КОМП’ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ВЕРІФІКАЦІЇ ЕЛЕКТРОННОГО ЛІЧИЛЬНИКА ЕНЕРГІЇ
07.06.2022 16:05
[1. Information systems and technologies]
Author: Затока Світлана Анатоліївна, старший викладач, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім.Ігоря Сікорського»
1. Загальні положення
Інформаційні технологї широко використовуються в учбовому процесі на кафедрі «Інформаційно-вимірювальних технологій» Київського політехнічного інституту імені Ігоря Сікорського, зокрема при вивченні курсу «Випробування і оцінка достовірності», при підготовці бакалаврів за спеціальністю «Метрологія та інформаційно-вимірювальні технології».
Робота присвячена комп’ютерному моделюванню визначення метрологічних і технічних характеристик електронного лічильника енергії при веріфікації.
На рис1. Наведена структурна схема електронного лічильника енергії типу СОЕ-5028 HB.
Рисунок 1. Структурна схема електронного лічильника енергії
На схемі позначені: П1 та П2 – перетворювачі вхідної напруги та струму до необхідних рівнів напруг; АЦП1 та АЦП2 – аналого-цифрові перетворювачі; ПЦК – перемножувач цифрових кодів; - суматор; Ф1 та Ф2 – формувачі; ЕЛІ – електромеханічний лічильник імпульсів.
Як видно з рис.1 особливість роботи лічильника полягає в тому, що вхідні аналогові сигнали (напруга і струм навантаження) перетворюються в напруги, які в подальшому перетворюються аналого-цифровим перетворювачем (АЦП), вихідні цифрові коди яких підсумовуються і накопичуються. Після суматора розташовані формувач імпульсів Ф1, які надходять на електромеханічний лічильник імпульсів, що дає інформацію про електроенергію, що споживається, та формувач Ф2 - випробувального виходу, який видає імпульси позитивної полярності. «Випробний вихід», що гальванічно розв'язаний від ланцюгів струму і напруги, використовується для вимірювання метрологічних характеристик лічильника, або для обліку споживаної енергії автоматизованими системами обліку. Передавальне число випробувального виходу - 3200 imp/kWh, клас точності лічильника -2.
Під час веріфікації оцінюються такі характеристики: самохід, чутливість та основна похибка [1].
2. Опис імітаційної моделі
На рис.2 наведено загальний вигляд «Робочого столу». Завдання створення комп’ютерної моделі була вирішена з використанням пакету Lab VIEW [2].
Імітаційна модель є робочий стіл, на якому знаходяться: - представлена схема експерименту; - кнопка вибору варіанту; - електронний лічильник типу СОЕ; - цифровий зразковий ватметр; - індикатор встановлення коефіцієнта потужності; - вимірювальний блок, призначений для вимірювання часу вимірювання та рахунки числа імпульсів на випробувальному виході лічильника; - блок живлення, що має три режими – кнопки «Регулювання струму», «Регулювання напруги» та «Фазорегулятор».
Рисунок 2. Вид «Робочого столу» в режимі «Регулювання напруги»
Вольтметр призначено для контроля напруги, ватметр - для точного вимірювання споживаної потужності.
3. Визначення метрологічних характеристик лічильника
Випробування лічильника здійснюється методом опосередкованого вимірювання із застосуванням зразкових лічильників часу і кількості імпульсів.
Визначають наступні метрологічні характеристики лічильника: - самохід; - чутливість; - основна похибка.
3.1 Визначення самоходу лічильника
Включити схему - перемикач "ВКЛ-ВИКЛ". «Робочий стіл», рис.2.
Вибрати варіант. На блоці живлення включити клавішу «Регулятор струму», «Робочий стіл» матиме вигляд, рис.3.
Перемикач амперметра «ВКЛ-ВИКЛ» - у положення «ВКЛ». Струм повинен дорівнювати нулю.
Рисунок 2. Вид «Робочого столу» в режимі «Регулювання струму»
- На блоці живлення, натиснути кнопку «Регулятор напруги»:
- увімкнути вольтметр. Движком регулятора подати напругу, яка дорівнює 115 В;
- на блоці живлення натиснути кнопку «фазорегулятор»;
- увімкнути індикатор фази, на індикаторі фази і лічильнику - загоряться зелені лампочки;
- встановити кут 90°- cosφ=1 , показами цифрового покажчика;
- натиснути кнопку «Мережа» вимірювального блоку – загориться червона лампочка;
- натиснути кнопку "ПУСК" вимірювального блоку, почнеться відлік часу на цифрову табло.
Якщо протягом 10 хв, на цифровому табло «ІМП» з'явиться не більше одного імпульсу – відсутній самохід лічильника.
Щоб зупинити рахунки імпульсів, натиснути кнопку «СТОП» вимірювального блоку.
3.2 Визначення чутливості лічильника:
- Встановити напругу – 220 В. Встановити струм – 0,25 А;
- скинути попередні показання лічильника імпульсів натисканням кнопки «СКИДАННЯ» вимірювального блоку;
- увімкнути лічильник імпульсів – натиснути кнопку «ПУСК».
Якщо лічильник включається і продовжує реєструвати показання, він має необхідну чутливість.
3.3 Визначення основної похибки
Основну похибку лічильника визначити при значеннях:
• U = 220 В і I = 0,25; 0,5; 5,0; і 5,0 А; cos φ = 1
• U = 220 В, і I = 0,5; 5,0; і 50 А; cos φ = 0,5 (інд)
- Час рахунку імпульсів - 5 хв.
При заданих значеннях U; I, і cos записати результати вимірювань: потужності P, kW; час рахунку імпульсів Т в хвилинах і секундах, число імпульсів N.
За даними вимірювання потужності, часу і числа імпульсів розрахувати дійсне значення передавального числа лічильника:
Відрахований час слід перевести в години. Відомо, що номінальне передатне число дорівнює Kнам=3200имп / кВт · час
Відносна похибка лічильника дорівнює:
Література
1. ДСТУ 8.259:2007 МЕТРОЛОГІЯ Лічильники електричні, Держспоживстандарт України,-2007
2. Свиридов Е.В., Листратов Я.І., Виноградова Н.Е. Разработка прикладного програмного обеспечения в среде. Москва: Из-во МЭИ, 2005. 50 с.