Pomiar przebiegu i napięcia
Kształt krzywych napięcia i prądu jest uważany za praktyczny sinusoidalny, jeżeli którakolwiek z jej rzędnych różni się od odpowiadającej jej rzędnej sinusoidy równej jej amplitudzie, przy czym odcinek nie przekracza 5% amplitudy.
Sinusoidalność można testować na kilka sposobów. Korzystając z najprostszego z nich, obserwuj badaną krzywą na ekranie oscyloskopu katodowego.
W tym celu dwie identyczne linie sinusoidalne są wcześniej rysowane na ekranie urządzenia lub na przezroczystej płytce, przesunięte względem siebie w pionie o 10% ich amplitudy (ryc. 1).
Testowane napięcie jest następnie przykładane do wejścia Y oscyloskopu i poprzez regulację wzmocnienia w kanale Y i okresu przemiatania, dopasuj krzywą ekranu tak, aby mieściła się w paśmie ograniczonym przez pomocnicze sinusoidy. Jeśli to się powiedzie, wówczas napięcie uważa się za praktycznie sinusoidalne.
Ryż. 1. Krzywe pomocnicze do wyznaczania kształtu prądu i napięcia za pomocą oscyloskopu katodowego
Aby rozważyć drugi sposób określania sinusoidalności krzywej, wprowadzamy kilka definicji. Jak wiadomo, wartość zmiennej okresowej można scharakteryzować za pomocą wartości efektywnej, średniej i maksymalnej (amplituda). Jeśli wielkość okresowa x zmienia się zgodnie z prawem sinusoidalnym, wówczas wszystkie jej wartości są ze sobą w określony sposób powiązane.
Np. stosunek wartości amplitudy do wartości efektywnej, zwany współczynnikiem szczytu ka = xm/ x = √2 = 1,41, stosunek wartości średniej z połowy okresu do wartości amplitudy, zwany współczynnikiem wartości średniej kCp = xcp / xm = 2 /π = 0,637 i wreszcie stosunek wartości efektywnej do wartości średniej, zwany współczynnikiem kształtu ke = x / xCp = π / (2√2) = 1,11.
Koncentrując się na tych stosunkach, norma pozwala na wyznaczenie sinusoidalnego kształtu krzywej wielkości okresowej na podstawie wyników jednoczesnego pomiaru wartości średniej i efektywnej. Krzywa jest uważana za prawie sinusoidalną, jeśli 1,132> km/h> 1,088.
Ze względu na to, że większość przyrządów pomiarowych stosowanych w praktyce jest wzorcowana w wartościach średnich, nie zawsze jest możliwy bezpośredni pomiar wartości średniej i mediany. W tym przypadku badana wartość jest mierzona jednocześnie za pomocą woltomierzy amplitudowych (szczytowych) i elektrodynamicznych. W przypadku konieczności wyznaczenia wszystkich trzech wymienionych współczynników należy podłączyć woltomierz prostowniczy.
Wskazania woltomierza i współczynniki charakteryzujące sinusoidalność postaci są odniesione do następujących stosunków: ka = 1,41U1/U2, кf = U2/0,9U3, kcp = 0,673 = U3/U1, gdzie U1, U2, U3 — wskazania woltomierzy amplitudowych, elektrodynamicznych i prostownikowych wzorcowanych w średnich wartościach napięcia sinusoidalnego.
Przykład. Aby określić niesinusoidalny kształt krzywej napięcia uzwojenia wtórnego transformatora, napięcie fazowe jest mierzone jednocześnie z amplitudą V3-43, woltomierzami elektrodynamicznymi D-556 i prostownikiem Ts4317.
Ich odczyty wynosiły U1 = 76 V, U2 = 61 V, U3 = 59,5 V. Wtedy ka = 1,41 x 76/61 = 1,76, ke = 1,11 x 61 / 59,5 = 1, 14, kcp = 0,637 x 59,5 / 76 = 0,5
Ponieważ dla przebiegu sinusoidalnego współczynniki te powinny wynosić odpowiednio 1,41, 1,11 i 0,637, można stwierdzić, że napięcie uzwojenia wtórnego transformatora ma postać niesinusoidalną. Zwróć uwagę, że przy napięciu sinusoidalnym odczyty wszystkich trzech woltomierzy powinny być równe.