Спосіб повірки масштабних перетворювачів напруг

1. Спосіб повірки масштабних перетворювачів напруг, при якому вирівнюють потенціали виходів допоміжного та того, що повіряють, масштабних перетворювачів напруг шляхом змінювання напру 3 85749 перетворювачів напруг, за цим способом потрібно враховувати коефіцієнт передачі допоміжного масштабного перетворювача напруг. Тобто цей спосіб також потребує використання еталонного масштабного перетворювача електричної напруги, що значно обмежує його використання, бо еталон є достатньо дорогий і не завжди наявний. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу повірки масштабного перетворювача електричної напруги таким чином, щоби забезпечити повірку без використання еталонного масштабного перетворювача електричної напруги зі збереженням високої точності вимірів. Поставлена задача вирішується тим, що вирівнюють потенціали виходів допоміжного та того, що повіряють, масштабних перетворювачів напруг, змінюючи напругу джерела живлення низької напруги одного з масштабних перетворювачів при збереженні рівності потенціалів на їх високовольтних входах. Після чого проводять виміри напруг та за результатами оцінюють метрологічні характеристики масштабного перетворювача напруг, що повіряють. Причому змінюють напругу джерела живлення низької напруги масштабного перетворювача напруг, що повіряють. Виміри напруг проводять двічі в довільній послідовності, а саме, між "нульовими" виходами масштабних перетворювачів напруг при рівності потенціалів на низьковольтних виходах та на низьковольтних виходах масштабних перетворювачів напруг при рівності потенціалів на "нульових" виходах. Краще, коли при живленні напругою змінної сили струму змінюють напругу живлення та проводять виміри напруг за амплітудою та фазою. Підключення джерела низької напруги, яке регулюється, дозволяє змінювати напругу живлення масштабного перетворювача електричної напруги, що повіряють, не регулюючи джерело високої напруги, що є позитивним з позицій технологічності способу і абсолютної точності вимірів. Проведення вимірів лише між низьковольтними виходами дозволяє проводити всі виміри звичайними приладами зі збереженням високої точності вимірювань. Послідовність дій та умови їх проведення за запропонованим способом забезпечують отримання метрологічних характеристик масштабного перетворювача електричної напруги, що повіряють, без використання метрологічних характеристик допоміжного масштабного перетворювача напруг. Це дозволяє використовува ти у якості допоміжного масштабного перетворювача напруг звичайний робочий, а не обов'язково еталонний, масштабний перетворювач напруг. Перелік креслень, що розкривають спосіб. Фіг.1 - принципова блок - схема, що реалізує спосіб, який заявляють. Фіг.2- принципова блок - схема, що реалізує стандартний спосіб за ДСТУ 3863-99, 3864-99. Де: 1 - допоміжний масштабний перетворювач електричної напруги, 2 - масштабний перетворювач електричної напруги, що повіряється, 4 3 - джерело високої робочої (номінальної) електричної напруги, 4 - прилад порівняння та виміру електричних напруг, 5 - джерело низької електричної напруги, 6 - прилад порівняння та виміру електричних напруг. Фіг.3 - векторна діаграма електричних напруг при масштабному перетворюванні електричних напруг змінної сили струму. Де: UАО - напруга джерела високої робочої електричної напруги 3, що є незмінною; UСО - напруга джерела низької електричної напруги 5; UВО - низька напруга допоміжного масштабного перетворювача 1; UD1C1 - низька напруга масштабного перетворювача, що повіряється, 2, при рівності потенціалів на "нульових" ви ходах; UC2O - напруга між "нульовим" виходом масштабного перетворювача, що повіряють, 2 та "нульовим" виходом допоміжного масштабного перетворювача 1 при рівності потенціалів на низьковольтних виводах; UBD1 - напруга між низьковольтним виходом масштабного перетворювача, що повіряють, 2 та низьковольтним виходом допоміжного масштабного перетворювача 1 при рівності потенціалів на "нульових" ви ходах; UD2C2 - низька напруга масштабного перетворювача, що повіряється 2, при рівних електричних потенціалах низьковольтних виходів обох масштабних перетворювачів. Спосіб реалізовують наступним чином. До допоміжного масштабного перетворювача електричної напруги 1 до високовольтного та "нульового" входів та до високовольтного входу масштабного перетворювача електричної напруги, що повіряється, 2 підключають джерело високої робочої електричної напруги 3. Між низьковольтними виходами обох масштабних перетворювачів 1 та 2 підключають прилад порівняння 4. Підключають джерело низької електричної напруги 5 між "нульовим" виходом масштабного перетворювача, що повіряють, та загальним заземленням, а також прилад порівняння 6 між "нульовими" виходами обох масштабних перетворювачів 1 та 2. Вхідну напругу допоміжного масштабного перетворювача 1 UAO встановлюють рівною робочій номінальній електричній напрузі масштабного перетворювача, що повіряється, 2 та незмінною на весь час вимірів за допомогою джерела високої робочої номінальної електричної напруги 3. Потім змінюють значення низької електричної напруги UCO джерела 5 до досягнення рівності потенціалів низьковольтних ви ходів (В) допоміжного 1 та (D) того, що повіряється, 2 масштабних перетворювачів. Це фіксує (UBD2 = 0 ) прилад 4. Після чого, за допомогою приладу 6 визначають напругу між "нульовим" виходом (С) масштабного перетворювача, що повіряють, та "н ульовим" виходом (О) допоміжного масштабного перетворювача. 5 85749 Потім змінюють напругу UCO джерела низької електричної напруги 5 до досягнення рівності потенціалів "нульових" виходів (В) допоміжного 1 та (D) того, що повіряється, 2 масштабних перетворювачів. Це фіксує прилад 6 (UC1O = 0). Після чого за допомогою приладу 4 вимірюють напругу (UBD1) між низьковольтними виходами допоміжного 1 та того, що повіряється, 2 масштабних перетворювачів. За результатами визначають коефіцієнт масштабного перетворення за наведеною формулою: К = UC2O / (U C2O – UBD 1 ), де: UC2O - напруга між "нульовим" виходом масштабного перетворювача, що повіряють, 2 та "нульовим" виходом допоміжного масштабного перетворювача 1 при рівності потенціалів на низьковольтних ви ходах. UBD1 - напруга між низьковольтним виходом масштабного перетворювача, що повіряють, 2 та низьковольтним виходом допоміжного масштабного перетворювача 1 при рівності потенціалів на "нульових" ви ходах. Були проведені експерименти з повірки масштабних перетворювачів електричної напруги за способом, що заявляють, (Фіг.1) та порівняння результатів із результатами повірки масштабних перетворювачів електричної напруги, визначених за стандартними [ДСТУ 3863-99, 3864-99] способами (Фіг.2). 1. Повірка масштабного перетворювача електричної напруги постійної сили струму проводилася за наступних умов. Значення номінальної високої робочої електричної напруги UBH=360В. Значення коефіцієнта масштабного перетворення допоміжного масштабного перетворювача електричних напруг К1 = 3. Гадане значення коефіцієнта масштабного перетворення масштабного перетворювача електричних напруг, що повіряється, К2 = 4. Стандартний спосіб. Номінальна електрична напруга - 360В, ( UAO = UAC ). Тоді вихідні напруги масштабних перетворювачів 1 та 2 - відповідно: UBO = UAO/ К1 = 360 / 3 = 120 (В), UDC = UAC / К2 = 360 / 4 = 90 (В). Електрична напруга між масштабними перетворювачами напруг 1 та 2 на низьковольтних виходах UBD = UDC - UBO = - 30 (В);. Електрична напруга на високовольтних входах: UАО = UAC = UBO ´ К1 = UDC ´ K2. Значення коефіцієнта масштабного перетворення масштабного перетворювача електричних напруг, що повіряється: K2 = UBO ´ K1/ UDC = (UDC – UBD) ´ K 1/UDC = =(1-UBD/ UDC) ´ K1 = (1 + 30/90) ´ 3 = 4. Спосіб, що заявляють. Номінальна електрична напруга - 360В, (UАО = UAC1). На низьковольтних вихода х електричні напруги відповідно: UBO = UAO / К 1 = 360 / 3 = 120 (В), 6 UD1C1 = UAC1 / К 2 = 360 / 4 = 90 (В). При цьому на приладі 4 UBD1 = UВО - UD1C1 = 30 (В). Напругу джерела 5 - UСО, яке підключене до масштабного перетворювача напруг, що повіряють, 2 змінювали таким чином, щоб зрівняти потенціали низьковольтних виходів. При цьому прилад порівняння електричних напруг 4 фіксував 0 UBD2=0). Між нульовим виходом (С) масштабного перетворювача, що повіряють, та нульовим виходом (О) допоміжного масштабного перетворювача, при рівних потенціалах їх низьковольтних ви ходів (UB=UD2) проводили вимір напруги приладом 6: UC2O = UАО - UAC2 = 40 (В), Визначали значення коефіцієнта масштабного перетворення масштабного перетворювача електричної напруги, що повіряється, за формулою: К2 = UC2O /( UC2O - UBD1) = (40)/(40-30) = 4. Таким чином значення коефіцієнта масштабного перетворення масштабного перетворювача електричної напруги, що повіряли, визначені стандартним способом та тим, що заявляють, співпадають. 2. Повірка масштабного перетворювача електричних напруг постійної сили струму проведена за наступних умов. Значення номінальної високої робочої електричної напруги UBH=120В. Значення коефіцієнта масштабного перетворення допоміжного масштабного перетворювача електричних напруг К1 = 3. Гадане значення коефіцієнта масштабного перетворення масштабного перетворювача електричних напруг, що повіряється К2 = 4. Стандартний спосіб. Напруги масштабних перетворювачів 1 та 2 на низьковольтних ви ходах відповідно: UВО = UАО/K 1-120/3=40(B), UDC = UAC/K2= 120/4 = 30 (В). Між масштабними перетворювачами 1 та 2 проводили вимір напруги на низьковольтних ви ходах приладом 4: UBD = UDC - UВО = -10(B). Напруга на високовольтних входах: UAO = UAC = UВО ´ K1 = UDC ´ K2 . Визначали значення коефіцієнта масштабного перетворення масштабного перетворювача електричної напруги, що повіряється, за формулою: K2 = UВО ´ K1/ UDC = (UDC - UВО) ´ K 1/ UDC = =(1- UBD/ UDC) ´ K1 = (1 + 10/30) ´ 3 = 4. Спосіб, що заявляють. На низьковольтних виходах напруга відповідно: UВО = UАО/K 1 = 120/3 = 40(B), UD1C1 = UAC1 / К 2 = 120 / 4 = 30 (В). Проводили вимір електричної напруги між низьковольтними виходами масштабних перетворювачів напруг 1 та 2 приладом порівняння електричних напруг 4: UBD1= UВО- UD1C1 = 10 (B). Змінювали напругу джерела 5 UСО, яке підключене до масштабного перетворювача 2, що повіряють, таким чином, щоб зрівняти потенціали низьковольтних виходів масштабних перетворю 7 85749 вачів напруг 1 та 2, що фіксува в прилад порівняння електричних напруг 4 (UBD2 = 0): UВО = UD2O = 40 (В). При цьому UAC2 = (U АО- UАО /K1 / (1-1/K2) = =UАО ´ (1-1/K 1 / (1-1/K2) = = 120 ´ (1-1/3)/ (1-1/4) = 106,(6) (В). Проводили вимір напруги приладом 6 між "нульовим" виходом (С) масштабного перетворювача, що повіряють, та нульовим виходом (О) допоміжного масштабного перетворювача, при рівних потенціалах їх низьковольтних виходів (UB = UD2) UC2O = UАО- UAC 2=13,(3) (B). Визначали значення коефіцієнта масштабного перетворення масштабного перетворювача електричної напруги, що повіряється, за формулою: К2 = UC2O /(UC2O- UBD1) = (13,(3))/(13,(3)-10) = 4. Таким чином значення коефіцієнта масштабного перетворення масштабного перетворювача електричної напруги, що повіряли, визначені стандартним способом та тим, що заявляють, співпадають. 3. Повірка масштабного перетворювача напруги змінної сили струму проводилася за наступних умов. Значення номінальної високої робочої електричної напруги UBH=360В. Коефіцієнт масштабного перетворення допоміжного масштабного перетворювача напруги К1 = 3Ð45° = 3cos 45 ° + j 3sin 45°. Гаданий коефіцієнт масштабного перетворення масштабного перетворювача напруги, що повіряється К2= 4 Ð30° = 4cos 30° + j 4sin 30°. Стандартний спосіб. Вихідні напруги масштабних перетворювачів 1 та 2 - відповідно: UВО=UAO/K1=360/3Ð45°= =120Ð-45°=84,852813742 - j 84,852813742 (В), UDC=UAC/K2=360/4Ð30O=90Ð-30= = 77,942286341-j 45 (В). Напругу між масштабними перетворювачами напруг 1 та 2 на вихідних вивода х вимірювали приладом 4. UBD = UDC-UВО=90Ð-30°-120Ð-45°= =30Ð-30°´(3-4Ð-15°)=+6,910527401-j39,852813742 =40,447523436Ð-80,16266° (В), Електрична напруга на високовольтних входах: UАО = UAC = UBO ´ К1 = UDC ´ К2. Визначали значення коефіцієнта масштабного перетворення масштабного перетворювача електричних напруг, що повіряється, за формулою: K2 = UВО ´ K1/UDC = (UDC-UBD) ´ K1/UDC = =(1-UBD/UDC)´K1=1-30Ð-30°´(3-4Ð-15o)/90Ð-30o)´3Ð45o= =(1-(3-4Ð-15o)/3) ´ 3Ð45° = =(3Ð45° -(3Ð45° -4Ð30°)) = 4Ð30°. Спосіб, що заявляють: Електричні напруги на вихідних виводах масштабних перетворювачів напруг відповідно: UВО=UАО/K1=360/3Ð45°=120Ð-45°= =84,852813742-j 84,852813742 (В), UAB=UAO-UBO=360-84,852813742+ +j84,852813742=275,147186258+ +j84,852813742=287,933975254Ð17,13927°(B), 8 UD1C1=UAC1/K2=360/4 Ð 30°= =90Ð-30° =77,942286341 -j 45(B), UAD1=UAO-UD1C1=360-77,942286341+j45= =282,0577133659+j45= =285,624847780Ð9,06468° (B). Приладом порівняння електричних напруг 4 проводили вимір напруги між низьковольтними виходами масштабних перетворювачів напруг 1 та 2: UBD1=UD1C1-UВО=90Ð-30°-120Ð-45°= =+6,910527401-j39,852813742= =40,447523436Ð-80,16266°(B). Це вимірював прилад порівняння електричних напруг 4. Низьку напругу джерела 5 – UCО, яке підключене до масштабного перетворювача 2, що повіряють, змінювали таким чином, щоб зрівняти потенціали низьковольтних виходів масштабних перетворювачів 1 та 2: UВО=UD2O=120Ð-45°=84,852813742-j84,852813742 (В), що фіксував прилад порівняння електричних напруг 4 (UBD2 = 0). При цьому UАC2 =(UАО-UАО/К 1)/(1-1/К2) = =UАО´(1-1/K1)/(1-1/К2)=360´(1-/3Ð45°)/(1-1/4Ð30°)=360´((3Ð45°-1)/3Ð45°)/((4Ð30°-1)/4Ð30°)=360´((3Ð45°-1)´4Ð30°)/((4Ð30°-1)´3Ð45°)=360´(12Ð75°-4Ð30°)/(12Ð75°-3Ð45°)=480´(3Ð45°-1)/(4Ð45°-1Ð15°)= =480´(2,121320344+j2,121320344-1)/(2,828427125+j2,828427125-0,965925826-j0,258819045)=480´(1,121320344+ +j2,121320344)/(1,862501298+j2,569608080)= =480´´2,399449794Ð62,13927°/ /3,173609423Ð54,06468°=359,312531900+ +j50,975202287=362,910411375Ð8,07409° (B). Після того проводили вимір змінної електричної напруги приладом порівняння електричних напруг 6 між нульовим виходом (С) масштабного перетворювача, що повіряють, та нульовим виходом (О) допоміжного масштабного перетворювача, при рівних потенціалах їх низьковольтних ви ходів (UB = UD2): UC2O=UАО-UAC2=360-360´(12Ð75O-4Ð30°)/(12Ð75°-3Ð45°)=360´(1-(12Ð75°-4Ð30o)/(12Ð75°-3Ð45o))=360´(1-4Ð30o´(3Ð45°-1)/(3Ð45°´(4Ð30o-1)))=360´(1-(4/3)Ð-15°´(3Ð45°-1)/(4Ð30o-1))=360-359,312531900-j50,975202287=0,687468100-j50,975202287=50,979837785Ð-89,22734° (B). Визначали значення коефіцієнта масштабного перетворення масштабного перетворювача електричної напруги, що повіряється, за формулою: K2=UC2O/(UC2O-UBD1)=360´(1-(12Ð75°-4Ð30°)/(12Ð75°-3Ð45O))/(360´(1-(12Ð75o-4Ð30o)/(12Ð75o-3Ð45o))-30Ð-30o´(3-4Ð-15°))=360´(1-4Ð30o´(3Ð45°-1)/(3Ð45o´(4Ð30o-1)))/360´(1-4Ð30°´(3Ð45o-1)/(3Ð45o´(4Ð30°-1)))-30Ð-30°´(3-4Ð-15o)=50,979837785Ð-89,22734°/(0,687468100-j50,975202287-6,910527401+j39,852813742)=50,979837785Ð-89,22734°/(-6,223059300-j11,122388545)= =50,979837785Ð-89,22734°/12,744959553Ð 9 85749 -119,22734°=4Ð30°. Значення коефіцієнта масштабного перетворення масштабного перетворювача, що повіряли, визначені стандартним способом, та тим, що заявляють, співпадають за амплітудою та фазою. Таким чином використання способу, що заявляють, забезпечує повірку зі збереженням високої точності вимірів без використання еталонного ма Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко 10 сштабного перетворювача електричної напруги, а саме визначення метрологічних характеристик масштабного перетворювача електричної напруги відбувається без використання еталонного масштабного перетворювача електричної напруги. Це робить спосіб значно ефективнішим та дешевшим ніж відомі способи. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601