SSP

POMIAR WSPÓŁCZYNNIKA ZAWARTOŚCI HARMONICZNYCH.

W obwodach elektrycznych zasilanych napięciem przemiennym, w których są włączone elementy nieliniowe, takie jak: diody, tranzystory, dławiki itp., pojawiają się wyższe harmoniczne prądu i napięcia. Mówimy wtedy, że w obwodach takich występują zniekształcenia nieliniowe. Powstawanie wyższych harmonicznych w obwodach elektrycznych często jest zjawiskiem szkodliwym, zakłócającym właściwe działanie obwodu konieczne jest więc ilościowe określanie występujących zniekształceń. Temu celowi służą pomiary zniekształceń nieliniowych.

Wartość zniekształceń wyraża się za pomocą różnych współczynników: współczynnika kształtu krzywej (stosunek wartości skutecznej przebiegu do wartości średniej przebiegu wyprostowanego dwupołówkowo), współczynnik amplitudy lub szczytu (stosunek wartości maksymalnej do wartości skutecznej przebiegu), współczynnik odkształcenia (stosunek wartości skutecznej pierwszej harmonicznej do skutecznej wartości całego przebiegu) oraz WSPÓŁCZYNNIK ZNIEKSZTAŁCEŃ NIELINIOWYCH lub WSPÓŁCZYNNIK ZAWARTOŚCI HARMONICZNYCH - jest to stosunek wartości skutecznej wyższych harmonicznych do wartości skutecznej całego przebiegu:

Podaje się również nieco inne określenie współczynnika o tej samej nazwie, oznaczonego dla odróżnienia symbolem h₁ - jest to stosunek wartości skutecznej wyższych harmonicznych do wartości skutecznej pierwszej harmonicznej (podstawowej):

Pomiar zniekształceń nieliniowych polega na wyznaczeniu wartości wymienionych współczynników. Najczęściej określa się współczynnik zniekształceń nieliniowych h. Przyrząd służący do tego celu nazywa się MIERNIKIEM ZNIEKSZTAŁCEŃ NIELINIOWYCH. Stosuje się różne rozwiązania konstrukcyjne tych mierników. Zasadę działania jednego z rozwiązań ilustruje rysunek:

Badane napięcie Ux dołącza się do wejściowego dzielnika napięcia DN, którego nastawienie dobiera się odpowiednio do poziomu sygnału wejściowego. Przełącznik P w pozycji 1 doprowadza napięcie do wzmacniacza szerokopasmowego W, o wzmocnieniu nastawionym w szerokich granicach, skąd wzmocniony sygnał przechodzi do przetwornika PS wartości skutecznej na prąd stały. Miernik magnetoelektryczny, z podziałką opisaną w procentach od 0 do 100, ma odchylenie proporcjonalne do wartości skutecznej napięcia Ux. Zmieniając wzmocnienie wzmacniacza W, doprowadza się odchylenie wskazówki miernika do wartości 100%; odpowiada to całkowitej wartości Ux. Przestawienie przełącznika P na pozycję 2 powoduje włączenie w tor pomiarowy filtru F. Filtrem tym jest zwykle wzmacniacz selektywny o przestrajanej charakterystyce przenoszenia środkowozaporowego. Umożliwia on wyeliminowanie z sygnału badanego pierwszej (podstawowej) harmonicznej. Przestrajając filtr, uzyskuje się minimalne wskazanie miernika, które jest proporcjonalne do wartości skutecznej pozostałych harmonicznych. Tak więc miernik wskaże bezpośrednio wartość h współczynnika zniekształceń nieliniowych wyrażoną w procentach. Przy pomiarach małych wartości współczynnika we wzmacniaczu W zwiększa się skokowo wzmocnienie np. x 3,3; x10; x33; x100, dzięki czemu zwiększa się dokładność odczytu współczynnika h ze 100% do 30,10,3 lub nawet 1% przy pełnym odchyleniu wskazówki miernika. Zwykle miernik zniekształceń nieliniowych umożliwia także pomiar wartości skutecznej napięcia zmiennego na wielu zakresach, np. od 0,3 mV do 300 V przy częstotliwościach np. od 20 Hz do 20 kHz oraz pomiar częstotliwości. Wartość częstotliwości podstawowej harmonicznej odczytuje się z pokrętła filtru przestrajanego przy osiągniętym minimalnym wskazaniu miernika.

DN

F

W

PS

%

V

Ux

---