regneark

AC-metrologi

Ozzy Man Reviews: Yanet Garcia & Mexican Weather (Februar 2019).

Anonim

AC-metrologi

AC elektriske kretser


Spørsmål 1

I kraftfordelingssystemer er det svært viktig å kunne måle linjespenningen. Du kan ikke kontrollere hva du ikke kan måle, og det er viktig å kontrollere kraftledningsspenningen for ikke å overskride isolatorens rangeringer.

Men hvordan måler du sikkert spenningen på en 750 kV kraftlinje "# 1"> Gi svar Svar Skjul svar

En "potensiell transformator" eller "PT" er en nedturstransformator med et veldig presis svingete svingforhold, slik at sekundærspenningen er en presis og kjent fraksjon av primærspenningen.

Oppfølgingsspørsmål: I tillegg til å spenne linjespenningen ned til relativt sikre nivåer, gir potensielle transformatorer også en ytterligere viktig sikkerhetsfunksjon for spenningsmåling. Beskriv hva denne ekstrafunksjonen er, og hvorfor det er viktig. Hint: Alle transformatorer unntatt autotransformatorer gir denne funksjonen!

Merknader:

Be elevene å tegne et grovt skjematisk diagram over hvordan en potensiell transformator vil bli plassert i en komplett spenningsmålingskrets, med kraftledninger, panelmontert voltmetermekanisme, sikkerhetssikringer, etc.

Spørsmål 2

Et vanlig instrument som brukes til å måle høye strømninger i kraftanlegg, er en strømtransformator, forkortet "CT". Strømtransformatorer har vanligvis form av en "doughnut", som den strømførende lederen passerer gjennom:

Formålet med en strømtransformator er å skape en sekundærstrøm som er en presis brøkdel av primærstrømmen, for lettere måling av strøm i strømlederen.

Gitt denne funksjonen, ville nåværende transformatorer betraktes som en "step-up" eller "step-down" -transformator "# 2"> Avslør svar Skjul svar

Fra spenningsperspektivet, som vanligvis er hvordan termene "step-up" og "step-down" refereres, er en strømtransformator en "step-up" -transformator. Dens sekundære viklinger er viklet vinkelrett på den magnetiske strømningsbanen, som er typisk for alle transformatorer.

Merknader:

Spørsmålet om den nåværende transformatoren er en "trinn ned" eller "oppstart" har en viktig sikkerhetsimplementasjon for studentene å realisere. Be elevene dine om å beskrive hvilke forhold som kan vise seg å være farligste når de jobber rundt nåværende transformatorer, gitt deres "oppstart" natur med referanse til spenning.

Spørsmål 3

Hvor mye strøm vil bli utført av en strømtransformator hvis belastningsstrømmen er 350 ampere og CT-forholdet er 600: 5?

Avslør svar Skjul svar

Sekundær strøm = 2, 917 ampere

Merknader:

Dette spørsmålet er en øvelse i matematiske forhold.

Spørsmål 4

Det er svært viktig at sekundærviklingen av en strømtransformator (CT) aldri åpnes når den er i drift! Forklar hvorfor dette er en viktig sikkerhetshensyn.

Avslør svar Skjul svar

En open-circuited sekundær vikling på en strømtransformator er i stand til å generere ekstremt høye spenninger.

Merknader:

Det er et par forskjellige måter å forklare hvorfor nåværende transformatorer utgjør denne sikkerhetsfaren. Man kan forklare det når det gjelder viklingsforholdet, eller kanskje med hensyn til funksjonen som en AC-strømkilde. Ikke bli overrasket om studentene dine presenterer flere forklaringer for denne oppførselen.

Spørsmål 5

Anta at du ønsket å måle strømmen til en vekselstrømsmotor, hvis fullstrømsstrøm skal være ca 150 ampere. Denne strømmen er altfor stor til å måle direkte med ditt eneste AC-ammeter (nominelt 0 til 5 ampere), og de eneste strømtransformatorene du har tilgjengelig er vurdert til 1200: 5, noe som ikke ville produsere nok utgangsstrøm til å kjøre 0-5 amp meter bevegelse veldig langt ved en laststrøm på 150 ampere. Visst, du vil få en måling, men det ville ikke være veldig nøyaktig.

Finn ut en måte å overvinne dette måleproblemet på, slik at en motorstrøm på 150 ampere vil gi en større avbøyning på 0-5 amp meter bevegelsesskalaen.

Avslør svar Skjul svar

Kanskje den enkleste løsningen er å vikle strømlederen, slik at den går gjennom CT-toroid flere ganger, og dermed endrer den effektive forholdet.

Merknader:

"Multiple wrap" -løsningen er et pent trick jeg har brukt mer enn en gang til å måle nåværende med en overdimensjonert strømtransformator. Diskuter effekten av flere "svinger" av hovedleder på forholdet mellom en CT med elevene dine og beregner de nye forholdene som dannes ved å gjøre det.

Selv om "multiple wrap" -løsningen er enkel, er det ikke den eneste mulige løsningen på dette problemet. En annen løsning ville være å bruke flere strømtransformatorer, men jeg la det opp til deg og dine elever for å finne ut!

Spørsmål 6

Beskriv formålet med en strømtransformator i en vekselstrømskrets.

Avslør svar Skjul svar

Strømtransformatorer, eller CT, brukes til å måle høye strømmer i potensielt høyspente vekselstrømkretser, noe som gir presis strømreduksjon og galvanisk isolasjon mellom målekretsen og strømkretsen.

Merknader:

Be elevene dine om å beskrive fysisk utseende og konstruksjon av en CT. Hvis mulig, ta en inn i klasserommet for visning og diskusjon.

Spørsmål 7

Hva betyr det hvis en målerbevegelse er beskrevet som RMS-indikasjon, gjennomsnittlig å svare "# 7"> Gi svar svar Skjul svar

Det betyr at målebevegelsens indikasjon er naturlig proporsjonal med gjennomsnittsverdien av det målte vekselstrømssignalet, men kalibreringen er skjev for å representere RMS-verdi ved måling av et sinusformet signal.

Utfordringsspørsmål: Hvis en av disse målene er utsatt for et kvadratbølge-AC-signal, vil dets "RMS" -indikasjon være feilaktig, feilaktig høy eller nøyaktig?

Merknader:

Dette konseptet er forvirrende for mange studenter, men viktig for dem å forstå. Jeg foreslår at du belyser emnet ved å stille en rekke spørsmål:

Hva ville en av disse målene indikere om amplitude av et sinusformet signal ble fordoblet? Svar: indikasjonen ville doble.
Hva ville en av disse målene indikere om signalamplituden og bølgeformen skulle endres på en slik måte at gjennomsnittsverdien av signalet doblet, men RMS-verdien ikke økte så mye? Svar: indikasjonen ville doble.
Hva ville en av disse målene indikere om signalamplitude og bølgeform skulle forandre seg på en slik måte at signalets RMS-verdi doblet, men gjennomsnittsverdien økte ikke så mye? Svar: indikasjonen vil øke bare så mye som gjennomsnittsverdien økte.

Spørsmål 8

Elektrostatiske målerbevegelser bruker den fysiske tiltrekningen mellom metallplater forårsaket av en spenning for å avbøye en peker, i stedet for å bruke elektromagnetisme som er vanlig med de fleste andre målerbevegelsesdesign. Selv om elektrostatiske meterbevegelser ikke er like følsomme som PMMC-mekanismer, har de fordelen av å kunne måle både vekselstrøm og likestrøm med samme letthet.

Anta at du kalibrert en elektrostatisk målerbevegelse fra 0 volt til 500 volt DC. Deretter koblet du denne måleren til en sinusformet AC-kilde og så på at den registrerte en spenning på 216 volt. Hva er spenningen til denne AC-kilden, i volt RMS?

Avslør svar Skjul svar

240 V RMS

Hint: De fleste mekaniske meterbevegelser indikerer naturligvis gjennomsnittsverdien av en AC-bølgeform!

Merknader:

Diskuter med elevene grunnen til at de fleste meterbevegelser fungerer på gjennomsnittsverdien av en AC-kurveform. Hvorfor indikerer ikke bevegelse naturligvis RMS-verdi? Spør elevene hvordan "AC" -verdier og "RMS" er definert, og hvilke fysiske systemer representerer disse matematiske modellene.

Spørsmål 9

De fleste elektromekaniske meterbevegelser er iboende gjennomsnittsresponserende . De viser sine indikasjoner i enheter av volt eller forsterker "RMS" bare fordi de har blitt kalibrert for å gjøre det for sinusformede bølgeformer.

Noen elektromekaniske meterbevegelser er imidlertid sanne-RMS-respons. For eksempel gir elektrodynamometerbevegelser, når de er tilkoblet som enten voltmetre eller ammetere (ikke som wattmetere), naturligvis indikasjoner som er proporsjonale med spenningens eller strømens sanne RMS-verdi.

Basert på de iboende forskjellene mellom disse målerbevegelsene, beskriver hvordan du kan bruke elektromekaniske meterbevegelser for å utføre kvalitative vurderinger av bølgeformforvrengning. Med andre ord, hvordan kan du bruke elektromekaniske målere for å fortelle om en AC-bølgeform var sinusformet eller ikke?

Avslør svar Skjul svar

Ta en "gjennomsnittsrespons" og en "sann-RMS" -måler som angir like ved måling av sinusformede bølgeformer, og sammenligne sine avlesninger ved måling av den aktuelle vekselstrømformen. Jo større forskjellen mellom de to meteravlesningene er, jo større er forvrengningen (fra en sinusbølge-ideell).

Merknader:

Gitt utbredelsen av harmoniske systemer i moderne vekselstrømssystemer, kan dette "trikset" være ganske nyttig i å lage kvalitative vurderinger av harmonisk forvrengning. Selvfølgelig vil dyrt testutstyr gi kvantitative målinger av forvrengning, men det er alltid hyggelig å vite hvordan man bruker mindre testutstyr bare hvis det kostbare utstyret ikke er tilgjengelig.

Spørsmål 10

En elektromekanisk målerbevegelse som vanligvis brukes til å måle vekselstrøm kalles elektrodynamometerbevegelsen . Beskriv hvordan denne måleren fungerer, og tegne et skjematisk diagram som viser hvordan det brukes til å måle vekselstrømmen som leveres til en last.

Avslør svar Skjul svar

Elektrodynamometerbevegelser har to elektromagnetspoler i stedet for bare en:

Merknader:

Spørsmål 11

Det er mye feil terminologi og informasjon i verden av høyfrekvent lydutstyr, hovedsakelig på grunn av en stor forbrukerbase som mangler teknisk kunnskap. En av de vanlige feiluttrykkene til lydforsterkerens ytelse er kraft, uttrykt i "watt peak" og "watt RMS". Mens begrepet "peak power" ikke nødvendigvis er feil, er "RMS power" mest definitivt. Hva er galt med det sistnevnte begrepet, og hva tror du lydutstyrsproducenter mener når de angir en forsterkers strømkvalitet i "Watt RMS" "# 11"> Gi svar svar Skjul svar

"RMS" er et middel til å uttrykke en vekselstrøm eller strøm i ekvivalente termer med likspenning eller strøm, basert på en likestilling mellom de to. Det er ikke noe som "RMS-strøm", bare "RMS-spenning" eller "RMS-strøm."

Merknader:

Etter å ha dispensert med den oxymoroniske oppfatningen av "RMS power", fortsetter vi nå til neste spørsmål: Hva forstår forsterkerprodusenter med denne vurderingen? Elevene dine burde ha gjort noen undersøkelser på forsterkerverdier, og sett hva produsentene sier om dem. Basert på den forskningen, hva synes elevene dine at produsentene prøver å si når de snakker om "RMS-kraft"? Er det en bedre måte å si dette på?

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Neste regneark →