Важливість використання rms вимірювань для опису факторів, що впливають на якість електроенергії

Важливість використання rms вимірювань для опису факторів, що впливають на якість електроенергії

Будь-який з нас чув, що заняття листом під шум прибою може надавати цілющий ефект …

Морські хвилі подібні синусоїдальної хвилі змінної напруги, яка вживається в якості еталонної при при визначенні властивості харчування. Відхилення від чисто синусоїдальної форми хвилі можуть бути обгрунтовані гармонійними складовими, некратності гармоніками, також імпульсними або коливальними перехідними процесами.

Конфігурації амплітуди синусоїдального сигналу можна систематизувати наступним чином: падіння, злети і довгий перенапруження або знижена напруга. У той час як зміни у частоті живлячої напруги порівняно рідкісні і з'являються при суворих проблемах обладнання, частіше має місце зрушення фаз при провалах і сплесках. Для того щоб охарактеризувати або описати синусоїдальний сигнал, що знаходиться під впливом описаних причин, що впливають на якість електроенергії, вживаються вимірювання справжніх середньоквадратичних значень (Root Mean Squared – RMS). Є корисними в майже всіх ситуаціях, в ряді випадків такі виміри можливо виявляться неадекватними або вводити в оману.

Що ж являють собою RMS?

Середньоквадратичні значення виходять в результаті математичної процедури, що застосовується для розрахунку одиничного значення по послідовності відліків. Це дозволяє асоціювати один цикл з іншим, або одну фазу з іншого. RMS-напруга є дієвим значенням змінюється чи змінної напруги. Це значення має відповідати такий же потужності, як і у випадку постійної напруги, прикладеної до чистого опору.

У сьогоднішньому світі дискретних хвильових сигналів, вироблюваних кристалами мікропроцесорів цифрової обробки сигналу (ЦОС), такі вимірювання є одними з найбільш просто реалізуються. Кожне значення даних протягом зумовленого періоду (як правило це один цикл) множиться саме на себе (будівництво в квадрат), а потім всі такі значення протягом періоду усереднюються (підсумовуються з наступним поділом на повну кількість) і з набутого значення витягується квадратний корінь.

Для розміреного незмінного сигналу кожен відлік має одне і те ж значення, як слід, хоч який з їх може служити еквівалентом RMS-значення. У разі ж синусоїдальної хвилі значення наростають у межах першої чверті циклу, потім зменшуються до нуля і перебігають в область негативних значень прямо до малого значення в межах другої чверті циклу (див. рис. 1).

Малюнок 1. Форма хвилі на навантаженні однофазового джерела живлення з Повнохвильова вимірником.

RMS-значення чистого синусоїдального сигналу становить приблизно 70,7% пікового значення. При модифікованій формі хвилі це не правильно, що є відповіддю на питання, чому прилади, що вимірюють не в визначеннях справжніх середньоквадратичних значень, можуть видавати зовсім різні результати при різних ступенях спотворень і, як слід, не можуть вживатися при наявності гармонік.

Ті прилади, які тільки обчислюють 71% від пікового значення будуть давати неправильний підсумок для форми струму, показаного на рис. 1. На малюнку зображена традиційна форма струмового сигналу однофазового джерела живлення з випрямленням повної хвилі, присутнього в майже всіх електричних пристроях. Ця форма хвилі з гармонійними спотвореннями (THD) на рівні 108% мала пікове значення 3,6 А і сьогодення середньоквадратичне значення 1,4 А, що не збігається з розрахованою величиною 0,707 * 3,6 = 2,55 А.

Низького властивості аналізатори електроенергії, які налаштовані на RMS-значення, можуть пропускати деякі дані. Ряд пристроїв розраховують RMS-значення в процесі декількох циклів. Весьмавероятно, що ці монітори НЕ зафіксують багатофазових провал протягом одного циклу, зображений на рис. 2.

Малюнок 2. Провал протягом одного циклу в двох фазах.

Таке спотворення сигналу типово для варіанту, коли проблема усувається за допомогою захисного запобіжника. На рис. 3 провал протягом одного циклу, що з'явився внаслідок пробою при піковому напрузі (може бути через несправність ізоляції або удару блискавки) буде давати різні RMS-значення на кожному з трьох циклів.

Малюнок 3. Однофазовий провал при пробої піковим напругою.

Залежно від механізму включення тригера і порогових значень, може бути виявлення провалу до третього циклу, так як RMS-значення несправних циклів може перевершувати поріг спрацьовування тригера. Несправність, що виражається в зсуві фаз, може мати схожі значення від одного циклу до подальшого, незважаючи на зміни амплітуди хвилі. Це відбувається, коли вживаються електроаналізатори з багатьма механізмами включення тригера, наприклад при перехідних процесах або спотвореннях форми хвилі.

Слід пам'ятати, що хоча прилад не помічає таких дефектів, це не означає, що вони не є. Для роботи з реєстрації спотворень властивості електроенергії компанія "Енергометріка" радить модель PM175 – Аналізатор електроенергії, вимірювач параметрів якості електричної енергії.

Джерело: gradostroitel.com.ua