PL238721B1

PL238721B1 - Sposób wyznaczania błędów całkowitego, prądowego i kątowego transformacji prądów sinusoidalnych i harmonicznych prądów odkształconych przez przekładniki prądowe

Info

Publication number: PL238721B1
Application number: PL430626A
Authority: PL
Inventors: Michał KACZMAREK; Michał Kaczmarek; Ernest Stano
Original assignee: Politechnika Lodzka
Priority date: 2019-07-17
Filing date: 2019-07-17
Publication date: 2021-09-27
Also published as: PL430626A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wyznaczania błędów całkowitego, prądowego i kątowego transformacji prądów sinusoidalnych i harmonicznych prądów odkształconych przez przekładniki prądowe.

Norma IEC 61869-6 „Przekładniki -- Część 6: Dodatkowe wymagania ogólne dla przekładników małej mocy” określa wymagania w zakresie dokładności przekładników prądowych i napięciowych podczas transformacji sygnałów sinusoidalnych i harmonicznych sygnałów odkształconych. W normie tej przedstawiono koncepcje układów pomiarowych do badania dokładności przekładników prądowych i napięciowych na podstawie wartości błędu całkowitego lub wartości błędu przekładni i błędu kątowego.

Do wyznaczania błędu całkowitego przekładników prądowych stosuje się komparator prądów, natomiast do wyznaczania błędu całkowitego przekładników napięciowych komparator napięć.

Do wyznaczania błędu przekładni i błędu kątowego przekładników prądowych, przekładników i/lub dzielników napięciowych wykorzystywane są zsynchronizowane przetworniki analogowo-cyfrowe.

Norma IEC 61869-2: „Przekładniki - Część 2: Wymagania szczegółowe dotyczące przekładników prądowych” określa wymagania w zakresie dokładności przekładników prądowych podczas transformacji prądów sinusoidalnych. W normie tej przedstawiono koncepcje układów pomiarowych do wyznaczania błędu całkowitego przekładników prądowych na podstawie pomiaru prądu różnicowego zarówno w przypadku identycznej liczby zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego przekładnika badanego oraz w przypadku konieczności zastosowania przekładnika wzorcowego. W układach tych do pomiaru jego wartości stosuje się amperomierz.

Rezystancja amperomierza stanowi dodatkowe obciążenie uzwojenia wtórnego badanego przekładnika prądowego powodujące zmianę warunków pracy badanego przekładnika prądowego i jednocześnie zmianę wartości mierzonego prądu różnicowego oraz wyznaczanej na tej podstawie wartości błędu całkowitego. Występuje zatem proporcjonalny wzrost błędu pomiaru prądu różnicowego do wartości rezystancji bocznika amperomierza. Zastosowanie przelotowego przetwornika-prąd napięcie eliminuje opisany problem i pozwala dodatkowo w celu zwiększenia dokładności pomiaru zwiększyć wartość napięcia wyjściowego przelotowego przetwornika prąd-napięcie proporcjonalną do mierzonego prądu różnicowego poprzez zastosowanie wielokrotnego przełożenia przewodu z mierzonym prądem przez okno przelotowego przetwornika prąd-napięcie.

Sposób wyznaczania błędów całkowitego, prądowego i kątowego transformacji prądów sinusoidalnych i harmonicznych prądów odkształconych przez przekładniki prądowe według wynalazku polega na tym, że w celu wyznaczenia błędów całkowitego, prądowego i kątowego badany przekładnik prądowy zostaje podłączony do układu pomiarowego, w którym dokonuje się zsynchronizowanego pomiaru wartości skutecznej prądu sinusoidalnego lub wartości skutecznej danej harmonicznej odkształconego prądu pierwotnego przekładnika badanego w przypadku przekładni prądowej 1:1 lub prądu wtórnego przekładnika wzorcowego w przypadku wyznaczania błędów przekładnika o przekładni różnej od 1:1 oraz wartości skutecznej harmonicznej podstawowej lub także danych wyższych harmonicznych prądu różnicowego, jednocześnie wyznacza się wzajemne przesunięcia fazowe między sinusoidalnym prądem pierwotnym przekładnika badanego w przypadku przekładni prądowej 1:1 lub prądem wtórnym przekładnika wzorcowego w przypadku wyznaczania błędów przekładnika o przekładni różnej od 1:1 i podstawową harmoniczną napięcia wyjściowego przelotowego przetwornika prąd-napięcie lub harmonicznymi tych samych rzędów odkształconego prądu pierwotnego w przypadku przekładni prądowej 1:1 lub prądu wtórnego przekładnika wzorcowego w przypadku wyznaczania błędów przekładnika o przekładni różnej od 1:1 i tych samych rzędów odkształconego napięcia wyjściowego przelotowego przetwornika prąd-napięcie, następnie dokonuje się obliczenia błędu całkowitego badanego przekładnika prądowego zgodnie z zależnością:

'100% (1) 'PPkh gdzie:

eikh - oznacza wartość błędu całkowitego transformacji sygnału sinusoidalnego lub danej harmonicznej sygnału odkształconego przez badany przekładnik prądowy,

PL 238 721 Β1

Ippkh - oznacza wartość skuteczną sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego prądu pierwotnego przekładnika badanego w przypadku przekładni prądowej 1:1 lub prądu wtórnego przekład ni ka wzorcowego,

Uspkh - oznacza wartość skuteczną sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego napięcia wyjściowego przelotowego przetwornika prąd-napięcie, k - oznacza znamionowy współczynnik przetwarzania prąd-napięcie wyrażony w amperach na wolt przetwornika prąd-napięcie oraz wartość skuteczną sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego prądu wtórnego przekładnika badanego wyznacza się zgodnie z zależnością:

^bPPkh — ^ppkh ⁺ ^sPkh ^·'hpkh^SPkh^^^ppspkh^ gdzie:

IbPPkh - oznacza wartość skuteczną sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego prądu wtórnego przekładnika badanego, cpppspkh - oznacza przesunięcie fazowe sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego prądu pierwotnego przekładnika badanego w przypadku przekładni prądowej 1:1 lub prądu wtórnego przekładnika wzorcowego względem sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego napięcia wyjściowego przelotowego przetwornika prąd-napięcie, następnie wyznacza się procentową wartość błędu prądowego badanego przekładnika prądowego według zależności:

Δ/^ ₌ . _{10QO/o (3)}

Ippkh gdzie:

Alkh - oznacza wartość błędu prądowego transformacji sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego prądu pierwotnego przez badany przekładnik prądowy,

Kikh - oznacza znamionową przekładnię prądową badanego przekładnika prądowego, oraz wartość błędu kątowego badanego przekładnika prądowego według zależności:

- . ^kh óiph = arcsinf---------) (4) /«η v _100% 7 \ 7 gdzie:

Olkh - oznacza wartość wynalazku błędu kątowego transformacji sygnału sinusoidalnego lub danej harmonicznej sygnału odkształconego poprzez badany przekładnik prądowy.

Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady z powołaniem się na rysunki, na którym Fig. 1 przedstawia schemat ideowy układu pomiarowego do wyznaczania błędów całkowitego, prądowego i kątowego transformacji prądów sinusoidalnych i harmonicznych prądów odkształconych przez przekładniki prądowe o przekładni prądowej 1:1, Fig. 2 schemat ideowy układu pomiarowego do wyznaczania błędów całkowitego, prądowego i kątowego transformacji prądów sinusoidalnych i harmonicznych prądów odkształconych przez przekładniki prądowe o przekładni różnej od 1:1.

Przykład 1

W celu wyznaczenia błędów całkowitego, prądowego i kątowego transformacji prądów sinusoidalnych i harmonicznych prądów odkształconych przez przekładniki prądowe o przekładni prądowej 1:1, badany przekładnik prądowy 1A przyłącza się do układu pomiarowego przedstawionego na Fig. 1, w którym obwód pierwotny 2 zasila się z transformatora prądowego 3, który jest zasilany ze wzmacniacza mocy 4 sterowanego przez generator arbitralny 5. Do obwodu wtórnego badanego przekładnika prądowego 1A włącza się rezystor 6 stanowiący obciążenie wymagane podczas próby dokładności. Na przewód stanowiący połączenie obwodów pierwotnego i wtórnego 7, w którym przepływa prąd różnicowy stanowiący różnicę prądów pierwotnego i wtórnego badanego przekładnika prądowego zostaje

PL 238 721 Β1 włączony przelotowego przetwornik prąd-napięcie 8. Urządzenie pomiarowe wyznacza w sposób zsynchronizowany wartość skuteczną sinusoidalnego prądu pierwotnego lub wartości skuteczne poszczególnych harmonicznych odkształconego prądu pierwotnego w obwodzie pierwotnym 2 badanego przekładanka prądowego 1A i podczas sprawdzania dokładności transformacji prądów sinusoidalnych wartość skuteczną podstawowej harmonicznej lub podczas sprawdzania dokładności transformacji prądów odkształconych wartości skuteczne poszczególnych harmonicznych napięcia wyjściowego 9 przelotowego przetwornika prąd-napięcie 8 oraz wzajemne przesunięcia fazowe między sinusoidalnym prądem pierwotnym lub harmonicznymi tych samych rzędów odkształconego prądu pierwotnego w obwodzie pierwotnym 2 badanego przekładanka prądowego 1A i podstawową harmoniczną lub harmonicznymi tych samych rzędów odkształconego napięcia wyjściowego 9 przelotowego przetwornika prąd-napięcie 8.

Następnie dokonuje się obliczenia błędu całkowitego badanego przekładnika prądowego zgodnie z zależnością:

F%ikh ~ ~7~~~ '100% (1) ‘PPkh gdzie:

e%ikh - oznacza wartość błędu całkowitego transformacji sygnału sinusoidalnego lub danej harmonicznej sygnału odkształconego przez badany przekładnik prądowy,

Ippkh - oznacza wartość skuteczną sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego prądu pierwotnego przekładnika badanego,

Uspkh - oznacza wartość skuteczną sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego napięcia wyjściowego przelotowego przetwornika prąd-napięcie, k - oznacza znamionowy współczynnik przetwarzania prąd-napięcie wyrażony w amperach na wolt przetwornika prąd-napięcie, oraz wartość skuteczną sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego prądu wtórnego przekładnika badanego wyznacza się zgodnie z zależnością:

IbPPkh — Jfppkh I ^SPkh 2-Ippkh'U_spkii-COS(jPpp_Sp_kfi) (2) gdzie:

Ibppkh - oznacza wartość skuteczną sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego prądu wtórnego przekładnika badanego, cpppspkh oznacza przesunięcie fazowe sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego prądu pierwotnego przekładnika badanego względem sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego napięcia wyjściowego przelotowego przetwornika prąd-napięcie, następnie wyznacza się procentową wartość błędu prądowego badanego przekładnika prądowego według zależności:

_Δ/^ ₌ i_bPP_kh-ip_Pkh . _{1000/o (3)} ^]PPkh gdzie:

Alkh - oznacza wartość błędu prądowego transformacji sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego prądu pierwotnego przez badany przekładnik prądowy, oraz wartość błędu kątowego badanego przekładnika prądowego według zależności ójkh — arcsinf---------) (4) v ioo% y v y gdzie:

δΙκή, - oznacza wartość błędu kątowego transformacji sygnału sinusoidalnego lub danej harmonicznej sygnału odkształconego przez badany przekładnik prądowy.

prądowego według zależności:

PL 238 721 Β1

Przykład 2

W celu wyznaczenia błędów całkowitego, prądowego i kątowego transformacji prądów sinusoidalnych i harmonicznych prądów odkształconych przez przekładniki prądowe o przekładni różnej od 1:1, badany przekładnik prądowy 1A i przekładni wzorcowy 1 B przyłącza się do układu pomiarowego przedstawionego na Fig.2, w którym obwody pierwotne zasila się z transformatora prądowego 3, który jest zasilany ze wzmacniacza mocy 4 sterowanego przez generator arbitralny 5. Do obwodu wtórnego badanego przekładnika prądowego 1A włącza się rezystor 6 stanowiący obciążenie wymagane podczas próby dokładności. Na przewód 7 stanowiący połączenie obwodów wtórnych przekładnika badanego i wzorcowego, w którym przepływa prąd różnicowy stanowiący różnicę prądów wtórnych przekładnika badanego 1A i wzorcowego 1B zostaje włączony przelotowego przetwornik prąd-napięcie 8. Urządzenie pomiarowe wyznacza w sposób zsynchronizowany wartość skuteczną sinusoidalnego prądu pierwotnego lub wartości skuteczne poszczególnych harmonicznych odkształconego prądu pierwotnego w obwodzie wtórnym 2 przekładanka wzorcowego 1B i podczas sprawdzania dokładności trans formacji prądów sinusoidalnych wartość skuteczną podstawowej harmonicznej lub pod czas sprawdzania dokładności transformacji prądów odkształconych wartości skuteczne poszczególnych harmonicznych napięcia wyjściowego 9 przelotowego przetwornika prąd-napięcie 8 oraz wzajemne przesunięcia fazowe między sinusoidalnym prądem pierwotnym lub harmonicznymi tych samych rzędów odkształconego prądu pierwotnego w obwodzie wtórnym 2 przekładanka wzorcowego 1B i podstawową harmoniczną lub harmonicznymi tych samych rzędów odkształconego napięcia wyjściowego 9 przelotowego przetwornika prąd-napięcie 8.

^kk = -100% (1) ‘PPkti gdzie:

e%ikh- oznacza wartość błędu całkowitego transformacji sygnału sinusoidalnego lub danej harmonicznej sygnału odkształconego przez badany przekładnik prądowy,

Ippkh- oznacza wartość skuteczną sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego prądu wtórnego przekładnika wzorcowego,

IbPPkh — ^ppkh + ^SPkh hpkh' ^SPkh'^^^PPSPkh) (2) gdzie:

Ibppkh - oznacza wartość skuteczną sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego prądu wtórnego przekładnika badanego, cpppspkh - oznacza przesunięcie fazowe sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego prądu wtórnego przekładnika wzorcowego względem sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego napięcia wyjściowego przelotowego przetwornika prąd-napięcie, następnie wyznacza się procentową wartość błędu prądowego badanego przekładnika prądowego według zależności:

= ^bpp^-ippkh . _{100O/o (3)}

Ippkh gdzie:

Aikh - oznacza wartość błędu prądowego transformacji sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego prądu pierwotnego przez badany przekładnik prądowy,

Kizn - oznacza znamionową przekładnię prądową badanego przekładnika prądowego, oraz wartość błędu kątowego badanego przekładnika prądowego według zależności:

PL 238 721 Β1 kh = arcsinf

Ąalh

100% (4) gdzie:

Sikh-oznacza wartość błędu kątowego transformacji sygnału sinusoidalnego lub danej harmonicznej sygnału odkształconego przez badany przekładnik prądowy.

Claims

1. Sposób wyznaczania błędów całkowitego, prądowego i kątowego transformacji prądów sinusoidalnych i harmonicznych prądów odkształconych przez przekładniki prądowe znamienny tym, że w celu wyznaczenia błędów całkowitego, prądowego i kątowego badany przekładnik prądowy zostaje podłączony do układu pomiarowego, w którym dokonuje się zsynchronizowanego pomiaru wartości skutecznej prądu sinusoidalnego lub wartości skutecznej danej harmonicznej odkształconego prądu pierwotnego przekładnika badanego w przypadku przekładni prądowej 1:1 lub prądu wtórnego przekładnika wzorcowego w przypadku wyznaczania błędów przekładnika o przekładni różnej od 1:1 oraz wartości skutecznej harmonicznej podstawowej lub także danych wyższych harmonicznych prądu różnicowego, jednocześnie wyznacza się wzajemne przesunięcia fazowe między sinusoidalnym prądem pierwotnym przekładnika badanego w przypadku przekładni prądowej 1:1 lub prądem wtórnym przekładnika wzorcowego w przypadku wyznaczania błędów przekładnika o przekładni różnej od 1:1 i podstawową harmoniczną napięcia wyjściowego przelotowego przetwornika prąd-napięcie lub harmonicznymi tych samych rzędów odkształconego prądu pierwotnego w przypadku przekładni prądowej 1:1 lub prądu wtórnego przekładnika wzorcowego w przypadku wyznaczania błędów przekładnika o przekładni różnej od 1:1 i tych samych rzędów odkształconego napięcia wyjściowego przelotowego przetwornika prąd-napięcie, następnie dokonuje się obliczenia błędu całkowitego badanego przekładnika prądowego zgodnie z zależnością:

^=^^-100% (1)

Ippkh gdzie:

Ippkh - oznacza wartość skuteczną sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego prądu pierwotnego przekładnika badanego w przypadku przekładni prądowej 1:1 lub prądu wtórnego przekładnika wzorcowego,

IbPPkh — ^ppkfi 4 IsPkh ^— 2 ’ ipPkh ’ UsPkh ^^(.^ppspkh) gdzie

Ibppkh - oznacza wartość skuteczną sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego prądu wtórnego przekładnika badanego, cpppspkh - oznacza przesunięcie fazowe sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego prądu pierwotnego przekładnika badanego w przypadku przekładni prądowej 1:1 lub prądu

PL 238 721 Β1 wtórnego przekładnika wzorcowego względem sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego napięcia wyjściowego przelotowego przetwornika prąd-napięcie, następnie wyznacza się procentową wartość błędu prądowego badanego przekładnika prądowego według zależności:

Δ/^ = . _{10QO/o (3)}

Lppkfi gdzie:

Alkh - oznacza wartość błędu prądowego transformacji sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego prądu pierwotnego przez badany przekładnik prądowy, k|zn - oznacza znamionową przekładnię prądową badanego przekładnika prądowego, oraz wartość błędu kątowego badanego przekładnika prądowego według zależności:

&_kh = arcsmP-------) (4) ^IKn ioo% ' ^{v 1} gdzie

5ikh - oznacza wartość błędu kątowego transformacji sygnału sinusoidalnego lub danej harmonicznej sygnału odkształconego przez badany przekładnik prądowy.