masurari electrice

7/18/2019 Masurari electrice

1/28

Masurarea marimilor electrice,

an III - Facultatea de Energetica U.P.B. 2014-2015

Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro

Masurarea marimilor electriceMasurarea marimilor electrice

2 $ 14 % 2& ore cur'(

2$ 14 % 2& ore laorator(

cur') luni 12-14 E*00+

laorator) EB10

oi 14-1& /ineri 0&-1

con'ultatii) luni 14-1, EB12.

ota finala E$a!inare 'cri'a

#role!e3)0.5e$a!en0.+laorator 0.2te!e de ca'a 0.1lucrari cur'(

6itular cur') Prof.dr.ing. Mihaela Alu

7aorator) *onf. dr. ing. 8iorel Petre( 9.l. dr. ing. Florin Argatu(

a'i't. dr. ing. Feli$ Adochiei


2/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro

2:50

Programa cursului:Programa cursului:

1. Introducere: ;e#ere te!#orale e'eni 'i'te!e analogice 'i nu!erice. 9e!nale #eriodice 'i

concentratori de infor!atie( *on/olutie( 6ran'for!ate u?uale) Anali?a Fourier(

6ran'for!ate Fourier. *aracteri?area !iloacelor de !a'urare in regi! 'tatic 'i in

regi! dina!ic.3. Aparate analogice de masurare. Princi#ii. E$e!#le.

4. Convertoare de intrare. @i/i?orul de ten'iune. 9untul. 6ran'for!atoare de

!a'urare. *ircuite de a!#lificare.

5. Masurarea puterilor si energiilor in sisteme trifazate. @efinitii. Princi#ii de

!a'urare directa 'i indirecta.

. Metode de masurare de precizie si sisteme de masurare cu urmarire in timp.Punti de !a'urare. 'cilo'co#ul

!. Aparate numerice de masurare. 6eore!a e'antionarii. Achi?itia de date.

*on/ertoare A:@ 'i @:A. Bu'-uri de co!unicatie.

". Masurari sincronizate. Unitati de !a'urare fa?oriala. 9i'te!e !oderne de !a'urare

'i !onitori?are in energetica.


3/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro

Pentru !a'urarea ten'iunilor continue) doar circuitele re?i'ti/e

@i/i?oarele inducti/e U 'e folo'e'c, deoarece 'e #refera utili?area

tran'for!atoarelor inducti/e de !a'urare de ten'iune engl.) voltage transformer

'aupotential transformer.

#ivizoare rezistive cu sarcina la iesire: pentru a pastra raportul de divizareindependent de frecventa sarcina tre$uie sa fie rezistiva%

Convertoare de intrare

Circuite divizoareivizoare de tensiunede tensiune

( )

b

b

bb

b

b

b

b

b

b

R

R

R

Rk

RR

RRRRR

RR

RR

RRR

RR

RR

RRR

k

1

2

1

2

212

2

2

1

2

2

2

12

1 ++=

++

=

+

+

+

=

+

=


4/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro

#ivizoare capacitive cu sarcina la iesire: pentru a pastra raportul de divizare

independent de frecventa sarcina tre$uie sa fie capacitiva%

11

2

11

21

1

21

1 C

C

C

Ck

C

C

C

CC

C

CCCk

b

bb

++=

++

=++

=

Convertoare de intrareCircuite divizoareivizoare de tensiunede tensiune

#ivizoare mi&te 'C:

( )

( )

( )( )

( ) ( ) ( )

( )( ) ( )

( ) ( )221112121221

12121221

221112

112

221

112

221

2

1

101

11

111

111

41

111

CRCRRRkkCRRCRR

RRkkCRRCRRj

CRjRCRjRk

CRjRCRjRk

CfCRjR

CRjRk

Z

Zk

===

+=+

++=

=++

+=+=


5/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro

!odalitate 'i!#la de /erificare a ada#tarii di/i?orului de ten'iune la 'arcina conectata

la ie'ire ra#ortul de tran'for!are e'te real 'i inde#endent de frec/enta. 9e!nal de

te't) #ul'uri dre#tunghiulare engl.)square-wave voltage.

9e 'tudia?a ra'#un'ul di/i?orului la 'e!nal trea#ta ut


Circuite divizoareivizoare de tensiune. Comportarea divizoarelor 'C in frecventa.de tensiune. Comportarea divizoarelor 'C in frecventa.


6/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro :2

( ) ( ) ( )( )

( )( ) ( )

( )( ) ( )

+

++

+=

+

+

+

++

=++

=

+++

++

+

+=

+++

+=

++

+

+=

+=

:

21

2

21

1

21

212

21

2

21

1

21

212

21

2121

2121

212121

2211

21

212

1

211

2

1

112

1

11

1

22

2

22

2

21

21

22

1

11

11

1

1

11

1

teRR

RCC

CRR

RUtu

pRR

R

CC

C

pRR

RUpU

RR

CCRRSei

CCRRRRpRRCC

RCRC

pRR

RUpU

p

U

CCpRRR

CpRpU

pU

CpR

R

CpR

R

CpR

R

pUpUpZpZ

pZpU




7/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro

(&emplu: 'ondele di/i?oare engl.) attenuator probe #entru o'cilo'co#. Pentru a a/ea

'e!nalele nedi'tor'ionatera#ort de di/i?are real 'i inde#endent de frec/enta

Ce'te i!#edanta de intrare in o'cilo'co# engl.) oscilloscope'au cea de intrare intr-un circuit de a!#lificare engl.)

amplifier) /alori ti#ice) Cb !" p#$ Rb % M&

bbCRCRCR == 2211



9onda di/i?or ca#aciti/ ;6,*6 /ariail calu *D

R' C' R' C('(

C(' C' )C*


8/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro

Convertoare de intrare. )ransformatoare de masurare

6ran'for!atoarele de !a'urare 'unt utili?ate dre#t con/ertoare de intrare#entru !a'urari in circuitele de curent alternati/. 9e folo'e'c #entru e$tinderea

inter/alului de !a'urare a !iloacelor de !a'urare electrice cand I 20

50A 'au U 008 'i #entru ali!entarea circuitelor cu /alori redu'e fata de

cele din circuitele #ri!are. 6ran'for!atoarele au rol de 'e#arare gal/anica intre

circuitul de inalta ten'iune 'i cel de oa'a ten'iune, a'igurGnd #rotectiao#eratorilor 'i a a#aratelor de !a'urare. 9ecundarul tran'for!atorului de

!a'urare, al carui #ri!ar e'te conectat in circuite de inalta ten'iune, 'e leaga

la #a!ant.

*la'ificarea tran'for!atoarelor de !a'urare)

a in functie de #ara!etrul a carei /aloare o reduce)

- tran'for!atoare de !a'ura de curent 'i!ol *

- tran'for!atoare de !a'ura de ten'iune 'i!ol 6

du#a nu!arul infa'urarilor 'ecundare)

- cu o 'ingura infa'urare 'ecundara

- cu doua 'au !ai !ulte infa'urari


9/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro


*la'ificarea tran'for!atoarelor de !a'urare)c du#a locul de !onta)

- de interior 'i!ol I

- de e$terior 'i!ol E

d du#a felul i?olatiei dintre infa'urari)

- cu i?olatie aer u'cat - cu i?olatie u 'i!ol U

- cu i?olatie #ortelan 'i!ol P

- cu i?olatie de turnare 'i!ol ;

e du#a ten'iunea retelei in care 'e conectea?a infa'urarea #ri!ara)

- de inalta ten'iune

- de !edie ten'iune

- de oa'a ten'iune

f du#a de'tinatie )

- #entru !a'urare ( #ot fi de e$actitate #e do!eniu e$tin' 'i!ol '

- #entru #rotectie


10/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro

Convertoare de intrare. )ransformatoare de masurare.

6ran'for!atoarele de !a'urare --H #entru !a'urarea ten'iunii, inten'itatii

curentului electric, #uterii, energiei in circuitele ali!entate la ten'iune

alternati/a

In circuite trifa?ate cu conductoare) -1 tran'for!atoare de !a'urare


11/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro


)ransformatorul de masurare de tensiune.

6ran'for!atorul de !a'urare de ten'iune /oltage tran'for!er, 86 e'te un

echi#a!ent de !a'urare care !odifica #ara!etrii de ten'iune alternati/a de la

o /aloare !are ten'iunea din infa'urarea #ri!ara U% in /alori !ai !ici,

co!#atiile cu do!eniile de !a'urare ale in'tru!entelor de !a'urare, inclu'i/

contoare de energie electrica, 'i ale 'i'te!elor de #rotectii #rin relee engl.)

Protection in Power S+stems .

8alorile efecti/e no!inale ale ten'iunii 'ecundare U,, 'unt nor!ate) U2n %

100 8 'au U2n%110 8. *on'tructi/, tran'for!atoarele de !a'urare de ten'iune

#ot fi inducti/e 'au ca#aciti/e.

6ran'for!atorul de !a'urare de ten'iune inducti/) un tran'for!ator cla'ic care

functionea?a in regi! de 'ecundarul in golJ

In ca?ul ideal) 2

1

1

2

2

1

w

w

U

U==


12/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro



9e utili?ea?a #entru reducerea /alorilor ten'iunii electrice in circuitele cu ten'iuni

no!inale de #e'te 10008, la o ten'iune 'ecundara co!#atiila cu a#aratele u?uale

de !a'urare 1008.

@in #unct de /edere al i?olatiei, #ot fi cu i?olatie) aer, ulei, #ortelan, ra'ini de

turnare.

Princi#alele caracteri'tici !etrologice)

- tensiunea primara nominalaU%ncu /alori ) 0,+&( 0,4( 0,5( 0,( +( 5( ( 10( 15(

20( +0( +5( 0: ( 110 (220 ( 400 K8.

- tensiunea secun.ara nominala U,n a/and /alorile) 110(100 8.

tensiunea ma/ima .e lucru U%ma/% cea !ai !are /aloare efecti/a a ten'iunii intre

fa?e, care #oate a#area la ornele #ri!are, in conditii nor!ale)U%ma/%0, U%n


13/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro

9che!a de functionare a tran'for!atoarelor de #utere)

RCu%0 RCu,0re?i'tentele infa'urarilor #ri!ara, re'#ecti/ 'ecundara

1%0 1,0 reactanta de #ierderi core'#un?atoare infa'urarilor #ri!ara, re'#ecti/

'ecundara

Rv0 re?i'tenta echi/alenta #ierderilor in fierJ

120 reactanta




14/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro 14:2

;a#ortul de tran'for!are e'te un nu!ar co!#le$ a carui aatere fata de ra#ortul

no!inal real3 e'te a#ro$i!ata #rin !odul L eroarea de ra#ort ku,L 'i fa?a Leroarea de unghi u. Erorile 'unt deter!inate de rece#torul din circuitul'ecundar3'arcina #e 'ecundarJZs&

@acaRv0 12033 Zs'iZsRb , notind RCu RCu% ) RCu,'i1 1% ) 1,0 'eotine)

Eroarea de ra#ort)

Eroarea de unghi)

( ) CuCucmu

R-R-UUUUU =+== 222222

MMMM

bbCu

Cu

bCu

Cuu

u

RRR

R

RR

R

U

U 1

22

2

2

+

=+

=

=

bCu

uu

bCuCu

u

RR

1

RR

1

UR-

1-

+=

+

=+

=

tan

MM

Mtan

22

2




15/28



Prof. Mihaela Alu


*on/ertoare de !a'urare L au a'ociata o incertitudine !a$i!a de !a'urare -

indicata #rin cla'a de e$actitate 0,1( 0,2( 0,5(1. E$i'ta cla'e de e$actitate indicate

cu 'J N'#ecialO #entru care incertitudinile !a$i!e 'unt date taelat do!eniu de

/alailitate !ai e$tin'

E$e!#lu) tran'for!atoarele de !a'urare de cla'a c au #entru U% 4"05&&&%0%6Un)9i 'arcina 'ecundara 4"0,7&&&%6Pn, la cosn)



cu =

!a$

Accurac*class

+ ,ercentageof voltage

error

p-asedisplacement

minutes/

0.2 0.2 10

0.5 0.5 20

1 1 40

(2

1

n

nun

U

Uk = (

2

1

U

Uku =

( ) 100100Q1

12

=

=

u

uunun

u

k

kk

U

UUk


16/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro

6ran'for!atorul de !a'urare de ten'iune e'te #entru ten'iuni no!inale #ri!are !ai !ari

decit 110 K8 #oate fi reali?at L econo!ic L ca tran'for!ator ca#aciti/) un di/i?or de

ten'iune C%'i C, in 'ecundarul caruia 'e conectea?a un tran'for!ator de !a'urare

inducti/ #rin inter!ediul unei oine de inducti/itate !are 8, @eoarece UR1HHU 1, i?olatia

tran'for!atorului inducti/ e'te !ai u'or ieftin de reali?at . *on'iderind ca Rv

'i12

#ot fi

negliate 'i cu notatiile)

*ircuitul echi/alent)

2121 ( CuCuCu RRR888 +=+=

( )2121

111

1(M

CCjZ

CC

CUU i +

=+

=




17/28



Prof. Mihaela Alu


*2'e alege a'tfel incit 'a 'e inde#linea'ca conditiile de re?onanta de ten'iune tran'fer

!a$i! de #utere)

*u a#ro$i!area unei 'arcini 'ecundare re?i'ti/e)

( )

( ) iCubb

iCub

b

Z88jRZ

Z

CC

CUU

Z88jRZ

Z

UU

221

112

212

++++

+=

++++=

( )( ) ( )( )

( ) Cubb

RZ

Z

CC

CUU8

CC8

CC88CCj88j

+

+=

+=

++

==+

++

1

10

1

21

112

21

22

212

2

21

2

= bb RZ

+

+==

b

Cu

R

R

C

CC

U

Uk

M1

MM

1

21

2

1

*u !etoda 'ur'ei de ten'iune echi/alente)


18/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro

)ransformatoare de masurare. Circuite de conectare

6ran'for!atoarele de !a'urare --H #entru !a'urarea ten'iunii, inten'itatii

curentului electric, #uterii, energiei in circuitele ali!entate la ten'iune

alternati/a


19/28



Prof. Mihaela Alu


6ran'for!atorul de !a'urare de curent !odifica #ara!etrii curentului #rin circuitul

N#ri!arO de !a'urare de la o /aloare%la o /aloare !ai !ica, co!#atiila cu

a#aratele de !a'urare 'i circuitele de #rotectie #rin relee din 'tatiile electrice)

curentul 'ecundar,, care teoretic treuie 'a fie #ro#ortional cu curentul #ri!ar 'i in

fa?a. A6E6IE) tran'for!atoare inducti/edoar #entru circuite de curentalternati/3. In #lu') circuitul #ri!ar 'e ga'e'te de oicei la inalta ten'iune

i?olatie3

curentul nominal primar %ncu /alorile ) 5(10(15(20(25(+0( 40(50(0(5A #recu! 'i

!ulti#lii 'i 'u!ulti#lii ?eci!ali. 8alorile no!inale ale curentului in 'ecundar) 5 A 'i

1 A. tensiunea ma/ima .e lucru Uma/- definita ca cea !ai !are /aloare efecti/a a

ten'iunii intre fa?e care #oate a#are la un !o!ent dat la ornele tran'for!atorului

de curent !ontat in retea, in conditii nor!ale de e$#loatare.

*on'tructi/, tran'for!atorul de !a'urare e'te un tran'for!ator inducti/ care

functionea?a in regi! de 'curtcircuit #e 'ecundar3. In ca?ul ideal)

2211

2211 0

w-w-

w-w-

=

=


)ransformatorul de masurare de curent.


20/28



Prof. Mihaela Alu


In ca?ul tran'for!atoarelor inducti/e de !a'urare inca functionarea nu e'te in

'curtcircuit 'arcina 'ecundara data de i!#edanta a#aratelor de !a'urare3

curentul 'ecundar u e'te in fa?a cu curentul #ri!ar3

Eroare de !odul ieroare de unghi .

6ran'for!atoarele de !a'urare de curent #ot a/ea infa'urare de !a'urare 'i

infa'urare de #rotectie. *ele #entru !a'urare 'unt cla'ificate #rin cla'a de

e$actitate care da infor!atii #ri/ind incertitudinea !a$i!a de !a'urare in conditiino!inale la di/er'e ni/ele ale curentului #ri!ar

2

1

w

wk

in=



( ) 100100Q1

12

=

=i

iinin

i

k

kk

-

--k


21/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro

Accurac* class+ ,-ase displacement at percentage of rated current minutes/

1 5 20 100 120

0.1 - 15 & 5 5

0.2 +0 15 10 10 10

0.2 - +0 15 10 10

0.5 0 45 +0 +0 +0

0.5 - 0 45 +0 +01 - 1&0 0 0 0

Accurac* class+ ,ercentage of current error at percentage of rated current

1 5 20 100 120

0.1 - 0.4 0.2 0.1 0.1

0.2 0.5 0.+5 0.2 0.2 0.20.2 - 0.5 0.+5 0.2 0.2

0.5 1.5 0.5 0.5 0.5 0.5

0.5 - 1.5 0.5 0.5 0.51 - + 1.5 1 1




22/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro

Comportarea la curenti primari mari de scurtcircuit/.In ca?ul curentilor de 'curtcircuit, 'e di'tinge co!#ortarea diferita a tran'for!atoarelorde !a'urere fata de cele de'tinate circuitelor de #rotectie.6ran'for!atoarele Sde !a'urareS treuie 'a #rotee?e a#aratele conectate in 'ecundar lacurentii !ari de e$e!#lu, I2%50A in ca?ul in care curentul #ri!ar de 'curtcircuit e'te

de 10 ori !ai !are decit curentul #ri!ar no!inal. @e aceea 'e #roiectea?a a'tfel incit

in !od delierat 'a aia erori negati/e !ari n"97la curent primar .e 7 ori maimare .ecit curentul nominal0 eroarea este %". 7a tran'for!atoarele de #rotectie e'te#re'cri' n"3%" a'tfel incit circuitele de #rotectie 'a 'e'i?e?e curentul !are #ri!ar3 ele

nu treuie #roteate in acela'i !od ca a#aratele de !a'urare.Comportarea la circuit secundar intrerupt mers in gol/I2%0 Intreg curentul #ri!ar /a !agneti?a !ie?ul !agnetic care 'e /a 'atura

e$ce#tind inter/alele de ti!# cind curentul #ri!ar trece #rin ?ero. @e!agneti?arera#ida'e induc ten'iuni di:dt de /aloare !are#ericol de 'tra#ungere a i?olatiei3In figura la%scircuitul !agnetic 'e 'aturea?a




23/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro

(&emplu

Fie un tran'for!ator de !a'urare de curent #entru care 'e cuno'c )

Kin%5:20( ;1%0.05 T( ;2%0,1 T( ;1E%1 M T( 71%5 !V( 72%5 !V(

71h%550 !V( I11%20 A( f%50 V?. 9a 'e calcule?e I2.

9a 'e calcule?e care e'te /aloarea !a$i!a a re?i'tentei interne a a!#er!etrului

conectat in 'ecundar ;A daca treuie inde#linite conditiile) WH0.10 'i X1Q


24/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro

alte convertoare de intrare pentru masurarea curentului electric

Princi#iul de functionare al traductorului 'ogosi ) o oina cu !ie? de aer caree'te #la'ata in urul conductorului al carui curent dori! 'a-l !a'ura!, a'tfel incat

ca!#ul !agnetic #rodu' induce o ten'iune in acea'ta. Acea'ta ten'iune e'te

integrata electronic #entru a furni?a la ie'irea din integrator o ten'iune care 'a

re#roduca for!a curentului . 6en'iunea de ie'ire a integratorului #oate fi folo'ita de

orice di'#o?iti/ electronic, /olt!etru, o'cilo'co#, 'i'te! de #rotectie 'au

echi#a!ent de !a'urare.

@e?/oltarea #roce'oarelor nu!erice de 'e!nal deter!ina o a#licailitate tot !ai

e$tin'a dand #o'iilitatea reali?arii integratoarelor nu!erice. Fir!a Analog

@e/ice' co!erciali?ea?a contoare de energie cu traductoare de curent cu inel

;ogoY'Ki a'ociate cu integratoare nu!erice.


25/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro

Convertoare de intrare pentru masurarea curentului si tensiunii

electrice

6raductoare Vall

9en?orul Vall !a'oara ca!#ul !agnetic din urul conductorului unde e'te #o?itionat

un !ie? circular din !aterial !agnetic !oale a/and rolul de a concentra ca!#ul

!agnetic. Ele!entul Vall care e'te #la'at intr-un intrefier de aer furni?ea?a o ten'iune

#ro#ortionala cu curentul !a'urat. Ace't 'en?or ofera o i?olatie gal/anica. 6en'iuneade ie'ire a ele!entului Vall e'te foarte !ica 'i treuie a!#lificata, iar 'en?iti/itatea

e'te de#endenta de te!#eratura 'i nece'ita co!#en'ari adec/ate.


26/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro

Convertoare de intrare pentru masurarea curentului si tensiunii

electrice

)raductoare de curent cu senzori electro6optici: folo'e'c efectul FaradaZ -irefringeni direci a caracteri'ticilor

geo!etrice ale an'a!lului traductor de curent.


27/28



Prof. Mihaela Alu

!ihaela.alu"u#.ro

2

(c-ipamente comple&e 7 masurarea calitatii(c-ipamente comple&e 7 masurarea calitatii

energiei electriceenergiei electrice


28/28



Prof. Mihaela Alu 2&

(c-ipamente comple&e 7 masurarea calitatii(c-ipamente comple&e 7 masurarea calitatii

energiei electriceenergiei electrice

masurari electrice

Documents