multiprzetwornik PM71- w sieciach trójfazowych-systemy pomiarowe

7/22/2019 multiprzetwornik PM71- w sieciach trjfazowych-systemy pomiarowe

1/37

1

LABORATORIUM METROLOGII

Wydzia Telekomunikacji, Informatyki i Elektrotechniki

Zakad Metrologii i Podstaw Elektrotechniki

wiczenie nr

Sprawdzanie przydatnoci multiprzetwornikaPM710 do pomiaru wielkoci fizycznych w sieciach

trjfazowych

Cel wiczenia

Celem wiczenia jest zapoznanie studenta z metrologicznymi cechami

multiprzetwornika PM710 firmy Schneider, oraz jego wykorzystanie w

monitorowaniu sieci trjfazowych.


2/37

2

2. Wprowadzenie teoretyczne

2.1. Pomiary prbkujce

Prbkowanie sygnau wejciowego (pomiar jego wartoci chwilowej u(ti)) odbywa siw dyskretnych punktach oddalonych od siebie o sta odlego nazywan krokiem lub

okresem prbkowania Tp = ti - ti-1. Zadaniem prbkowania jest umoliwienie jak

najwierniejszego odwzorowania badanego sygnau.

Okres prbkowania Tpmusi bytak dobrany, aby spenia poniszy warunek

nT

T

p

=

gdzie n jest cakowitliczbprbek.

Bardzo wanym elementem procesu prbkowania jest okrelenie minimalnej

czstotliwoci prbkowania, ktra pozwala na odtworzenie sygnau wejciowego na

podstawie otrzymanych prbek. Poniej zamieszczono przykad obrazujcy jaki wpyw na

otrzymany wynik ma zy dobr czstotliwoci prbkowania.

Rys.2.1.Prbkowanie sygnau analogowego z okresem prbkowania rwnym Tp

(2.1)


3/37

3

Na powyszym rysunku widzimy dwa przebiegi sinusoidalne. Badany sygna

oznaczono kolorem niebieskim. Ze wzgldu na zbyt ma czstotliwo prbkowania

odwzorowany sygna (kolor szary) po przetworzeniu jest rwnie sinusoidalny, ale o

czstotliwoci 7 razy mniejszej. Jest to spowodowane nakadaniem si widm sygnau po

prbkowaniu (ang. aliasing). Aby badany sygna by poprawnie odtworzony przy doborze

czstotliwoci prbkowania, naley posugiwa si twierdzeniem Whittakera-Nyquista-

Kotelnikova-Shannona, ktre mwi, e przebieg jest cakowicie okrelony przez prbki

pobierane z czstotliwocico najmniej dwukrotnie wikszod maksymalnej czstotliwoci

wystpujcej w widmie prbkowanego sygnau. W praktyce czsto stosuje si znacznie

wiksze czstotliwoci impulsw prbkujcych, uzyskujc w ten sposb tzw.

nadprbkowanie sygnau.

2.2. Struktury ukadw pomiarowych

Na rysunku nr 2.3 przedstawiono przykadow struktur trjfazowego ukadu

pomiarowego z siedmioma przetwornikami A/C.

Rys.2.2.Prbkowanie sygnau sinusoidalnego o nieprawidowo dobranej czstotliwociprbkowania (czstotliwoprbkowania za maa).


4/37

4

Na powyszym rysunku przedstawiono struktur trjfazowego ukadu pomiarowego

wyposaonego w siedem kondycjonerw napicia i prdu, siedem ukadw prbkujco-

pamitajcych (P-P), siedem przetwornikw analogowo-cyfrowych (A/C), mikrokontroler

(uC) i powielacze czstotliwoci. Ukad wyposaony jest w cztery analogowe wejcia

prdowe: i(t)1

, i(t)2

, i(t)3

, i(t)N

, i trzy analogowe wejcia napiciowe: u(t)1

, u(t)2

, u(t)3

.

Poniszy opis zasady dziaania oraz przeksztacejest analogiczny dla kadej fazy.

Rys.2.3.Schemat ukadu pomiarowego wyposaonego w siedem przetwornikw A/C.


5/37

5

Kondycjoner napicia lub prdu ma za zadanie dostosowa rzeczywist warto

napicia lub prdu do poziomu dopuszczalnego na wejciu ukadu P-P. W celu sprowadzenia

napicia do poziomu nadajcego si do prbkowania mona wykorzysta przekadnik

napicia lub skompensowany dzielnik napicia. Rol kondycjonera prdu moe peni

przekadnik prdowy, bocznik lub ukad LEM.

W kondycjonerze nastpuje przetworzenie:

( ) ( )tutu u

( ) ( )tuti i

gdzie: u(t), i(t)- chwilowe wartoci napicia i prdu na wejciu dowolnej fazy ukadu pomiarowego, uu(t), ui(t)-obnione wartoci sygnaw wejciowych po kondycjonowaniu.

Nastpnym elementem jest ukad prbkujco-pamietajcy. Prbkowanie napicia i

prdu odbywa siw nchwilach czasowych Tpw okresie Tnapicia sieciowego. Stosowania

ukadw P-P nie wymagaj przetworniki A/C typu flash lub przetworniki wykorzystujce

metodkompensacji wagowej.

W ukadzie P-P nastpuje przetworzenie:

( )juu tutu

( ) jii tutu

gdzie: uu(t), ui(t)- obnione wartoci sygnaw wejciowych po kondycjonowaniu, uu(tj), ui(tj)- cigichwilowych prbek analogowych.

Prbki z ukadw P-P do postaci cyfrowej przetwarzane s w przetwornikach

analogowo-cyfrowych i przesyane do mikroprocesora.

W ukadzie P-P nastpuje przetworzenie:

jujutNtu

jijitNtu

gdzie: uu(tj), ui(tj)- cigi chwilowych prbek analogowych,Nu(tj),Ni(tj)- cyfrowy kod.

Zadaniem mikroprocesora jest wykonanie operacji matematycznych, ktrych

wynikiem s wartoci mierzonych wielkoci. Mikroprocesor wykorzystuje do oblicze

ponisze zalenoci


6/37

6

( )=

=n

j

ju tNn

U1

21

( )==

n

jji tNnI 1

21

( ) ( )=

=n

j

jiju tNtNn

P1

1

Ostatnim elementem w ukadzie pomiarowym jest powielacz czstotliwoci o

wspczynniku powielania M. Powielacz zastosowany jest w celu prawidowego podziau

okresu napicia mierzonego na cakowit liczbn przedziaw. Warunek ten powinien by

speniony dla najwyszych harmonicznych wystpujcych w napiciu lub prdzie

wejciowym lub dla najwyszych harmonicznych wymaganych przez normy.

Istnieje rwniemoliwozbudowania ukadu pomiarowego wyposaonego w jeden

przetwornik A/C. Budowa jednofazowego ukadu znajduje siponiej.

Zastosowanie jednego przetwornika A/C wymaga wprowadzenia do obwodu

multipleksera, ktry naprzemiennie podaje prbki uu(tj) i ui(tj) do przetwornika. W takim

przypadku szybko przetwornika powinna by co najmniej dwukrotnie wiksza od

przetwornika zastosowanego w ukadzie z rysunku nr 2.3, natomiast wykorzystanie takiego

rozwizania w ukadzie trjfazowym wymaga nawet siedmiokrotnie wikszej czstotliwoci

przetwarzania.

(2.2)

(2.3)

(2.4)

Rys.2.4.Schemat ukadu pomiarowego wyposaonego w jeden przetwornik A/C i multiplekser.Zaczerpnito z [1].


7/37

7

2.2.1. Ukad prbkujco-pamitajcy

Na poniszym rysunku przestawiono strukturukadu prbkujco-pamietajcego P-P.

Prbkowanie napicia i prdu odbywa si w n chwilach czasowych Tpw okresie T

napicia sieciowego. Proces przetwarzania w ukadzie P-P skada siz dwch faz. Pierwsza

faza, czyli prbkowanie, polega na podaniu impulsu sterujcego na przecznik P, ktrego

zamknicie umoliwia adowanie kondensatora C. Czas trwania impulsu jest rwny czasowi

prbkowania. W drugiej fazie - pamitania przecznik zostaje otwarty i wartonapicia na

zaciskach kondensatora dostpna jest na wyjciu ukadu jako napicie u(tj). Dugotrwania

drugiej fazy zwana jest czasem pamitania (Rys.2.6).

Po ponownym zamkniciu przecznika P nastpuje ponowne adowanie kondensatora

C do wartoci u(tj+1). Zsumowany czas prbkowania i pamitania nazywany jest okresem

prbkowania Tp, natomiast jego odwrotnoczstotliwociprbkowaniafp.

Rys.2.5.Struktura ukadu P-P. Zaczerpnito z [2].

Rys.2.6.Przebiegi napina wejciu i wyjciu ukadu P-P w funkcji czasu. Zaczerpnito z [2].


8/37

8

Wzmacniacz W1 z rysunku 2.5 powinien mie dostatecznie du rezystancj

wejciow, aby nie obcia rda sygnau wejciowego i du wydajno prdow, aby

mg bardzo szybko adowakondensator C. Wzmacniacz W2charakteryzowapowinien si

bardzo du rezystancj wejciow, aby nie rozadowywa kondensatora oraz nisk

rezystancjwyjciow.

Na rysunku nr 2.6 wyrniamy dodatkowo czas akwizycji (czas przyjcia prbki).

Jego dugozaley od dokadnoci odwzorowania sygnau wejciowego. Mona go skraca

poprzez stosowanie kondensatora o mniejszej pojemnoci, jednak wpywa to niekorzystnie na

spadek napicia na nim. Czas apertury, czyli czas przejcia od fazy prbkowania do fazy

pamitania orazczas ustalenia, czyli czas trwania oscylacji w pocztkowej fazie pamitania.

4.2.2. Wybrane przetworniki analogowo-cyfrowe

Zadaniem przetwornikw analogowo-cyfrowych A/C (ang. A/D analog to digital lub

ADC analog to digital converter) jest przeprowadzenie operacji prbkowania (nie zawsze),

kwantowania i kodowania sygnau analogowego.

Najczciej stosowanym kryterium klasyfikujcym przetworniki analogowo-cyfrowe

jest podzia wedug zasady przetwarzania. Wyrniamy dwie zasadnicze grupyprzetwornikw:

Przetworniki bezporednie - porwnuj bezporednio wielko analogow z sygnaem

wzorcowym sterowanym cyfrowo, w wyniku czego powstaje sygna cyfrowy, zawierajcy

informacjpomiarowo wielkoci analogowej. Zaliczamy do nich:

1. Ukady porwnania bezporedniego: rwnolegego i szeregowego.

2. Ukady kompensacyjne:

- metody kompensacji wagowej,- metody kompensacji rwnomiernej,- nadne (ledzce) przetworniki A/C.

Przetworniki porednie - przeksztacaj wstpnie wielko analogow w inn wielko

fizyczn (czas lub czstotliwo), ktra nastpnie jest bezporednio przetwarzana w sygna

cyfrowy. Sto:


9/37

9

1. Metoda czasowa:

- z pojedynczym, podwjnym, potrjnym i poczwrnym cakowaniem.2. Metoda czstotliwociowa:

- z przetwarzaniem napiciowo-czstotliwociowym,- z rwnowaeniem adunku,- delta-sigma,- z modulacjszerokoci impulsu TDM.

2.2.2.1. Ukad kompensacyjny (zerowy): metoda kompensacji wagowej i rwnomiernej

Metoda ta polega na kompensowaniu napicia wejciowego UX, poprzez jego

waenie przy pomocy malejcych kwantw (1/2UR, 1/4UR, ...) napicia kompensujcego

UK. Wagi kwantw odpowiadajpozycjom kolejnych bitw. Skompensowanie napicia UX

wymaga tylko n (liczba bitw) porwna. W praktyce jednak dokadno odwzorowania

determinowana jest przez rozdzielczoprzetwornika.

Rys.2.7.Schemat budowy przetwornika dziaajcego na zasadzie kompensacji wagowej. Zaczerpnito z [2]

Rys.4.8.Wykres przebiegw czasowych w metodzie kompensacji wagowej. Zaczerpnito z [2]


10/37

10

Przetworniki A/C tego typu charakteryzujsiistnieniem ptli sprzenia zwrotnego,

w ktrej znajduje siprzetwornik C/A wytwarzajcy napicie kompensujce UK.

Wyrniamy dwie gwne metody wytwarzania napicia kompensujcego. W

przypadku metody wagowej kolejne przyrosty napicia UK odpowiadaj wagom

poszczeglnych bitw kodu dwjkowego, natomiast przy kompensacji rwnomiernej

przyrosty te sjednakowe i odpowiadajwadze najmniej znaczcego bitu.

Podstawowe parametry

- Dua szybkoprzetwarzania od 1s do 50s,- Dobra dokadno,- Rozdzielczood 8 do 16 bitw,- Krtki czas apertury.

2.2.2.2. Metoda czstotliwociowa: z rwnowaeniem adunku

Metoda przetwarzania w opisywanym ukadzie polega na dostarczaniu do integratora

porcji adunku z tak czstotliwoci, aby rwnoway prd wywoany napiciemwejciowym UX. Napicie UX jest cakowane w integratorze do postaci UI, te z kolei jest

porwnywane na komparatorze z napiciem odniesienia UR2. W chwili zrwnania obu napi

na wyjciu komparatora pojawia siimpuls, ktry ksztatowany jest w ukadzie formujcym.

Ukad ten generuje impuls o staej szerokoci tR, ktry dostarcza do integratora impuls

adunku o wartoci

2R

tUQ RR

=

Rys.2.9.Schemat budowy przetwornika dziaajcego na zasadzie rwnowaenia adunku. Zaczerpnito z [2]


11/37

11

Po zakoczeniu trwania impulsu proces rozpoczyna si na nowo. Rozpoczyna si ponowne

narastanie napicia na wyjciu integratora i po czasie txdochodzi do przekroczenia poziomu

UR2. Ukad wyjciowy odwzorowuje czas wymagany miedzy kolejnymi impulsami

dostarczanymi do integratora.

Na podstawie powyszego schematu i opisu mona napisa

( ) rrx titti =+ 21 ( ) rR

rx

X tR

Utt

R

U=+

21

Natomiast czstotliwoimpulsw jest proporcjonalna do napicia przetwarzanego UX

R

X

rrx

xU

U

tR

R

ttf =

+=

11

1

2

Podstawowe parametry:

- Rozdzielczodo 12 bitw,- Szybkoprzetwarzania 1s 100s,- Liniowa charakterystyka przetwarzania (rzdu 0,01% do nawet 0,002%),- Czstotliwociowy sygna wyjciowy moe byw prosty sposb uredniony.

2.2.2.3. Metoda czstotliwociowa: delta-sigma

Przetwornik delta-sigma jest ulepszon wersj przetwornika z rwnowaeniem

adunku, opisanego powyej. Waciwoci przetwornika z rwnowaeniem adunku poprawia

sipoprzez synchronizacje impulsw wyjciowych komparatora oraz czasu trwania okresu

cakowania Tigeneratorem zegarowym o czstotliwoci pracyfC.

Rys.2.10.Wykres przebiegw czasowych w metodzie rwnowaenia adunku. Zaczerpnito z [2]

(2.5)


12/37

12

W przetworniku delta-sigma zastosowano modulator, ktry wytwarza strumiebitw.

Jego rednia warto reprezentuje poziom sygnau wejciowego. Na dokadno

odwzorowania sygnau wejciowego ma wpyw czstotliwo prbkowania, ktr to

determinuje iloci impulsw wytworzonego strumienia bitw. Dlatego w przetwornikach

delta-sigma stosuje sinadprbkowanie. Dodatkowo zwikszenie czstotliwoci prbkowania

zmniejsza wartoszumw przetwarzania - podnosi stosunek sygnau do szumu SNR.

Podstawowe parametry:

- Rozdzielczodo 24 bitw,- Wolna metoda przetwarzania,- Liniowa charakterystyka przetwarzania,- Czstotliwoprbkowania wielokrotnie przekracza czstotliwoNyquista,-

Dua wartowspczynnika SNR nawet do 120dB.

Rys.2.11.Schemat budowy przetwornika delta-sigma. Zaczerpnito z [2]


13/37

13

3. Opis stanowiska laboratoryjnego

Na poniszym rysunku zamieszczono zdjcie przedstawiajce stanowisko dydaktyczne

przeznaczone do pomiarw wielkoci fizycznych wystpujcych w sieciach trjfazowych za

pomocmultiprzetwornika.

Rys.3.1.Stanowisko dydaktyczne do pomiarw parametrw odbiornikw trjfazowych zasilanych z siecielektroenergetycznej niskiego napicia z wykorzystaniem multiprzetwornika

3.1. Budowa tablicy dydaktycznej

Tablica pomiarowa wyposaona jest w nastpujce elementy:

- multiprzetwornik firmy Schneider model PM710MG z wyprowadzonymi zaciskamiprdowymi,

- cztery rodzaje obcie: wietlwka kompaktowa, rezystor liniowy, kondensatorelektrolityczny i dioda prostownicza,


14/37

14

- wycznik nadmiarowoprdowy, wycznik multiprzetwornika oraz bezpiecznikitopikowe dla multiprzetwornika 250mA.

Na poniszym rysunku zamieszczono pytczoowtablicy pomiarowej zabudowanej

na stanowisku laboratoryjnym.

Rys.3.2.Tablica pomiarowa

W zaprojektowanym stanowisku laboratoryjnym zastosowany zosta

multiprzetwornika firmy Schneider model PM710MG.

Rys.3.3.Multiprzetwornik PM710MG firmy Schneider.


15/37

15

Miernik PM710MG przeznaczony jest do pomiaru wielkoci, wystpujcych w

sieciach trjfazowych. Mierzy on wielkoci, takie jak skuteczna wartonapicia i prdu, moc

czynna, bierna i pozorna. Wielkoci te mogbypodawane jako wartoci rednie (za czas 15

minut), maksymalne i minimalne. Ponadto zastosowany przyrzd zlicza zuyt energi

elektryczn oraz mierzy inne wielkoci elektryczne: cos, czstotliwo, czy wspczynnik

znieksztacenieliniowych (THD) w prdzie i napiciu.

Wedug producenta miernik wyposaony jest w 16 bitowy przetwornik analogowo-

cyfrowy. Prbkuje z szybkoci32 prbek na okres, czyli jego czstotliwoprzetwarzania to

1600Hz. Dziki temu moliwy jest pomiar wartoci RMS do 15 harmonicznej. Za pomoc

interfejsu RS485 (protok MODBUS) omawiany multiprzetwornik mona poczy z

komputerem. Ze wzgldw zwizanych z polityk prywatnoci firmy Schneider schemat

blokowy oraz sposb przetwarzania analogowo-cyfrowego nie jest publikowany. Mona si

tylko domyla, e PM710 prawdopodobnie wyposaony jest w przetwornik typu delta-

sigma, o czym moe wiadczyszybkoprzetwarzania i dodua rozdzielczo.

W poniszych tabelach zamieszczono dane techniczne multiprzetwornika PM710.

Tab.3.1.Dane techniczne multiprzetwornika PM710MG


16/37

16




17/37

17

Na rysunku nr 3.2 widzimy rozmieszczenie elementw, w ktre wyposaona zostaa

tablica pomiarowa. W lewym grnym rogu znajduje si wycznik nadmiarowo-prdowy

S303 B6 firmy Legrand, po zaczeniu ktrego na zaciskach L1, L2, L3 pojawi sinapicie

sieciowe. Zacisk neutralny poczony jest z punktem neutralnym sieci.

Podwietlany wycznik zabudowany obok analizatora suy do jego zaczania

Multiprzetwornik zasilony jest z osobnego obwodu napiciem fazowym 230V i

zabezpieczony dwoma bezpiecznikami topikowymi o wartoci 250mA.

Wyjcia pomiarowe napiciowe sna stae poczone z zaciskami L1, L2, L3, N tak,

aby po zaczeniu zasilania mierzywartoci napirda.

Multiprzetwornik poczony jest z komputerem poprzez konwerter AVTMOD03 RS-

485/USB.

Widzimy rwnie, e kady element obcienia ma swoje wasne, autonomiczne

zaciski. Dziki temu istnieje moliwokonfiguracji wielu obcie. Mogto byobcienia

symetryczne lub niesymetryczne, liniowe lub nieliniowe, o rnym charakterze. Istnieje

rwnie moliwo podczenia zewntrznego obcienia duej mocy z zastosowaniem

przekadnikw prdowych. W multiprzetworniku mona zaprogramowawartoprzekadni

prdowej lub napiciowej tak, aby wywietla rzeczywiste wartoci mierzonych wielkoci.

3.2. Dobr obcie

Na tablicy pomiarowej (Rys.3.2) obwdk zaznaczono trzy czony obcienia.

Wszystkie czony zbudowane s jednakowo. Posiadaj elementy o charakterze

rezystancyjnym, pojemnociowym i indukcyjnym. Dodatkowo w kadym czonie obcienia

umieszczono diody prostownicze, ktrych zadaniem jest odksztacanie prdu pobieranego zsieci. Obcienie mona budowa za pomoc przewodw, czc wyprowadzone zaciski

Rys.3.4a.Konwerter AVTMOD03 . Wyjcia Ai B podczane sdo multiprzetwornika

Rys.3.4b.Konwerter AVTMOD03 . Widoczny

interfejs USB typu B


18/37

18

laboratoryjne. Cao zamknita jest w obudowie, ktrej konstrukcj stanowi ktowniki

stalowe pokryte pytami z poliwglanu.

Stanowisko laboratoryjne zbudowane jest w celu wykonywania pomiarw za pomoc

multiprzetwornika wyposaonego w przetwornik analogowo-cyfrowy oraz za pomoc

tradycyjnych miernikw analogowych. Obcienia dobrane s w taki sposb, aby mc

zaobserwowa rnic w wynikach otrzymywanych za pomoc analizatora i miernikw

wskazwkowych.

Mierniki analogowe bardzo dobrze radz sobie z pomiarami przebiegw

sinusoidalnych. Skalowane sone tak, aby podawawyniki skutecznych wartoci mierzonych

wielkoci. Jeli natomiast przebieg jest mocno odksztacony, wyniki sprzekamywane.

Wprowadzenie w obwd obcienia elementw nieliniowych, takich jak wietlwka czy

dioda prostownicza, ma za zadanie odksztaciprzebieg prdu pobieranego z sieci. Prcz tego

w tablicy pomiarowej umieszczono rezystory wykonane z drutu oporowego nawinitego na

korpus izolacyjny. Dziki nim mona sprawdzi, czy wyniki w obu metodach pomiarowych

s zblione. Przesunicie fazowe midzy prdem i napiciem zapewniaj kondensatory

elektrolityczne.

3.2.1. Parametry elementw obcienia

Rezystory

Podstawowym elementem stanowicym obcienie jest rezystor drutowy. Rezystancja

kadego z opornikw wynosi okoo 312. Na poniszym rysunku przestawiono zdjcie

jednego z opornikw.

Umieszczenie obcienia rezystancyjnego daje moliwobudowy prostych liniowych

symetrycznych lub niesymetrycznych obcie. Wskazania miernikw powinny by prawie

jednakowe.

Kondensatory

Drugim elementem biernym jest kondensator polipropylenowy stosowany na napicie

do 500V o pojemnoci okoo 12F.

Wiemy, e wprowadzenie kondensatora w obwd obcienia powoduje przesunicie

fazowe midzy prdem i napiciem. W przypadku idealnym, zgodnie z I rozdziaem, prd


19/37

19

wyprzedza napicie o 90. Jeli pojawi si w obwodzie dodatkowa rezystancja, kt

przesunicia fazowego maleje.

wietlwka

Kolejnym elementem stanowicym obcienie jest popularna wietlwka

kompaktowa. Wedug producenta moc zastosowanej wietlwki to 20W, co stanowi

ekwiwalent 89W lampy arowej. Strumiewietlny osiga warto1220lm.

Zastosowanie wietlwki jako obcienia nie jest przypadkowe. rda wiata tego

typu charakteryzuj si nieliniowoci, czego skutkiem jest pobieranie z sieci prdu

odksztaconego. Wedug [3] w rozkadzie prdu przepywajcego przez wietlwki na

harmoniczne dominuje zawsze 3 harmoniczna. Wprowadzenie elektronicznego ukadu

zaponowego i kompensatora wspczynnika mocy skutkuje wzrostem harmonicznych

wyszych rzdw. W trakcie pomiaru wskazania tradycyjnych analogowych miernikw

powinny odbiegaod wskazaanalizatora PM710.

Dioda prostownicza

Dioda prostownicza umieszczona w obwodzie obcienia bdzie zmienia ksztat

prdu pobieranego z sieci. Przy szeregowym poczeniu diody z rezystorem w idealnym

przypadku prd pobierany z sieci bdzie prdem jednopowkowym. Skuteczna warto

prdu zmierzonego amperomierzem elektrodynamicznym bdzie przekamana. Dziki

zastosowaniu analizatora wyznaczy bdzie mona skuteczn warto natenia prdu,

wyznaczy warto harmonicznych prdu i porwna otrzymany wynik z wartoci prdu

przepywajcego przez rezystor bez diody prostowniczej.


20/37

20

4. Przebieg wiczenia

Na poniszym rysunku przedstawiono zdjcie wykonanej tablicy pomiarowej.

Rys.4.1.Tablica pomiarowa

W ramach wiczenia dydaktycznego poczy naley 4 rne ukady obcie. Ze

wzgldu na to, e odbiorniki umieszczone w tablicy pomiarowej zostay zaprojektowane na

napicia fazowe 230V, ukady obciemuszbypoczone w ukadzie tzw. gwiazdy!

4.1. Sprawdzenie portu COM

Przed przystpieniem do pracy z programem Lumel Proces naley sprawdzi port

komunikacyjny COM, pod ktrym zainstalowany zosta konwerter AVTMOD03. W tym celu

naley prawym przyciskiem myszy klikn na ikonMj komputer i z rozwijanego menu

wypraWaciwoci(Rys.4.2).

Rys.4.2


21/37

21

Po wykonaniu tej operacji otworzy si okno Waciwoci systemu, w ktrym, w

zakadce SprztwybieramyMenader urzdze(Rys.4.3).

Rys.4.3

W oknie Menader urzdzesprawdzamy port komunikacyjny COM odpowiadajcy

naszemu urzdzeniu i zapisujemy jego wartow protokole pomiarowym (w poniszym

przypadku konwerter AVTMOD03 zosta zainstalowany pod portem COM3) (Rys.4.4).

Rys.4.4

4.2. Uruchomienie programu Lumel Proces

Program Lumel Proces wczamy klikajc na pulpicie ikonLumel Proces(Rys.4.5).


22/37

22

Rys.4.5.

Przy wyczonym multiprzetworniku pojawi sialarm o braku odpowiedzi (Rys.4.6.),

Rys.4.6.

ktry naley zamkn. Jeli nie uruchomi sipodprogram odnoszcy sido wiczenia, naley

wej w Plik wybra Otwrz i wybra na dysku C:\Lumel Proces\Pomiary parametrw

3fazowych(Rys.4.7) i potwierdziOK.

Rys.4.7.


23/37

23

4.3. Sprawdzenie komunikacji

Czynno sprawdzenia komunikacji wykonujemy po zbudowaniu ukadu

pomiarowego, sprawdzeniu go przez prowadzcego zajcia, zaczeniu multiprzetwornika i

podaniu napicia.

Naley pamita aby przed podaniem napicia zaczy multiprzetwornik i zasilacz

ukadu chodzenia!

W programie Lumel Proces wybieramy zakadkMierzone wielkoci. W przypadku

prawidowej komunikacji skuteczne wartoci napifazowych U1, U2 i U3 bdoscylowa

w granicach 230V (Rys.4.8)

Rys.4.8

Jeli zamiast wartoci liczbowych s inne naley w Opcje\Ustawienie portuustawi

port COM zgodnie z odczytanym w punkcie 4.1 a reszt wartoci ustawi zgodnie z

rysunkiem 4.9.


24/37

24

Rys.4.9

Jeli po zatwierdzeniu tego nic sinie zmieni naley wejw Opcje, zaznaczyTryb

Edycji, nastpnie wej w Edycje\Edytuj obiekty. Pojawi si okno (Rys.4.10) zaznaczamy

PM710, wybieramy u gry okna Waciwoci i wpisujemy dane zgodnie z rys. 4.11 (port

COM podajemy odczytany z punktu 4.1).

Rys.4.10

Rys.4.11

Wprowadzone zmiany potwierdzamy przyciskiem OK i zamykamy Studio projektu,

wyczytryb Edycji .


25/37

25

4.4. Przygotowanie zmiennej do rejestracji

Podprogram RAPORT suy do generowania raportw dla wybranych zmiennych

rejestrowanych w trakcie realizacji pomiarw. Prowadzcy wskae zmienn, dla ktrej po

wykonaniu wiczenia naley wygenerowaraport.

W tym celu naley uruchomipodprogram Raport znajdujcy siw menu Opcje, ktry

wywoa oknoRaport(Rys.4.12).

Rys.4.12

W oknie Raport w menu Plik wybieramy ciek. Pojawi si okno Przegldanie

w poszukiwaniu folderu, w ktrym wybieramy katalog Pomiary parametrw 3fazowych

znajdujcy si na dysku C w folderze Lumel Proces. Po wprowadzeniu cieki program

powrci do oknaRaport.

Kolejnczynnocijaknaley wykonaw ustawieniu raportu jest przejcie na Tryb

konfiguracjiznajdujcy siw Opcje(Rys.4.13), otworzy siokno Konfiguracji Raportw.


26/37

26

Rys.4.13

Nastpnie w biaym polu naley przycisn prawy przycisk myszy i wybraDodaj

grupraportw(Rys.4.14), otworzy siokno Grupa raportw gdzie wpisujemy nazwgrupy

raportw Wykresy.

Rys.4.14

Nastpnie lewym przyciskiem myszy podwietli grup raportw Wykresy, klikamy

prawy przycisk myszy i wybieramyDodaj raport(Rys.4.15).


27/37

27

Rys.4.15

Otworzy si okno Waciwoci raportu (Rys.4.16), w ktrym naley wprowadzi dane

dotyczce mierzonej wartoci, dla ktrej bdzie moliwe wygenerowanie raportu,

przykadowo:

Nazwa raportu : Napicie Skuteczne

Nazwa pliku raportu : Napicie Skuteczne

Katalog danych raportu: naley wybra folder Daneznajdujcy sina dysku C w katalogu

Lumel Proces, w folderze Pomiary parametrw 3fazowych (C:\Lumel Proces\Pomiary

parametrw 3fazowych\Dane).

Rys.4.16

W ten sposb powstanie raport (Rys.4.17) o nazwie Napicie skuteczne. Nastpnie

podwietlamy w drzewku raport Napicie skuteczne i wybieramyEdytuj szablon.


28/37

28

Rys.4.17

Po wykonaniu powyszych czynnoci otworzy si okno Edycja szablonu raportu

(Rys.4.18), jako Typ raportu wybieramy wykres, a w pole Nagwek raportu wpisujemy

Przebieg napicia.

Rys.4.18

Teraz wybieramy zakadk Parametry raportu. Wprowadzenie zmiennej polega na

przyciniciu w polu ID prawego przycisku myszy i wyborze opcji Zmienne Nastpnie

wybieramy zmiennodpowiadajcnapiciu.


29/37

29

Po wprowadzeniu powyszych danych pojawi si kolejna zakadka Wykres, gdzie

ustawiamy inkrementacjrwn1s (Rys.4.19).

Rys.4.19

W sposb ten sam sposb ustawi moemy raporty odnoszce si do wykresw

wszystkich zmiennych.


30/37

30

4.5. Pomiary z obcieniem rezystancyjnym

Przed wykonywaniem pomiarw w kadym z ukadw naley w protokole

pomiarowym zapisa czas rozpoczcia pomiaru! Jest to niezbdne do prawidowego

wygenerowania raportu.

Obcienia w pierwszym ukadzie pomiarowym stanow 3 rezystory nawojowe

poczone w gwiazd. Na poniszym rysunku przedstawiono schemat ukadu pomiarowego

Rys.4.20.Schemat poczeukadu z obcieniem rezystancyjnym

Pomiary otrzymane miernikami analogowymi oraz obliczenia naley zamieci w

poniszych tabelach

Tab.4.1. Wyniki pomiarw napi, prdw i mocy przy obcieniu rezystancyjnym

Pomiary miernikami analogowymi

Napicia Natenie prdu Moc czynnaU1[V] U2[V] U3[V] I1[mA] I2[mA] I3[mA] P1[W] P2[W] P3[W]

Pomiary uzyskane z multiprzetwornika

Napicia Natenie prdu Moc czynnaU1[V] U2[V] U3[V] I1[mA] I2[mA] I3[mA] P1[W] P2[W] P3[W]


31/37

31

Tab.4.2. Wyniki pomiarw oraz obliczenia mocy pozornej, biernej i wspczynnika mocy przy obcieniurezystancyjnym

Obliczenia na podstawie wskazamiernikw analogowychMoc pozorna Moc bierna Wspczynnik mocy

S1[VA] S2[VA] S3[VA] Q1[var] Q2[var] Q3[var] cos1 cos2 cos3


Moc pozorna Moc bierna Wspczynnik mocy

S1[VA] S2[VA] S3[VA] Q1[var] Q2[var] Q3[var] cos1 cos2 cos3

4.6. Pomiary z obcieniem rezystancyjno-pojemnociowym

Obcienie w drugim ukadzie pomiarowym stanow3 rezystory nawojowe poczonew gwiazd. Dodatkowo do kadego rezystora naley doczyrwnolegle kondensator.

Poniszy rysunek przedstawia schemat poczeodbiornika 3-fazowego o charakterze

rezystancyjno-pojemnociowym

Rys.4.21.Schemat poczeukadu z obcieniem rezystancyjno-pojemnociowym


32/37

32

Podobnie jak wczeniej, w ukadzie pomiarowym umieszczono analogowe mierniki -

3 watomierze, 3 amperomierze i 3 woltomierze.

Pomiary otrzymane miernikami analogowymi oraz obliczenia zamieci naley w

poniszych tabelach

Tab.4.3. Wyniki pomiarw napi, prdw i mocy przy obcieniu rezystancyjno-pojemnociowym


Napicia Natenie prdu Moc czynnaU1[V] U2[V] U3[V] I1[A] I2[A] I3[A] P1[W] P2[W] P3[W]



Tab.4.4. Wyniki pomiarw oraz obliczenia mocy pozornej, biernej i wspczynnika mocy przy obcieniurezystancyjno-pojemnociowym

Obliczenia na podstawie wskazamiernikw analogowychMoc pozorna Moc bierna Wspczynnik mocy Kt fazowy

S1[VA] S2[VA] S3[VA] Q1[var] Q2[var] Q3[var] cos1 cos2 cos3 1 2 3


Moc pozorna Moc biernaCakowity

wspczynnik mocyKt fazowy

S1[VA] S2[VA] S3[VA] Q1[var] Q2[var] Q3[var] cos

4.7. Pomiary z obcieniem rezystancyjnym, z szeregowo doczondiodprostownicz

Obcienie w trzecim ukadzie pomiarowym stanow 3 rezystory nawojowe,

poczone szeregowo z diodami prostowniczymi.


33/37

33

Rys.4.22.Schemat poczeukadu z obcieniem rezystancyjno-pojemnociowym

Podobnie jak wczeniej, w ukadzie pomiarowym umieszczono analogowe mierniki -

3 watomierze i 3 amperomierze.

Pomiary otrzymane miernikami analogowymi oraz obliczenia zamieci naley w

poniszych tabelach

Tab.4.5. Wyniki pomiarw napi, prdw i mocy przy obcieniu rezystancyjnym z szeregowo wczondiod






34/37

34

Tab.4.6. Wyniki pomiarw oraz obliczenia mocy pozornej, biernej i wspczynnika mocy przy obcieniurezystancyjnym z szeregowo wczondiod







4.8. Pomiary ze wietlwkami

Obcienie w czwartym ukadzie pomiarowym stanow 3 wietlwki kompaktowepoczone w gwiazd (rysunek poniej). Pomiary otrzymane miernikami analogowymi oraz

obliczenia zamiecinaley w poniszych tabelach.


35/37

35

Tab.4.7. Wyniki pomiarw napi, prdw i mocy przy obcieniu rezystancyjnym z szeregowo wczondiod



Pomiary uzyskane z multiprzetwornikaNapicia Natenie prdu Moc czynna

U1[V] U2[V] U3[V] I1[A] I2[A] I3[A] P1[W] P2[W] P3[W]

Tab.4.8. Wyniki pomiarw oraz obliczenia mocy pozornej, biernej i wspczynnika mocy przy obcieniurezystancyjnym z szeregowo wczondiod







4.9. Generowanie raportw

W celu wygenerowania raportu naley uruchomiz Opcji,Program Raport.

Wygenerowanie raportu wykonujemy poprzez zaznaczenie archiwizowanej zmiennej

(Rys.4.23) i wciniciu przycisku po prawej stronie Generuj raport (Rys.4.24).

Wygenerowany raport zapisujemy za pomoc funkcji Podgld/Drukuj (Rys.4.25). Raport

naley zapisa podwjnie jako pdf oraz html. Pliki html mona importowa do arkuszy

kalkulacyjnych. Przed wygenerowaniem raportu wprowadzamy interesujcy nas

interwa czasowy - zgodnie z zapisanymi, w protokole godzinami rozpoczcia pomiarw.


36/37

36

Rys.4.23

Rys.4.24


37/37

Rys.4.25

W analogiczny sposb postpujemy podczas generowania wykresw. Zaznaczamy

archiwizowanzmienni wybieramy opcjWykres.

5. Literatura

[1] Jasik J. R., Wspomagane komputerowo prbkujce pomiary prdu, napicia, mocy ienergii, Instrukcja stanowiskowa, Politechnika Lubelska, Lublin 2008

[2] Strona Internetowa Politechniki Czstochowskiej InstytutMaszyn Cieplnych, Wydzia Inynierii Mechanicznej i Informatyki

[3] Hodyski G., Niebrzydowski J., Analiza odksztace prdw wywoywanych przezwyadowcze rdawiata oraz ich wpywu na stany pracy sieci zasilajcej, monografia

multiprzetwornik PM71- w sieciach trójfazowych-systemy pomiarowe

Documents

Transcript of multiprzetwornik PM71- w sieciach trójfazowych-systemy pomiarowe