Информационно-измерительная техника в электроэнергетике: Методические указания к лабораторным работам, страница 14

Несинусоидальность напряжения сети возникает из-за приме-нения вентильных преобразователей, установок электросварки, мощных электродуговых печей, вольт-амперные характеристики которых нелинейны. Характерной особенностью этих устройств является потребление ими из сети несинусоидальных токов при подведении к их зажимам синусоидального напряжения.

Источники возникновения колебаний напряжения и частоты, несинусоидальности напряжения можно определить путем пооче-редного отключения потребителей (если это возможно по требованиям технологических процессов) и проведения замеров параметров качества электроэнергии.

Источники несинусоидальности напряжения также определя-ют, осуществляя экспериментальное исследование фазового угла сдвига между n-й гармоникой тока и напряжения. Если фазовый угол сдвига между гармоникой тока нагрузки и соответствующей гармоникой напряжения в точке общего присоединения (ТОП) пре-вышает ± 90, то данный потребитель является источником гармо-ник тока. Это источник несинусоидальности.

На рис. 5.1 приведена схема электроснабжения, используемая в лабораторной установке. По линии Л1 осуществляется электро-снабжение потребителей, подключенных к линиям Л2 и Л3. Для оп-ределения источника несинусоидальности определяется фазовый угол сдвига между гармониками падения напряжений на шунтах R₁- R₃ и напряжения на вторичной обмотке измерительного трансформатора ТН2. Если этот угол расположен в 1 или 2 квад-ранте (рис.5.2), то активная мощность соответствующей гармо-ники Pn > 0 и потребитель не является источником несинусо-идальности. Если угол расположен в 3 или 4 квадранте, то Pn < 0 и потребитель является источником несинусоидальности. Нагрузка носит емкостной характер, когда Qn < 0, или индуктивный, если Qn > 0 (рис. 5.2). Измерительный трансформатор тока ТТ1 исполь-зуется для выявления источников несинусоидальности в энерго-снабжающей организации.

Рис. 5.1. Подключение измерительных

трансформаторов в схеме электроснабжения

Рис.5.2. Векторная диаграмма определения источника несинусоидальности

5.1.1. Измерение частоты

Для измерения частоты периодических напряжений в диапазоне 10 Гц - 500 кГц используются электронные частотомеры. Приведенная погрешность таких приборов g = 0,5¸2,5 %. Методы сравнения позволяют уменьшить эту погрешность до 0,0001 %.

При применении электронно-лучевого осциллографа для изме-рения частоты наиболее часто используются методы линейной развертки и интерференционных фигур (фигур Лиссажу).

Метод линейной развертки при известном масштабе времени по оси Х позволяет измерить период сигнала

T_x =m_t l_x ,

где l_x  - размер по оси Х , занимаемый одним периодом сигнала;

m_t - масштаб времени по оси  , с/см или с/деление.

Погрешность измерения временных интервалов состоит из погрешности с которой задана скорость развертки и погрешности измерения линейных размеров на экране осциллографа.

Измеряемая частота равна

f_x = 1/ T_x .

Метод  фигур Лиссажу используется для измерения частоты синусоидальных напряжений. На входы каналов X и Y осцил-лографа подаются напряжения измеряемой и образцовой частоты (генератор развертки отключен). Электронный луч под действием двух взаимно перпендикулярных  и меняющихся по гармоническо-му закону электрических полей вычерчивает на экране некоторую сложную кривую. Если соотношение частот образцового и измеряемого напряжений выражается отношением целых чисел, то результирующая кривая (фигура Лиссажу) представляется в виде неподвижного изображения. Для определения отношения частот необходимо сосчитать наибольшее число пересечений между вертикальной N_y и горизонтальной N_x прямыми наблюдаемой фигуры. Составляется отношение

f_y / f_x = N_x / N_y,

где f_y и  f_x- частоты напряжений, подаваемых на каналы Y и X осциллографа.

Погрешность измерения определяется погрешностью задания известной частоты. Данный метод отличается высокой точностью.

5.1.2. Измерение разности фаз