Расчет метрологических характеристик устройства для определения уравнительных токов в тяговых сетях переменного тока

1.5 Расчет метрологических характеристик разрабатываемого устройства.

Возникновение приборных погрешностей обусловлено свойствами используемых измерительных приборов. Погрешность каждого конкретного прибора является систематической, но ее значение обычно неизвестно, а значит, ее невозможно исключить введением в результат измерения соответствующей поправки. В паспорте прибора принято указывать предел допустимой погрешности, означающий максимально возможную погрешность при рекомендованных условиях работы прибора.

Разрабатываемый прибор, как и любой цифровые приборы, имеет ряд преимуществ перед аналоговым.

Это:

1.  высокая точность измерений.

2.  отсутствие характерных для стрелочных приборов субъективных зрительных ошибок считывания со шкал.

1.5.1. Общая погрешность разрабатываемого устройства определена погрешностями составных элементов:

Общая погрешность не должна превышать ±0,5% - класс точности прибора.

Рис. 11

1.  Аналоговый канал:

2.  Канал АЦП:

3.  Погрешность микропроцессорного вычисления

1. Погрешность аналогового канала определяется погрешностями каналами тока и канала напряжения.

Погрешности усилителей  учитываются  по нелинейности и по амплитуде напряжения. Усилитель работает в диапазоне амплитуд входного напряжения от ±5В. Погрешность усилителя AD204 по нелинейности (0.025%), по амплитуде напряжения (0,01%).

Рис 12 Аналоговые входы прибора

      Таблица 2. Описание аналоговых входов прибора

№	Наиме­но­ва­ние	Номи­наль­ный предел измерений	Номи­наль­ный класс точности	Допус­ти­мый измеряемый предел
1	UA2	100 В	0,5	200 В
2	I32	5 А	0,5	7.5 А
3	I12	5 А	0,5	7.5 А
4	I22	5 А	0,5	7.5 А
5	I42	5 А	0,5	7.5 А
6	I52	5 А	0,5	7.5 А

1.2  Канал напряжения.

Исходные данные	Номинал	Погрешность
усилитель	Ку=12	По нелинейности По амплитуде напряжения      0.025% 0,01%
R1	399 кОм	0.01
R2	1 кОм	0.01

Погрешность канала напряжения определяется из соотношения:

, где

- погрешность делителя напряжения

 - погрешность усилителя, которая складывается из погрешности по нелинейности, и погрешности по амплитуде напряжения.

Погрешность делителя напряжения определяется из условия:

Коэффициент деления

Определим погрешность канала напряжения

1.3 Канал тока.

Исходные данные	Номинал	Погрешность
усилитель	Ку=12	По нелинейности По амплитуде напряжения      0.025% 0,01%
Rш	0,01 Ом	0.015

, где

- погрешность шунта

- погрешность усилителя, которая складывается из погрешности по нелинейности, и погрешности по амплитуде напряжения.

Определим погрешность канала тока:

1.4    Полная погрешность аналогового канала

Для уменьшения стоимости разработки, возможно, заменить существующие высокоточные усилители на менее точные. Но это, возможно, будет сделать, если это не повлияет на класс  точности прибора, который равен 1.

Проведем расчеты аналоговых входов для этих усилителей.

Аналоговый канал:

1.  Погрешность аналогового канала определяется погрешностями каналами тока и канала напряжения.

1.2   Канал напряжения выполняют по схемам с делителем напряжения, так как усилитель работает в диапазоне амплитуд входного напряжения от -5В до +5В, а на выходе трансформатора тока 100В.

Исходные данные	Номинал	Погрешность
усилитель	Ку=12	20%
R1	399 кОм	0.01
R2	1 кОм	0.01
Roc1	От 1до 100	0.1
Roc2	От1 до 100	0.1

Погрешность канала напряжения определяется из соотношения:

, где

- погрешность делителя напряжения

- погрешность согласующей цепи

Расчет согласующей цепи

Общая погрешность цепи определяется погрешностями всех составных элементов

     Указанное условие не выполняется, т.к погрешность усилителя составляет ±20%, согласующая цепь не обеспечивает требуемой точности, следовательно усложняем схему и строим её в виде цепи с резисторами обратной связи.

      Цепь выполняются по схеме замкнутой системы, в которой часть выходного сигнала подается на вход цепи и сравнивается с выходным сигналом.

Схема приобретает вид:

Коэффициент передачи согласующей цепи определяется из условия

В этом случае погрешность согласующей цепи будет равна

=

Определим погрешность канала напряжения

1.3    Канал тока выполняют по схемам шунтом и цепи с резисторами обратной связи.

Исходные данные	Номинал	Погрешность
усилитель	Ку=12	20%
Rш	0,01 Ом	0.015
Roc1	От 1до 100	0.1
Roc2	От 1 до 100	0.1

, где

- погрешность шунта

- погрешность согласующей цепи

Расчет согласующей цепи

Коэффициент передачи согласующей цепи определяется из условия

В этом случае погрешность согласующей цепи будет равна

=

Определим погрешность канала тока

1.4   Полная погрешность аналогового канала

Погрешность аналогового канала для случая с менее точным