AC-metrologi

Desi Panchayat 4 || Kavi Sammelan || Panchayat (Juni 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

AC-metrologi

AC elektriske kredsløb


Spørgsmål 1

I strømfordelingssystemer er det meget vigtigt at kunne måle liniespænding. Du kan ikke styre, hvad du ikke kan måle, og det er vigtigt at styre kraftledningsspændingen for ikke at overskride isolatorernes ratings.

Men hvordan måler du sikkert spændingen på en 750 kV strømledning "# 1"> Reveal svar Skjul svar

En "potentiel transformator" eller "PT" er en trin-down transformer med et meget præcist viklingsomdrejningsforhold, således at sekundærspændingen er en præcis og kendt fraktion af primærspændingen.

Opfølgningsspørgsmål: Ud over at spændingsspændingen går ned på relativt sikre niveauer, giver potentielle transformere også endnu en vigtig sikkerhedsfunktion til spændingsmåling. Beskriv, hvad denne ekstra funktion er, og hvorfor det er vigtigt. Hint: Alle transformere undtagen autotransformatorer giver denne funktion!

Bemærkninger:

Bed eleverne om at tegne et groft skematisk diagram over, hvordan en potentiel transformator kan placeres i et komplet spændingsmålingskredsløb med strømledninger, panelmonteret voltmetermekanisme, sikkerhedssikringer mv.

Spørgsmål 2

Et almindeligt instrument til måling af høje vekselstrømme i elsystemer er en strømtransformator, forkortet "CT". Nuværende transformatorer har sædvanligvis form af en "donut", gennem hvilken den strømbærende leder passerer:

Formålet med en strømtransformator er at skabe en sekundær strøm, der er en præcis fraktion af primærstrømmen, for lettere måling af strøm i strømlederen.

Givet denne funktion, ville nuværende transformere betragtes som en "step-up" eller "step-down" -transformator "# 2"> Reveal svar Skjul svar

Ud fra spændingsperspektivet, hvilket normalt er, hvordan udtrykkene "step-up" og "step-down" refereres, er en strømtransformator en "step-up" -transformator. Dens sekundære viklinger er viklet vinkelret på den magnetiske fluxbane, som er typisk for alle transformere.

Bemærkninger:

Spørgsmålet om, hvorvidt den nuværende transformator er en "down-down" eller "step-up" har en vigtig sikkerhedsimplementation for eleverne at realisere. Bed dine elever om at beskrive, hvilke forhold der kan vise sig at være de farligste, når de arbejder omkring nuværende transformere, da de får deres "step up" -type med henvisning til spænding.

Spørgsmål 3

Hvor meget strøm vil der blive udført af en strømtransformator, hvis belastningsstrømmen er 350 ampere og CT-forholdet er 600: 5?

Reveal svar Skjul svar

Sekundær strøm = 2.917 ampere

Bemærkninger:

Dette spørgsmål er en øvelse i matematiske forhold.

Spørgsmål 4

Det er meget vigtigt, at sekundærvikling af en strømtransformator (CT) aldrig bliver åbnet under drift! Forklar hvorfor dette er en vigtig sikkerhedsovervejelse.

Reveal svar Skjul svar

En åben cirkulær sekundærvikling på en strømtransformator kan generere ekstremt høje spændinger.

Bemærkninger:

Der er et par forskellige måder at forklare, hvorfor nuværende transformatorer udgør denne sikkerhedsrisiko. Man kunne forklare det med hensyn til viklingsforholdet, eller måske med hensyn til dets funktion som en AC "nuværende kilde". Vær ikke overrasket, hvis dine elever præsenterer flere forklaringer til denne adfærd.

Spørgsmål 5

Antag at du ønskede at måle strømmen af ​​en vekselstrømsmotor, hvis fuldlaststrøm skal være omkring 150 ampere. Denne strøm er alt for stor til at måle direkte med dit eneste AC-ammeter (nominel 0 til 5 ampere), og de eneste nuværende transformatorer, du har til rådighed, er bedømt til 1200: 5, hvilket ikke ville producere nok udgangsstrøm til at køre 0-5 amp meter bevægelse meget langt ved en belastning strøm på 150 ampere. Sikker på, du ville få en måling, men det ville ikke være meget præcist.

Find ud af en måde at overvinde dette måleproblem, så en motorstrøm på 150 ampere vil give en mere omfattende afbøjning på 0-5 amp meter bevægelseskalaen.

Reveal svar Skjul svar

Måske er den nemmeste løsning at pakke strømlederen, så den går gennem CT-toroid flere gange og ændrer dermed dets effektive forhold.

Bemærkninger:

"Multiple wrap" -løsningen er et pænt trick, jeg har brugt mere end en gang til at måle strøm med en overdimensioneret strømtransformator. Diskuter effekten af ​​flere "sving" af primærleder på forholdet mellem en CT og dine elever og beregner de nye forhold, der dannes ved at gøre det.

Selvom "multiple wrap" -løsningen er enkel, er det ikke den eneste mulige løsning på dette problem. En anden løsning ville være at bruge flere strømtransformatorer, men jeg forlader det for dig og dine elever at finde ud af!

Spørgsmål 6

Beskriv formålet med en strømtransformator i et vekselstrømskredsløb.

Reveal svar Skjul svar

Nuværende transformatorer, eller CT'er, bruges til at måle høje strømme i potentielt højspændingskredsløb, der giver præcis strømreduktion og galvanisk isolering mellem målekredsløbet og strømkredsløbet.

Bemærkninger:

Bed dine elever om at beskrive det fysiske udseende og opbygningen af ​​en CT. Hvis det er muligt, tag et ind i dit klasseværelse til visning og diskussion.

Spørgsmål 7

Hvad betyder det, hvis en målerbevægelse beskrives som værende RMS, gennemsnitlig svar "# 7"> Reveal svar Skjul svar

Det betyder, at målerbevægelsens angivelse er naturlig proportionalt med gennemsnitsværdien af det målte vekselstrømssignal, men dets kalibrering er skævt til at repræsentere RMS-værdi ved måling af et sinusformet signal.

Udfordringsspørgsmål: Hvis en af ​​disse målere udsættes for et kvadratbølge-AC-signal, vil dets "RMS" -indikation være fejlagtigt lav, fejlagtigt høj eller præcis?

Bemærkninger:

Dette koncept er forvirrende for mange studerende, men vigtigt for dem at forstå. Jeg foreslår at du belyser emnet ved at stille en række spørgsmål:

Hvad ville en af ​​disse målere indikere, hvis amplitude af et sinusformet signal blev fordoblet? Svar: Indikationen ville fordoble.
Hvad ville en af ​​disse målere indikere, om signalamplituden og bølgeformen skulle ændres på en sådan måde, at gennemsnitsværdien af ​​signalet fordobles, men RMS-værdien steg ikke så meget? Svar: Indikationen ville fordoble.
Hvad ville en af ​​disse målere indikere, om signalamplituden og bølgeformen skulle ændres på en sådan måde, at signalets RMS-værdi fordobles, men gennemsnitsværdien steg ikke så meget? Svar: Indikationen ville kun øge, så meget som gennemsnitsværdien steg.

Spørgsmål 8

Elektrostatiske målerbevægelser bruger den fysiske attraktion mellem metalplader forårsaget af en spænding for at afbøje en peger i stedet for at bruge elektromagnetisme, som det er fælles med de fleste andre målerbevægelsesdesign. Selvom elektrostatiske målerbevægelser ikke er så følsomme som PMMC-mekanismer, har de den fordel at kunne måle både AC og DC med lige lethed.

Antag at du kalibreret en elektrostatisk målerbevægelse fra 0 volt til 500 volt DC. Derefter tilsluttede du denne måler til en sinusformet AC-kilde og så den til at registrere en spænding på 216 volt. Hvad er spændingen af ​​denne AC-kilde, i volt RMS?

Reveal svar Skjul svar

240 V RMS

Tip: De fleste mekaniske målerbevægelser angiver naturligvis gennemsnitsværdien af en AC-kurveform!

Bemærkninger:

Diskuter med dine elever årsagen til, at de fleste målerbevægelser fungerer på gennemsnitsværdien af ​​en AC-kurveform. Hvorfor indikerer ikke bevægelse naturligvis RMS-værdi? Spørg dine elever om, hvordan "gennemsnit" og "RMS" AC-værdier er defineret, og hvilke fysiske systemer repræsenterer disse matematiske modeller.

Spørgsmål 9

De fleste elektromekaniske målerbevægelser er i gennemsnit gennemsigtige . De viser deres indikationer i enheder af volt eller forstærkere "RMS" kun fordi de er blevet kalibreret til at gøre det for sinusformede bølgeformer.

Nogle elektromekaniske målerbevægelser er dog sandt-RMS-svar. Eksempelvis giver elektrodynamometerbevægelser, når de er tilsluttet som enten voltmetre eller ammetere (ikke som wattmetre) naturligvis indikationer, der står i forhold til spændingens eller strømens sande RMS-værdi.

Baseret på de iboende forskelle mellem disse målerbevægelser beskriver, hvordan du kan bruge elektromekaniske målerbevægelser til at udføre kvalitative vurderinger af bølgeformforvrængning. Med andre ord, hvordan kunne du bruge elektromekaniske målere til at fortælle om en AC-bølgeform var sinusformet eller ej?

Reveal svar Skjul svar

Tag en "gennemsnitlig responderende" og en "true-RMS" -måler, der angiver ligeligt ved måling af sinusformede bølgeformer, og sammenligner deres aflæsninger ved måling af den pågældende AC-bølgeform. Jo større forskellen mellem de to meter målinger er, jo større er forvrængningen (fra en sinusbølge ideel).

Bemærkninger:

I betragtning af forekomsten af ​​harmoniske systemer i moderne vekselstrømssystemer, kan dette "trick" være ret nyttigt til at foretage kvalitative vurderinger af harmonisk forvrængning. Selvfølgelig vil dyre testudstyr give kvantitative målinger af forvrængning, men det er altid rart at vide, hvordan man bruger mindre testudstyr, bare hvis det dyre udstyr ikke er tilgængeligt.

Spørgsmål 10

En elektromekanisk målerbevægelse, der almindeligvis anvendes til måling af vekselstrøm, kaldes elektrodynamometerbevægelsen . Beskriv, hvordan denne måler fungerer, og tegne et skematisk diagram, der viser, hvordan det bruges til at måle den vekselstrøm, der leveres til en belastning.

Reveal svar Skjul svar

Elektrodynamometer bevægelser har to elektromagnetiske spoler i stedet for blot en:

Bemærkninger:

Spørgsmål 11

Der er mange ukorrekte terminologier og informationer i verden af ​​højfidelitets lydudstyr, primært på grund af en stor forbrugerbase, der mangler teknisk viden. Et af de almindelige misforståelser af lydforstærkerens ydeevne er strøm, udtrykt i "watt peak" og "watt RMS". Mens udtrykket "peak power" ikke nødvendigvis er ukorrekt, er "RMS power" mest definitivt. Hvad er der galt med sidstnævnte udtryk, og hvad mener du, at lydudstyrsproducenterne betyder, når de angiver en forstærkerens strømstyrke i "watt RMS" "# 11"> Reveal svar Skjul svar

"RMS" er et middel til at udtrykke en vekselstrømsspænding eller strøm på tilsvarende vilkår med jævnspænding eller strøm, baseret på en ligevægt mellem de to. Der er ikke noget som "RMS power", kun "RMS spænding" eller "RMS strøm."

Bemærkninger:

Efter at have dispenseret med den oxymoroniske opfattelse af "RMS power" fortsætter vi nu med det næste spørgsmål: Hvad betyder forstærkerfabrikanter med denne rating? Dine elever skulle have gjort nogle undersøgelser af forstærkerens power ratings og set, hvad producenterne siger om dem. På baggrund af den forskning, hvad synes dine elever, at producenterne forsøger at angive, når de taler om "RMS power"? Er der en bedre måde at sige dette på?

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Næste regneark →