Потребляемая мощность входной цепи не должна превышать 0,5 Вт при напряжении 220 В. При наличии входов повышенной чувствительности (менее 50 В) входное сопротивление должно быть не менее 10 кОм / В.

 

Напряжение основной частоты (частоты системы электроснабжения), значительное по сравнению с другими составляющими напряжения, не должно вызывать перегрузки, приводящие к искажениям или интермодуляции сигналов во входных цепях СИ. Возникающие при этом дополнительные погрешности не должны нарушать установленную погрешность результатов измерений.

СИ должны иметь индикацию перегрузок.

Требования к погрешности измерений

Для СИ, предназначенных для измерения гармонических составляющих тока и напряжения, установлены два класса точности. Значения максимальной допустимой погрешности, приведенные в таблице 1, относятся к одночастотным установившимся сигналам в рабочей полосе частот, измеряемым СИ при установленных рабочих условиях (в части областей изменений температуры, влажности и напряжения питания СИ), которые должны быть установлены изготовителем СИ.

П р и м е ч а н и е - При испытаниях ТС в соответствии с ГОСТ Р 51317.3.2, предельныезначениянеопределенности должны быть установлены относительно применяемых норм (5 % применяемых норм) или номинального тока ТС I _r (0,15 % I _r), в зависимости от того, что больше. Эти требования должны быть учтены при выборе области изменений входного тока СИ.

 

Т а б л и ц а 1 - Требования к погрешности измерений тока, напряжения и мощности

 

Класс точности СИ	Измеряемая величина	Условия	Максимальная погрешность измерений
	Напряжение	Um ≥ 1 % U nom Um < 1 % U nom	± 5 % U m ± 0, 05 % U nom
Ток	I m ≥ 3 % I nom I m < 3 % I nom	± 5 % I m ± 0, 15 % I nom
Мощность	P m ≥ 150 Вт P m < 150 Вт	± 1 % P m ± 1, 5 Вт
II	Напряжение	Um ≥ 3 % U nom Um < 3 % U nom	± 5 % Um ± 0, 15 % U nom
Ток	I m ≥ 3 % I nom I m < 3 % I nom	± 5 % I m ± 0, 5 % I nom
I nom - предельное номинальное значение тока СИ; U nom - предельное номинальное значение напряжения СИ; U m, I m и P m - измеряемые величины.
П р и м е ч а н и я 1 СИ класса I применяют, если необходимо проведение измерений с малой погрешностью, например, при проверке соответствия стандартам, выполнении условий договоров, предусматривающих возможность разрешения спорных вопросов путем измерений, и т.д. Любые измерения, выполненные двумя различными СИ класса I, должны при измерении одних и тех же сигналов обеспечивать получение сопоставимых результатов с установленной погрешностью (или индицировать условия перегрузки). 2 СИ класса I применяют для проведения измерений эмиссии гармонических и интергармонических токов и напряжений. СИ класса II применяют при общих обследованиях. Допускается применение СИ класса II для проведения измерений эмиссии, если значения измеряемых величин таковы, что даже при допущении повышенной погрешности измерений очевидно, что установленные нормы не превышаются. Практически при этом значения измеряемых величин должны быть менее 90 % установленных норм. 3 Дополнительно для СИ класса I сдвиг фаз между индивидуальными каналами должен быть менее h · 10 .

Частоты, находящиеся вне полосы частот измерений СИ, должны быть ослаблены так, чтобы не оказывать влияния на результаты измерений. Для получения необходимого ослабления, частота отсчетов входного сигнала может быть много больше, чем полоса частот измерений. Например, анализируемый сигнал может иметь составляющие на частотах, превышающих 25 кГц, но учитываются лишь составляющие на частотах до 2 кГц. Необходимо применять низкочастотный фильтр с шириной полосы пропускания на уровне 3 дБ, равной полосе частот измерений, исключающий паразитное наложение спектров. Ослабление вне полосы пропускания должно превышать 50 дБ.

 

П р и м е ч а н и е - Например, фильтр Баттерворта пятого порядка обеспечивает ослабление на 50 дБ на частотах,. в три раза превышающих частоту среза на уровне 3 дБ.

Если необходимо проводить измерения гармоник порядка выше 15 при номинальном токе более 5 А и при минимальной погрешности измерений, целесообразно использовать внешний шунт или датчик тока, согласованные так, чтобы обеспечить прохождение номинального тока испытуемого ТС.

Для СИ, предназначенных только для измерения гармоник, требования к погрешности применяют только в отношении измерения гармонических составляющих.

Для обеспечения погрешности измерений, установленной в таблице 1, целесообразно предусматривать в конструкции СИ возможность простой подстройки с четкой индикацией. Для этого может быть применен внутренний или внешний калибратор. Погрешность установки значений внутреннего калибратора должна быть указана изготовителем СИ. Погрешности измерений, вызванные наиболее важными влияющими факторами (температура, напряжение электропитания СИ и т.д.) должны быть установлены изготовителем как для СИ, так и для внутреннего калибратора (при наличии).

5.4 Схема измерений гармоник тока и напряжение электропитания

5.4.1 Схемы измерений для оценки эмиссии гармоник тока

 

 

Схемы измерений приведены на рисунках 2 и 3.

 

∆ U_L

ZL

L

ZN

U_s U

N N

∆ U_N

 

 

U_s - напряжение «фаза – нейтраль» источника электропитания; U – напряжение на зажимах ИТС; Z_L, Z_N - полные сопротивления проводов и датчика тока; ∆ U - падение напряжения на сопротивлениях Z_{L ,} Z_N (Δ U =Δ U_L + Δ U_N); L - фазный провод; N – нейтральный провод;ИТС - испытуемое техническое средство

 

Рисунок 2 – Схема измерений эмиссии гармоник тока в однофазных системах

 

∆ U_L

L 3

ZL

L 2

ZL

ZL

L 1

ZN

U_{s U}

N

∆ U_L

U_s - напряжение «фаза– нейтраль» источника электропитания; U – напряжение на зажимах ИТС; Z_L, Z_N - полные сопротивления проводов и датчика тока; ∆ U - падение напряжения на сопротивлениях Z_{L ,} Z_N (Δ U = Δ U_L + Δ U_N); L 1, L 2, L 3– фазные провода; N – нейтральный провод;ИТС - испытуемое техническое средство

Рисунок 2 – Схема измерений эмиссии гармоник тока в трехфазных системах

5.4.2 Напряжение электропитания для измерений гармоник тока

5.4.2.1 Общие положения

При измерениях с целью оценки гармоник потребляемого тока до 40-й гармоники частоты сети испытательное напряжение U на зажимах ИТС должно соответствовать установленным ниже требованиям.

5.4.2.2 Требования для ТС с потребляемым током не более 16 А в одной фазе

При испытаниях ТС с потребляемым током не более 16 А в одной фазе должно быть обеспечено соответствие следующим требованиям:

а) При проведении испытаний ТС отклонения испытательного напряжения от установленного значения не должны превышать ± 2 %, отклонения частоты питания от номинального значения - ± 0,5 %. Если испытуемое ТС функционирует в определенном диапазоне изменений напряжения электропитания, испытательное напряжение должно соответствовать номинальному напряжению системы электроснабжения, для подключения к которой предназначено ТС (например, фазному напряжению 220 В, соответствующему межфазному напряжению 380 В).

Для облегчения измерений в для трехфазных трехпроводных сетях допускается применение искусственной нейтральной точки с использованием трех резисторов, сопротивления которых установлены с погрешностью 1 %. Цель применения искусственной нейтральной точки - обеспечение проведения измерений напряжения и мощности в одной фазе как при конфигурации «фаза - нейтраль», так и при конфигурации «фаза - фаза». Погрешность измерения тока ИТС в результате влияния нагрузки входных цепей напряжения СИ и любых установленных цепей искусственной нейтральной точки, не должны превышать 0,05 %.

П р и м е ч а н и е - Во многих случаях в использовании искусственной нейтрали нет необходимости, но при ее применении следует учитывать ряд рекомендаций. Искусственная нейтральная точка может быть создана тремя входными полными сопротивлениями вольтметров СИ. В качестве альтернативы, искусственная нейтраль может включать полные сопротивления существующих цепей плюс входные полные сопротивления вольтметров СИ. Возможно также, что цепь искусственной нейтрали (при наличии) и входные сопротивления вольтметров могут быть соединены так, чтобы не вносить погрешности при измерении тока. Во многих других случаях погрешности вызванные нагрузочным эффектом цепи искусственной нейтрали, и входными полными сопротивлениями вольтметров СИ, могут быть скомпенсированы регулирующими рамками (петлями) обратной связи. Удовлетворительные результаты, приводящие к тому, что установленная погрешность не превышается, могут дать многие другие конфигурации;

b) В случае трехфазной системы электроснабжения три межфазных напряжения основной частоты должны иметь фазовые сдвиги 0 ⁰; 120 ⁰ ± 1,5 ⁰ ; 240 ⁰ ± 1,5 ⁰;

с) Гармоники испытательного напряжения U при подключении и нормальном функционировании ИТС не должны превышать:

0,9 % - для гармоник 3 - го порядка;

0,4 % - >> >> 5 - го >>;

0,3 % - >> >> 7 - го >>;

0,2 % - >> >> 9 - го >>;

0,2 % - для четных гармонических составляющих от 2 - го до 10 - го порядка;

0,1 % - для гармонических составляющих от 11 - го до 40 - го порядка;

d) Пиковое значение испытательного напряжения должно составлять от 1,404 до 1,424 среднеквадратического значения и находиться в пределах фазового угла 87 ⁰- 93 ⁰ от момента прохождения напряжения через нуль.

e) Амплитудное значение падения напряжения ∆ U на полном сопротивлении датчика тока и проводников схемы измерения не должно превышать 0,5 В.

 

5.4.2.3 Требования для ТС с потребляемым током более 16 А но не более 75 А одной фазе

При испытаниях ТС с потребляемым током более 16 А, но не более 75 А в одной фазе должно быть обеспечено соответствие следующим требованиям:

а) Испытательное напряжение должно соответствовать номинальному напряжению ТС. Если испытуемое ТС функционирует в определенном диапазоне изменений напряжения электропитания, выходное напряжение должно быть номинальным напряжением системы электроснабжения в соответствии (например, 120 В, 220 В или 230 В для однофазных систем, 380 В, 400 В для трехфазных систем).

b) Отклонения испытательного напряжения от установленного значения не должны превышать ± 2 %, отклонения частоты питания от номинального значения - ± 0,5 %;

с) В случае трехфазной системы электроснабжения несимметрия напряжений должна быть меньше 50 % уровня электромагнитной совместимости, установленного в [ 2 ] (см. также [ 3 ]);

d) Гармонические составляющие испытательного напряжения U в режиме холостого хода (без подключения ИТС) не должны превышать:

0,5 % - для гармоник 5 - го порядка;

1,25 % - >> >> 3 - го и 7 - го >>;

0,7 % - >> >> 11 - го >>;

0,6 % - >> >> 9 - го и 13-го >>;

0,4 % - для четных гармонических составляющих от 2 - го до 10 - го порядка;

0,3 % - для гармонических составляющих 12 - го и от 14-го до до 40 - го порядка;

e) Для применения требований, установленных в ГОСТ Р 51317.3.12, таблицы 2 и 3,полное сопротивление источника электропитания должно быть таким, чтобы отношение короткого замыкания R _sce (см. определение в ГОСТ Р 51317.3.12) было равно или превышало минимальное значение R _sce (R _{sce min}), обеспечивающее соответствие ТС нормам гармонических составляющих тока, при возможном введении реакторов. Для применения требований, установленных в ГОСТ Р 51317.3.12, таблица 4,полное сопротивление источника электропитания должно быть таким, чтобы значение R _sce не менее чем в 1,6 раза превышало минимальное значение R _sce, обеспечивающее соответствие ТС нормам гармонических составляющих тока, при возможном введении реакторов.

 

П р и м е ч а н и е - Коэффициент 1,6 введен в связи с тем, что для ТС, подключенного к системе электроснабжения, значение R _sce которойпревышает значение R _{sce min}, уровень эмиссии гармонических составляющих тока возрастает, что было учтено при установлении норм в ГОСТ Р 51317.3.12, таблицы 2 и 3.

 

f) Полное сопротивление источника электропитания должно учитывать полные сопротивления датчика тока и проводников схемы измерений.

 

П р и м е ч а н и е - Выбор указанных требований к полному сопротивлению и допустимым искажениям напряжения источника электропитания представляет собой компромисс, учитывающий, что высококачественные источники электропитания с высокой нагрузкой по току редки. Воспроизводимость результатов испытаний при использовании различных источников электропитания, отвечающих указанным требованиям к допустимым искажениям напряжения и полному сопротивлению, может быть недостаточной. Повторяемость результатов при использовании одного и того же источника электропитания является удовлетворительной. Если возможно, следует использовать источники электропитания с более низкими искажениями напряжения и внутренним полным сопротивлением.

 

5.4.3 Мощность ТС

Мощность ТС, при необходимости, измеряют с учетом значений напряжения на зажимах U (см. рисунок 2 или 3) и тока, потребляемого ИТС. Если используют источник электропитания, включающий датчик тока, мощность ТС измеряют с учетом значений напряжения на зажимах источника и тока, потребляемого ИТС.

 

Оценка эмиссии гармоник

Ниже установлены требования к устройствам постпроцессорной обработки в СИ (см. рисунок 1).

5.5.1 Группирование и сглаживание

Для оценки гармоник результаты дискретного преобразования Фурье (см. «Выход 1» на рисунке 1) должны быть, во - первых, сгруппированы так, чтобы получить сумму квадратов значений промежуточных спектральных составляющих между двумя смежными гармониками в соответствии с выражением (8) и рисунком 4. При группировании используют только промежуточные спектральные составляющие, расположенные выше гармоники второго порядка. Результатом группирования являются гармонические группы Y _g,h порядка h, соответствующие центральным составляющим частотных областей, отмеченных заливкой на рисунке 4. Значение Y _g,h рассчитывают по формуле (8). Для систем электроснабжения частотой 50 Гц (N =10) значение Y _g,h равно корню квадратному суммы квадрата значения гармонической составляющей порядка h плюс сумма квадратов значений смежных спектральных составляющих на позициях от n - 4 до n + 4, плюс половина квадрата значения составляющей на позиции n – 5, плюс половина квадрата значения составляющей на позиции n + 5:

 

, (8)

 

 

где Y _{C, (N ∙ h) + N / 2} -среднеквадратическое значениеспектральной составляющей, соответствующей конкретной частотной позиции дискретного преобразования Фурье;

(N ∙ h) + k - номер спектральной составляющей;

Y _g,h - результирующее среднеквадратическое значение гармонической группы.

Y _g,h Гармоническая группаИнтергармоническая группа

h + 2 h + 4

 

 

Выход

h +1 h +2 h +3 h +4 h +5 дискретного

Порядок гармоники преобразования

Фурье

 

 

П р и м е ч а н и е - Группирование интергармоник показано на рисунке лишь для прояснения определения по 3.4.3 (об оценке интергармонических токов см. приложение А)

 

Рисунок 4 – Схема образования гармонических и интергармонических групп

(для систем электроснабжения частотой 50 Гц)

 

Во-вторых, должно проводиться сглаживание среднеквадратических значений Y _{g, h} каждого гармонического порядка, рассчитанных в соответствии с формулой (8) (см. «Выход 2а» на рисунке 1), с использованием цифрового эквивалента фильтра низких частот первого порядка с постоянной времени 1,5 с, как показано на рисунке 5.

 

 

z ^{- 1} – задержка, соответствующая ширине измерительного окна; α, β - коэффициенты фильтра, приведенные в таблице 2

 

Рисунок 5 – Схема реализации цифрового фильтра низких частот

 

 

Частота	Число периодов измерительного окна	Период дискретизации (цифрового фильтра низких частот), мс	Коэффициенты фильтра
α	β
		≈ 1/200	8,012	7,012
		≈ 1/200	8,012	7,012
		≈ 1/320	5,206	4,206
		≈ 1/267	6,14	5,14

 

Т а б л и ц а 2 - Коэффициенты сглаживающего фильтра в зависимости от ширины измерительного окна

 

 

Значение гармонической составляющей основной частоты Y _{H, 1} (при необходимости его вычисления при испытаниях ТС класса С по ГОСТ Р 51317.3.2 и для определения коэффициентов гармонических составляющих по 3.3 настоящего стандарта) должно быть получено с учетом среднеквадратических значений величин Y _{H, 1} на «Выходе 1» (см. рисунок 1) с применением процедуры сглаживания сигнала, как указано выше.

Если установленные нормы эмиссии помех предусматривают применение коэффициентов гармонических составляющих THD_Y или PWHD_H,Y, рассчитываемых на основе среднеквадратических значений гармонических составляющих Y _{H, h}, то указанные коэффициенты вычисляют в соответствии с 3.3 по результатам дискретного преобразования Фурье (см. «Выход 1» на рисунке 1).

Если установленные нормы эмиссии помех предусматривают применение коэффициентов гармонических составляющих THDG_Y, THDS_Y, PWHD_g,Y или PWHD_{sg, Y} рассчитываемых на основе среднеквадратических значений гармонических групп Y _{g, h} или гармонических подгрупп Y _{sg, h}, то указанные коэффициенты вычисляют в соответствии с 3.3 на основе величин, получаемых на «Выходе 2а» (см. рисунок 1).

Если в соответствии установленными нормами эмиссии помех необходимо сглаживание указанных выше коэффициентов гармонических составляющих, то должен быть применен цифровой эквивалент фильтра низких частот первого порядка с постоянной времени 1,5 с, как показано на рисунке 5, со значениями коэффициентов по таблице 2.

Если при испытаниях на соответствие нормам эмиссии необходим расчет мощности Р и коэффициента мощности (например при испытаниях ТС классов С и D по ГОСТ Р 51317.3.2), то выполняют сглаживание значений модуля Р и коэффициента мощности, как указано выше.

 

П р и м е ч а н и е - Допускается применения внешнего измерителя мощности при измерении на интервале времени ≈ 200 мс. Значения Р, полученные от внешнего измерителя мощности, подают на вход блока сглаживания СИ (см. рисунок 1).

 

Для обеспечения проведения координированных наблюдений гармонических составляющих (см. ГОСТ Р 51317.4.30) необходимо провести дальнейшее сглаживание измеренных значений, для чего результаты группирования спектральных составляющих в соответствии с выражением (8) объединяют для получения среднеквадратического значения на интервале времени, равном длительности пятнадцати измерительных окон. Объединенные результаты должны обновляться каждые 200 мс (через интервал времени, равный ширине измерительного окна) или каждые 3 с (через интервал времени, равный длительности пятнадцати измерительных окон).

 

5.5.2 Соответствие нормам эмиссии

Для оценки соответствия нормам эмиссии проводится статистическая обработка данных в соответствии с требованиями, установленными в соответствующих стандартах, например, ГОСТ Р 51317.3.2, ГОСТ Р 51317.3.12, ГОСТ Р 51317.4.30.

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: