POLITECHNIKA OPOLSKA

METODY KOMPUTEROWE BADAŃ URZĄDZEŃ - LABORATORIUM

TEMAT: Badanie jakości sygnału

PROWADZĄCY: dr. inż. Andrzej Włóczyk

Adam Czech

W1L1P1

1. Cel ćwiczenia

Ćwiczenie ma na celu zapoznanie się z metodami badanie jakości zasilania, ocena wpływu różnych odbiorników na zakłócenia zasilania oraz sprawdzenie działania analizatora jakości C.A 8334B.

1. Teoria

Energia elektryczna ma swoje cechy jakościowe, które obłożone są obwarowaniami. Jakość energii elektrycznej ulega zmianie także podczas przesyłania od wytwórcy do odbiornika. Ważną cecha energii elektrycznej to, wpływ urządzeń wytwórczych i odbiorcy końcowego na jej jakość. Klasa energii elektrycznej ma wpływ na prace oraz parametry eksploatacyjne urządzeń zasilających z sieci. Na szczęście istnieje możliwość poprawy niewłaściwej jej jakości.

Jakość energii rozpatruje się w dwóch rodzajach: technicznym i ekonomicznym. Zdefiniować jakość energii jest dość trudno. Najprościej można powiedzieć, że jest to zbiór parametrów opisujących właściwości procesu dostarczania energii do potencjalnego użytkownika w normalnych warunkach pracy, określających ciągłość zasilania czyli bez długich ani krótkich przerw oraz charakteryzujących napięcie zasilania czyli jego wartość, częstotliwość, kształt przebiegu czasowego i niesymetrie. Przy normalnych warunkach pracy wykluczając przerwy w dostawie spowodowane siłami natury, ingerencją ludzką lub działaniem administracji jakość energii elektrycznej wyraża się stopniem zadowolenia odbiorcy z warunków zasilania. Nie zależy ona tylko od warunków zasilania czy pochodzenia ale także od rodzaju osprzętu stosowanego do jej przesyłu. Energia elektryczna jak każdy produkt powinna spełniać odpowiednie wymagania jakościowe.

Norma PN-EN 50160:2002. – Polska norma określająca terminologie, parametryi graniczne wartości energii elektrycznej.

1. Stanowisko laboratoryjne

Stanowisko do badania jakości energii elektrycznej wyposażone jest w

typowe odbiorniki zasilane z sieci elektroenergetycznej z możliwością dołączania poprzez

gniazda pomiarowe innych urządzeń. Układ pomiarowy stanowiska laboratoryjnego

zawiera:

• blok pomiaru napiÄ™cia i prÄ…du,

• obwody prÄ…dowe dla analizatora jakoÅ›ci zasilania

• zaciski i gniazda do podÅ‚Ä…czenia odbiorników energii elektrycznej.

Sterowanie odbywa się za pomocą umieszczonych na pulpicie stanowiska przycisków. Integralna części stanowiska jest analizator jakości zasilania typu C.A 8334B firmy Chauvin Arnoux współpracujący za pośrednictwem łącza optycznego z komputerem z zainstalowanym programem QualiStar View V2.6.

Układ pomiarowy służy do pomiaru napięć fazowych i miedzy przewodowych z wykorzystaniem woltomierza V wskazującego napięcie ustalone wybranym położeniem przełącznikiem P4. Do pomiaru i odczytu bieżących wartości prądów wykorzystuje się amperomierze A1, A2, A3. Pomiar prądów przez analizator odbywa się z wykorzystaniem cęgów prądowych będących na jego wyposażeniu instalowanych na pętlach prądowych L1, L2, L3. Zwielokrotnienie prądów w celu dostosowania do minimalnego zakresu pomiarowego cęgów odbywa się poprzez ustawienie przełączników P1, P2, P3, w kolejnych pozycjach uzyskuje się mnożnik x1, x3, x5.

Nazwy odbiorników przetestowanych na stanowisku:

• Lampa 1 – żarówka energooszczÄ™dna (Lmp.1).

• Lampa 2 – żarówka halogenowa (Lmp. 2).

• Lampa 3 – żarówka żarowa (Lmp. 3).

• Lampa 4 – Å›wietlówka (Lmp. 4).

• Komputer – stacjonarny komputer (Komp.).

Miernik C.A. 8334 B dokonuje pomiarów następujących parametrów:

• czÄ™stotliwoÅ›ci w zakresie od 40 do 70 Hz;

• wartoÅ›ci skutecznych napiec fazowych (do 480 V) wartoÅ›ci miÄ™dzyprzewodowych (do 830 V) skutecznych także prÄ…dów (nawet do 6500 A w zależnoÅ›ci od użytych czujników pomiarowych);

• wartoÅ›ci chwilowych prÄ…dów i napiec;

• dostarczana moc i energie elektryczna.

Na podstawie pomierzonych parametrów miernik oblicza następujące parametry:

• prÄ…d zera poprzez sumowanie wektorowe prÄ…dów fazowych;

• krótkookresowy wskaźnik migotania Å›wiatÅ‚a Pst;

• współczynnik szczytu;

• współczynnik mocy;

• niesymetrie napiÄ™cia;

• harmoniczne do 50-tej

• współczynnik THD.

1. Pomiary

Wyniki dokonanych pomiarów prezentowane, są w tabeli poniżej:

Nazwa	U [V]	I [A]	THD (A) [%]	THD (V) [%]	H1 [%]	H3 [%]	H5 [%]	H7 [%]	H9 [%]	H11 [%]	H13 [%]	H15 [%]
Lmp. 1	230	1,3	1,8	2,1	100	0,6	1,8	0,5	0,5	0,6	0,6	0,4
Lmp. 2	231	0,4	109	2,1	100	78	49,3	38	31,2	16,7	2,5	3,2
Lmp. 3	231	0,8	1,8	1,9	100	1,1	1,6	0,3	0,5	0,6	0,4	0,5
Lmp. 4	231	0,9	11,8	2,3	100	11,7	1,5	1,6	0,9	0,6	0,5	0,3
Komp.	232	2,4	97,6	2,3	100	81,3	50	18,7	12	9,3	4,7	3,5

1. Wnioski

Współczynnik THD – stosunek wartości skutecznej wyższych harmonicznych sygnału do wartości skutecznej składowej podstawowej, mierzony dla sygnału sinusoidalnego, pomaga w określenie, które urządzenia najbardziej odkształcają przebieg. Źródłami prądów harmonicznych są nieliniowe odbiorniki, które wymuszają prąd niesinusoidalny. Dlatego im niższa wartość współczynnika THD tym lepiej. Najlepiej pod względem współczynnika THD wypada żarówka żarowa (Lamp.3). Z racji prostej budowy i braku zastosowania przetworników generuje najmniejsze odkształcenie oraz najmniejsze odkształcenia poszczególnych harmonicznych. Najgorzej zaś w ćwiczeniu wypadły lampa halogenowa (Lamp.4.) i komputer stacjonarny (Komp.). Można wnioskować, że w lampie halogenowej zastosowane są słabej jakości filtry napięciowe, a w komputerze niskiej jakości zasilacz ze słabym filtrem na co również wskazuje wysoka wartość harmonicznych H3 i H5. Również dla świetlówki wartość THD było dosyć duża, więc przypuszczalnie zastosowano w niej przemienniki częstotliwości.