Лабораторная установка состоит из испытательного стенда и подключаемого к нему статистического анализатора САКН-1.
Испытательный стенд представляет собой генератор случайных напряжений и имитирует узел нагрузки цеховой сети – распределительный пункт РП, от которого питается ряд электроприемников, хаотично включающихся и отключающихся. На мнемосхеме стенда это лампочки, случайным образом включающиеся и отключающиеся. САКН-1 подключен к сборным шинам РП. Так как потери напряжения в кабельной линии к ЛЭП зависят от числа и мощности работающих в данный момент электроприемников, то напряжение на шинах РП постоянно изменяется, что и фиксируется прибором.
Вольтметр стенда подключен к сборным шинам РП. Поэтому он также отражает все флуктуации напряжения на его шинах.
Питание на стенд подается включением сетевого автомата QF. Регулятором «Регулирование напряжения» устанавливается уровень среднего напряжения на шинах РП. Тумблер режима контроля напряжения позволяет использовать вольтметр стенда для установки регулятором необходимого среднего напряжения (положение «регулирование») или текущий контроль напряжения на шинах РП (положение «работа»).
Статический анализатор качества напряжения САКН-1 предназначен для получения гистограммы отклонений напряжения в электрических сетях промышленных, сельских и коммунально-бытовых потребителей. Прибор САКН-1 является переносным полупроводниковым устройством с дискретной цифровой индикацией.
Весь диапазон отклонений напряжения в сети делится прибором на 8 интервалов. Каждому интервалу соответствует свой счетчик. Подключенный к интересующему нас узлу нагрузки прибор производит периодические мгновенные замеры отклонений напряжения. В результате счетчиками накапливается информация: сколько раз отклонение напряжения попадало в каждый из восьми интервалов, т. е. какова частота (вероятность) попадания отклонения напряжения в каждый интервал (рис. 2).
Структурная схема анализатора приведена на рис. 3.
| 110% 108% 106% 104% 102% 100% 98% 96% 94% 92% 90% |
| 8 счетчик 7 счетчик 6 счетчик 5 счетчик 4 счетчик 3 счетчик 2 счетчик 1 счетчик |
| Границы интервалов САКН-1 |
| V % = ¦ (t) – реализация случайного процесса |
| Y 1 |
| Y 2 |
| Y 3 |
| Y 4 |
| Y 5 |
| Y 6 |
| Y 7 |
| Y 8 |
| Y 9 |
| Y 10 |
| t 1 |
| t 2 |
| t 3 |
| t 4 |
| t 5 |
| t 6 |
| t 7 |
| t 8 |
| t 9 |
| t 10 |
| V 1, V 2, V 3,…, Vn,…, Vk – значение случайной величины Vi. t 1, t 2, t 3,…, tn,…, tk – момент измерения отклонения напряжения Рис. 2. Диапазон отклонений напряжения |
Различным уровням измеряемого напряжения соответствуют разные уставки измерительных органов. С их помощью осуществляется квантирование измеряемого напряжения. Сигнал измерительного органа поступает на схему совпадения И. Далее сигнал поступает на импульсный счетчик Сч. Одновременно сигнал измерительного органа поступает на элемент НЕ, с которого затем подается на схему совпадения нижележащего канала по уставке измерительного органа. Помимо этого, на схемы совпадения всех измерительных каналов поступает еще сигнал от элемента времени ЭВ, выполненного по схеме релаксационного генератора. Он выдает сигнал в виде кратковременного импульса через определенные промежутки времени. Если напряжение выше уставки верхнего канала, то в сработавшем состоянии находятся все измерительные органы. Сигналы от измерительных органов поступают на элемент НЕ, на выводах которых сигналы отсутствуют. Следовательно, один из входных сигналов схемы совпадения И отсутствует, и ни один из импульсных счетчиков сработать не может. Исключение составляет лишь верхний канал, который не имеет запрещающего сигнала. Импульсный счетчик этого канала сработает в момент поступления импульса от релаксационного генератора. При снижении напряжения ниже уставки верхнего канала на выходе его измерительного органа сигнал отсутствует. Тем самым появляется сигнал на выходе элемента НЕ верхнего канала и разрешается работа следующего по уставке канала. Этот канал сработает при появлении очередного импульса релаксационного генератора. Цифровые показания импульсных счетчиков тем самым воспроизводят гистограмму распределения отклонений напряжения.
| Узел нагрузки |
| V1 |
| V 2 |
| V 3 |
| V 8 |
| НЕ |
| НЕ |
| НЕ |
| ЭВ |
| И |
| И |
| И |
| И |
| Cч8 |
| Cч3 |
| Cч2 |
| Cч1 |
| Рис. 3. Структурная схема анализатора САКН-1 |
Технические данные САКН-1
Прибор обеспечивает возможность контроля среднего значения переменного напряжения частоты 50 гц с номинальными действующими значениями 100, 127, 220 и 380 В.
Весь контролируемый диапазон отклонений напряжения разбит на восемь интервалов. Каждому интервалу соответствует свой цифровой индикатор-счетчик. Значения границ интервалов выбираются штекерами на матрице «границы интервалов» из следующего ряда: 85,00; 88,75; 90,00; 92,50; 95,00; 96,25; 97,50; 98,75; 100,00; 101,25; 102,50; 103,75; 105,00; 107,50; 110,00; 111,25; 115,00%, причем граница 100,00%, определяющая значение напряжения, называемого в дальнейшем опорным, всегда соответствует границе между четвертым и пятым интервалами. Ширина интервалов всегда должна
выбираться одинаковой по всему диапазону.
Прибор обеспечивает возможность сдвига переключателем «Сдвиг %» контролируемого диапазона напряжения ступенями через 2,5% на величину ±10% от выбранного номинального напряжения.
Фиксация интервала, в котором находилось в момент контроля исследуемое напряжение, осуществляется цифровым индикатором автоматически через заданные промежутки времени. Сброс на ноль показаний индикаторов не предусматривается.
Полная погрешность измерений напряжения не превышает ± 5 %.
Максимальная мощность, потребляемая прибором, не превышает
35 ВА.
Задание
1. Снять гистограмму отклонений напряжения на шинах узла нагрузки.
2. По полученной гистограмме распределения отклонений напряжения вычислить основные статистические параметры, характеризующие качество напряжения: М (v), Д, N.
Порядок выполнения работы
1. Подготовка анализатора к работе:
а) установите переключатель «напряжение» в положение 220 В;
б) установите тумблер «Работа-регулирование» в положение «Работа»;
в) установите переключатель «Сдвиг %» в положение «100» или другое положение (задается преподавателем);
г) установите штекерами на матрице «границы интервалов» необходимые значения границ интервалов; штекер 100%, соответствующий границе между четвертым и пятым интервалами, должен быть в с е г д а
в к л ю ч е н н ы м; значения напряжений границ интервалов для контролируемого напряжения 220 В и при различных положениях переключателя «Сдвиг %» приведены в приложении (табл. П.1).
Для данного стенда контролируемое напряжение 220 В, а ширину интервала желательно взять 2,5%;
д) установите требуемый период замеров контролируемого напряжения, для чего:
· установите тумблер «меньше-больше» в одно из положений (при времени от 10 до 100 с тумблер устанавливается в положение «меньше», от 30 до 150 с – в положение «больше»);
· ослабьте фиксатор ручки потенциометра «время», вращая ручку потенциометра «время», установите требуемый промежуток времени между замерами (для стенда период замеров желательно брать минимальный);
· закрепите ручку потенциометра «время» фиксатором и не крутите ее во время производства измерений во избежание искажений информации»
е) запишите показания счетчиков.
2. Включение испытательного стенда:
В присутствии преподавателя включите стенд автоматом QF.
3. Включите анализатор САКН-1 тумблером «сеть-выкл.» И по работе счетчиков убедитесь в работе прибора. Работа одного или всех реле схемы коммутации при неработающих счетчиках возможна при неправильно выбранном диапазоне контроля. В этом случае необходимо переключателем «Сдвиг %» сдвинуть контролируемый диапазон прибора в сторону «+», если работает одно реле схемы коммутации, либо в сторону «-», если работают все реле схемы коммутации.
4. По истечении 45 минут отключите питание стенда автоматом QF «сеть».
5. Запишите показания счетчиков.
