) Sekundární ealony ealony napěí (=IR) Wesonův ealonový článek (známá eploní závislos napěí, velký R i, nesnáší ořesy) Josephsonův jev e h = nf h e = 483,5979 Hz / V supravodivé pásky supravodivý drá s hroem I + R 3 eploně kompenzované Zenerovy diody (definovaný proud + ermosa) R r Referenční zdroje inegrované obvody R 1 r = ZD (R 1 +R ) / R 1 eploně kompenzovaná Zenerova dioda X38EMB P5 5

6 apěťové kalibráory (přesné D/ převodníky s šířkovou modulací) ZR KO r f SO ŘO u DP O O r kde = = r X f, = = r X f X X = číslo, keré převádíme na napěí = rozsah převodníku X38EMB P5 6

7 MĚŘEÍ SEJOSMĚRÉHO PĚÍ 1 mv 1 V magneoelekrické volmery, R i = 1 5 kω/v R i > 1 MΩ/V měřicí sejnosměrně vázané zesilovače na výsupu mg.el. 1 mv 1 V měřicí sejnosměrně vázané zesilovače sysém, nebo /Č,1 mv 1 mv auomaicky nulované zesilovače převodník < 1 mv modulační zesilovače (pro ČV yp. mv, > 1 V děliče napěí 1 MΩ/V). viz. přednáška č. 3 nuno uvažova i vliv vsupní napěťové nesymerie I IV IV Princip kompenzační meody X = k I IV = R vs = X k Použií - kompenzační Č převodníky - kompenzační zapisovače X38EMB P5 7

8 uomaicky nulovaný zesilovač _ + B + + HZ PZ B C B B HZ - hlavní zesilovač PZ - pomocný zesilovač Poloha : PZ je nulován zpěnou vazbou, nulovací napěí je zapamaováno na C Poloha B: PZ kompenzován napěím z C, Vsupní offse HZ je zesílen PZ a přiveden na kompenzační vsup HZ ím je kompenzován offse HZ. C X38EMB P5 8

9 Modulační zesilovač f R F u u 4 u 1 u u 3 u x C u 4 F C C ~ u x u 1 u u 3 X38EMB P5 9

10 Měření eploy ermočlánky = α 1 (ϑ 1 -ϑ s ); α 1 = ermoelekrický koeficien (VK -1 ) Cu ϑ S Cu B SPOJOVCÍ VEDEÍ ϑ s = eploa sudeného (srovnávacího) konce. Lze sanovi měřením nebo kompenzova kompenzační krabicí. PRODLŽOVCÍ VEDEÍ R Cu R ϑ 1 Izoermální svorkovnice P S V ϑ M1 R R ϑ M MĚŘICÍ MODL ϑ S ϑ Mn ϑ S S MLI- PLEXEREM, / Č PŘEVOD- ÍKEM PROCE- SOREM ϑ ϑ 1 Kompenzační krabice SEZOR EPLOY X38EMB P5 1

11 MĚŘEÍ SEJOSMĚRÉHO PROD 1 µ 1 magneoelekrické sysémy, magneoelekrické sysémy s bočníkem nebo bočník a -Č převodník s předzesilovačem (úbyky ypicky 5 mv) < 1 µ obvykle měření úbyku napěí na vysokoohmovém odporu mikrovolmerem s modulačním zesilovačem (úbyky) < 1 m bez úbyku napěí převodník proud - napěí s OZ (viz. přednáška 3, nuno uvažova i vsupní klidové proudy) >1 neúměrné výkonové zráy na bočníku, používají se magneické senzory: I x + I Hallovy sondy R = 1 I1 I 1 = 1; = ; I X = I 1 ; I = /R = R I x X38EMB P5 11

12 MĚŘEÍ SŘÍDVÉHO PĚÍ 1. Měření sřední hodnoy, cejchováno v efekivní hodnoě pro sinusový průběh - magneoelekrický s usměrňovačem 1 V (5 Hz 5 khz) - číslicové mulimery nižší řídy (od cca 1 mv, do cca 1 khz) VSPÍ DĚLIČ! SŘÍDVÝ ZESILOVČ OPERČÍ SMĚRŇOVČ FILR+ČP ČV analogový nf volmer - < 1 mv - lock-in zesilovač (viz. řízený usměrňovač přednáška 3) nebo selekivní mikrovolmer (je řeba měři jen požadovanou frekvenci). Poznámka: Měření VF signálu není v osnovách ohoo předměu. X38EMB P5 1

13 . Měření efekivní hodnoy - elekromagneický (feromagneický), elekrodynamický, magneoelekrický s ermočlánkem 1 1 V!!POZOR!! frekvenční omezení - < 1 V elekronické převodníky efekivní hodnoy (RE RMS o DC converer) nejpoužívanější impliciní převodník (např. IO D 637) u x () u / zv u 1 DP 1 S zv = = 1 ux u1d = d = ZV ZV u 1 zv epelný převodník efekivní hodnoy (zpěnovazební) OZ1 + + R R 1 C1 R C OZ R 1 ZV = u x d Vzorkovací meoda pro schodoviou aproximaci 1 ef = u n n= 1 kde = poče vzorků za periodu X38EMB P5 13

14 MĚŘEÍ SŘÍDVÉHO PROD 1. Měření sřední hodnoy, cejchováno v efekivní hodnoě pro sinusový průběh číslicové mulimery nižší řídy jednoky m jednoky (5 Hz jednoky khz) magneoelekrický s usměrňovačem jednoky m jednoky (5 Hz jednoky khz). Měření efekivní hodnoy číslicové mulimery sřední/vyšší řídy s převodníky efekivní hodnoy viz 3. přednáška - (5 Hz jednoky/desíky khz) sř. rozsah označen RMS elekromagneický (feromagneický), 1 1 V - frekvenční omezení sovky Hz Pro vyšší kmiočy (do sovek khz) se používá bezindukční (koaxiální) bočník: rubka a čela z vodivého maeriálu I x B vrsva z odporového maeriálu keramická rubka Měření proudu s galvanickým oddělením Převodníky s Hallovou sondou (viz. sejnosměrná měření) Měřicí ransformáory proudu X38EMB P5 14

15 MĚŘICÍ RSFORMÁORY Měřicí ransformáory proudu (MI, MP) (současně galvanické oddělení) se používají pro proudy věší než cca 1 bez sejnosměrné složky (pro echnické kmiočy). I zpravidla 5 (1). Měřicí ransformáory napěí (M) (galvanické oddělení) lze použí pro sřídavá napěí bez sejnosměrné složky (pro echnické kmiočy). zpravidla 1 V. Zjednodušené náhradní schéma měřicího ransformáoru přepočíaného na primár : I 1 R 1 L r1 L r R I 1 i Z R Fe I 1 L h = I = 1 p = = I pii 1 R = = p R Z p Z magneovací proud I 1 způsobuje chybu převodu a fáze MI požadavek Z minimální, sekundár se nesmí rozpoji!! úbyky napěí na R 1, R, L r1, L r způsobuje chybu převodu a fáze M požadavek Z maximální. X38EMB P5 15

16 Zapojení měřicích ransformáorů do obvodu MI M I 1 K L I k l M m W Z Z 1 V n W X38EMB P5 16