Устройство поверки электроизмерительных приборов

Полезная модель относится к устройствам поверки электроизмерительной техники и может быть использована для поверки киловольтметров, а также как источник калиброванного высокого напряжения переменного тока для лабораторных исследований. Она позволяет воспроизводить и автоматически поддерживать напряжение переменного тока от 1 кВ до 30 кВ. Дискретность установки выходного напряжения на пределе до 10 кВ составляет 0,1 В, а в диапазоне от 10001 до 30000 В - 1 В. Погрешность установки выходного напряжения не превышает 0,2%. Коэффициент гармоник не превышает 0,15%. Устройство состоит из трансформатора, выполняющего функцию как повышающего, так и понижаюшего трансформаторов, кроме того, в него введены: устройство управления, соединенное с передней панелью, процессором, разъемом канала общего пользования, формирователем переменного напряжения; измеритель, усилитель выходной, причем вход трансформатора подключен к выходу выходного усилителя, вход которого подключен к формирователю переменного напряжения, двунаправленный вход-выход которого соединен с выходом устройства управления, двунаправленный вход-выход которого соединен с выходом измерителя, вход которого подключен к понижающей обмотке трансформатора, является объектом управления в цепи автоматического регулирования напряжения на повышающей обмотке.

Полезная модель относится к устройствам электроизмерительной техники и может быть использована для поверки киловольтметров, а также как источник калиброванного высокого напряжения для лабораторных исследований.

В настоящее время поверка электроизмерительных приборов (ЭИП) производится в соответствии с инструкцией 184-62, регламентирующей средства и методику поверки [1], а также ГОСТ 8.497-83 [2].

Наиболее широкое распространение получили такие средства поверки:

- Трансформатор напряжения И-510 до 15 кВ [3].

- Трансформатор напряжения НЛЛ-15 до 15 кВ [4].

- Трансформатор напряжения НЛЛ-30 до 30 кВ [4].

Указанные средства поверки обладают рядом существенных недостатков, а именно:

- являются маслонаполненными, требующими регулярного обслуживания (измерительный трансформатор И-510);

- обладают большими габаритами и массой (измерительные трансформаторы НЛЛ-15, НЛЛ-30);

- для поверки киловольтметров с пределами измерений 1-30 кВ требуется комплект из двух трансформаторов;

- отсутствует автоматизация процесса измерения и дистанционное управление устройством, что не исключает фактора субъективной оценки объекта поверки.

Кроме того, повышающий трансформатор (первый) подключается к промышленной сети переменного тока, качество которой не всегда соответствует условиям поверки.

В качестве прототипа выбрано устройство поверки киловольтметров, содержащее два высоковольтных измерительных трансформатора [1].

В этом устройстве первый трансформатор является повышающим, к высоковольтной обмотке которого подключены поверяемый киловольтметр и высоковольтная обмотка второго трансформатора, являющегося понижающим. Измеряя напряжение на понижающей обмотке второго трансформатора с учетом его коэффициента трансформации, судят о величине высокого напряжения.

Поскольку в прототипе используются средства поверки [3], [4], ему присущи недостатки, указанные выше.

Задачей, которую решает предполагаемая полезная модель, является повышение автономности, автоматизация процесса измерений, уменьшение габаритов и массы, возможность дистанционного регулирования выходного напряжения и частоты, уменьшение отклонений до минимальных выходных параметров от номинальных при воздействии внешних факторов (времени, качества электроэнергии в месте поверки, температуры).

Это достигается тем, что в устройство поверки электроизмерительных приборов, содержащее трансформатор, выполняющий функции как повышающего, так и понижающего трансформаторов, введено устройство управления, соединенное с передней панелью, процессором, разъемом канала общего пользования, формирователем переменного напряжения; измеритель, усилитель выходной, причем вход трансформатора подключен к выходу выходного усилителя, вход которого подключен к формирователю переменного напряжения, двунаправленный вход-выход которого соединен с выходом устройства управления, двунаправленный вход-выход которого соединен с выходом измерителя, вход которого подключен к понижающей обмотке трансформатора, является объектом управления в цепи автоматического регулирования напряжения на повышающей обмотке.

На фигуре приведена структурная электрическая схема устройства, где обозначено:

1 - передняя панель;

2 - двунаправленная шина данных;

3 - устройство управления;

4, 5 - двунаправленные шины данных;

6 - процессор;

7, 8 - двунаправленные шины данных;

9 - формирователь переменного напряжения;

10 - измеритель;

11 - понижающая обмотка обратной связи трансформатора 12;

12 - трансформатор;

13 - усилитель выходной;

14 - обмотка возбуждения трансформатора 12;

15 - повышающая обмотка трансформатора 12.

Устройство поверки электроизмерительных приборов содержит устройство управления 3, по шине 7 связанное с входом формирователя переменного напряжения 9, выход которого подключен к входу выходного усилителя 13, выход которого соединен с обмоткой возбуждения 14 трансформатора 12, понижающая обмотка 11 которого соединена с входом измерителя 10, выход измерителя 10 по шине 8 соединен с устройством управления 3; шина 2 соединяет устройство управления 3 с передней панелью 1, шина 4 соединяет устройство управления 3 с разъемом канала общего пользования (КОП), шина 5 соединяет устройство управления 3 с процессором 6.

Работа устройства происходит следующим образом. В устройстве управления 3 под управлением процессора 6 по имеющейся в нем программе происходит анализ управляющих сигналов от передней панели 1 или с шины 4 КОП. В результате выбирается режим работы устройства:

- ручной с помощью клавиатуры передней панели 1;

- дистанционный от внешней ЭВМ по шине 4 КОП.

Во всех случаях на панели управления 1, включающей в себя органы ручного управления устройством, пятиразрядный цифровой индикатор, одиночные индикаторы, отображаются состояние, режим работы устройства и величина напряжения, которое должно быть на повышающей обмотке 15 трансформатора 12. По шине 7 с устройства управления 3 на формирователь переменного напряжения 9 поступает цифровой код, соответствующий устанавливаемому напряжению. Формирователь переменного напряжения 9 выдает синусоидальное напряжение от 0 до 4,2 В частотой от 45 до 55 Гц, поступающее на выходной усилитель 13, имеющий коэффициент усиления 50 при токе нагрузки до 2 А. Усилитель 13 нагружен на обмотку возбуждения 14 трансформатора 12. Отношение числа витков обмотки 15 к числу витков обмотки 14 трансформатора 12 равно 1000, так что если, например, на обмотке 15 напряжение имеет величину 30000 В, то на обмотке 14 трансформатора 12 оно составит 30 В. Синусоидальное напряжение с обмотки 11 трансформатора 12, имеющей выход для контроля внешними средствами измерений, поступает на измеритель 10, осуществляющий аналого-цифровое преобразование, выход которого по шине 8 соединен с устройством управления 3, где происходит сравнение данных по принципу «больше - меньше» с данными, полученными с панели управления 1 или с шины 4 КОП. Если данные различаются, то в зависимости от результата сравнения по цепи «устройство управления 3 - формирователь переменного напряжения 9 - усилитель выходной 13 на обмотке 14 устанавливается такое напряжение в обратно пропорциональной зависимости, чтобы данные с измерителя 10 не отличались от установленных на передней панели 1 данных. Таким образом происходит автоматическое регулирование выходного напряжения. Дискретность установки выходного напряжения на пределе до 10 кВ составляет 0,1 В, а в диапазоне от 10001 до 30000 В - 1 В. Погрешность установки высокого напряжения на трансформаторе 12 составляет 0,2%. Коэффициент гармоник не превышает 0,15%.

Заявленное устройство, а также программа и методика поверки электроизмерительных приборов с помощью заявленного устройства, разработаны ФГУП ННИПИ «Кварц» и будет применяться в метрологических подразделениях армии РФ.

Библиографические данные

1. Инструкция 184-62 по поверке амперметров, вольтметров, ваттметров и варметров.

2. ГОСТ 8.497-83.

3. К.К.Илюнин, Д.И.Леонтьев и др. Справочник по электроизмерительным приборам. «Энергия» 1973.

4. Измерительные трансформаторы НЛЛ-15, НЛЛ-30. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

Устройство поверки электроизмерительных приборов, содержащее трансформатор, выполняющий функцию как повышающего, так и понижающего трансформаторов, отличающееся тем, что в него введены устройство управления, соединенное с передней панелью, процессором, разъемом канала общего пользования, формирователем переменного напряжения; измеритель, усилитель выходной, причем вход трансформатора подключен к выходу выходного усилителя, вход которого подключен к формирователю переменного напряжения, двунаправленный вход-выход которого соединен с выходом устройства управления, двунаправленный вход-выход которого соединен с выходом измерителя, вход которого подключен к понижающей обмотке трансформатора, является объектом управления в цепи автоматического регулирования напряжения на повышающей обмотке.