Модернизация лабораторных стендов и наладка новых лабораторных комплексов лаборатории измерительной (стр. 4 из 11)
Блок усилителей тока и напряжения «УТН-3.1» состоит из двух независимых усилителей: усилителя тока и усилителя напряжения.
Сигналы каналов тока и напряжения с выходов генератора-синтезатора «Энергоформа-3.1» поступают на входы каналов услителей тока и напряжения соответственно.
Управление блоками усилителей тока и напряжения «УТН-3.1» осуществляется командами от блока генератора-синтезатора «Энергоформа-3.1» по шине управления. По командам управления происходит переключение под диапазонов работы усилителей.
С помощью блока коммутаций «БК-3.1» осуществляется включение питания генератора - синтезатор «Энергоформа-3.1» и усилителей тока и напряжения «УТН-3.1». Структурная схема блока коммутаций представлена на рисунке
Входное напряжение переменного тока коммутируется на ‘ВЫХОД ~ 220V’ для питания генератора-синтезатора «Энергоформа-3.1» через электромагнитный пускатель с помощью кнопки ‘ВКЛ’. Напряжение для питания усилителей тока и напряжения «УТН-3.1» коммутируется через электромагнитные пускатели с помощью кнопок ‘фаза А’, ‘фаза В’ и ‘фаза C’.
~220V 50Hz ВЫХОД-220 V 
УСИЛИТЕЛЬ А 
УСИЛИТЕЛЬ В 
УСИЛИТЕЛЬ СРисунок 1.2.8.2 Структурная схема блока коммутации «БК - 3.1»
При нажатии кнопки 'ВКЛ’ на лицевой панели блока коммутации «БК-3.1» происходит подача питания на блок генератора-синтезатора «Энергоформа-3.3» и на электромагнитные пускатели коммутирующие питание блоков усилителей тока и напряжения «УТН-3.1» расположенные в стойке. При нажатии кнопки 'СТОП' происходит снятие питания с блока генератора-синтезатора «Энергоформа-3.1» и с блоков усилителей тока и напряжения «УТН-З.1» Наличие напряжения питания на усилителях тока и напряжения «УТН-3.1» индицируется индикаторами расположенными на лицевой панели блока коммутации «БК-3.1».
1.2.9 Назначение, устройство и энергомонитора пробора ЭМ- 3.1К
Назначение
Прибор ЭМ-3.1К предназначен для калибровки и поверки следующих эталонных и рабочих средств измерений электроэнергетических величин;
-однофазных и трехфазных счетчиков активной и реактивной электрической энергии;
-однофазных и трехфазных ваттметров, варметров и измерительных преобразователей активной и реактивной мощности;
-энергетических фазометров и частотомеров;
-вольтметров, амперметров и измерительных преобразователей напряжения и тока в промышленной области частот;
-средств измерения и регистрации показателей качества электроэнергии (ПО);
-средств измерения и регистрации параметров электрической энергии в однофазных и трехфазных электрических сетях.
Прибор ЭМ-3.1К может быть использован автономно, в сочетании с компьютером, расширяющим его функциональные возможности, а так же в составе специализированных и универсальных поверочных установок.
Прибор ЭМ-3.1К может быть применен в метрологических лабораториях крупных промышленных предприятий, энергосистем и ЦСМ.
Прибор ЭМ-3.1К имеет сертификат об утверждении типа средства измерений
RU._.__.___._ №____, зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под №___ -__, сертификат соответствия РОСС RU.МЕ48.В02192.
Устройство и работа
Структурная схема Прибора ЭМ-3.1 К представлена на рисунке 1.2.9.1
БМП - блок масштабных преобразователей напряжения (МПU) и тока (МПI).
БЛЦП - блок АЦП напряжения (АЦПU) а тока (АЦПI):
БОИ - блок обработки информации:
МФМU, МФМI, - модули формирования массивов мгновенных значений:
МUд МIд - модули вычисления действующих значений:
МР,Q,S - модуль вычисления активной, реактивной и полной мощностей;
МБПФU, МБПФI - модули быстрого преобразования Фурье;
Д - блок отображения информации (графический дисплей и клавиатура);
ЗУ - запоминающее устройство;
БС-ЭВМ - блок связи с ПЭВМ
Рисунок 1.2.9.1 структурная схема Прибора ЭМ-3.1К.
Работа Прибора ЭМ-3.1 К основана на использовании принципа аналого-цифрового преобразования (АЦП) с использованием "метода выборок". В БМП трехфазные напряжения и токи подвергаются масштабному преобразованию до уровня 1В, соответствующего значению диапазона измерения U и I. Мгновенные значения сигналов преобразуются в цифровые коды шестью АЦП и передаются в БОИ, где формируются массивы мгновенных значений сигналов напряжения UUj и тока U³j (j-номер выборки). Результаты вычисленных значений измеряемых величин, полученные с помощью программных модулей, отображаются на дисплее Д. сохраняются в памяти и выводятся при необходимости на внешнюю ЭВМ. В основу алгоритмов вычислений каждой из измеряемых величин положен метод обработки массива мгновенных значений, не требующий синхронизации частот измеряемых сигналов и квантования (метод некогерентной выборки). Такая организация измерений дает возможность видеть на дисплее одновременно значения измеряемых величин по всем трем фазам.
Прибор ЭМ-3.1К одновременно может производить измерения всех параметров цепи переменного тока: ток, напряжение, частота, углы, коэффициенты гармоник, активная, реактивная и полная мощность. Обеспечивает все виды схем соединений, которые применяются при измерении в трехфазных и однофазных сетях электрической энергии.
БМП включает в себя три измерительных трансформатора тока калиброванных индивидуально с соответствующим измерительным каналом, и три измерительных трансформатора напряжения. Реле БМП управляются командами от платы процессора. Он выдает девять команд для переключения диапазона входного тока, и три команды для переключения диапазонов напряжения. Контроллер выводит текущее значение предела измерения на вспомогательный буквенно-цифровой дисплей пределов измерений. Реле служат для переключения пределов входных токов и напряжений для входных преобразователей.
Плата АЦП представляет собой 6 идентичных независимых каналов преобразования входного аналогового сигнала ± 1.5В в 16-разрядное представление (1 знаковый -15 значащих бит) мгновенного значения на входе. Канал построен на элементной базе фирмы "AnalogDevice" и содержит три микросхемы: входной усилитель, источник опорного напряжения и собственно АЦП. В качестве входного усилителя используется микросхема АD707, имеющая малое смещение выходного напряжения, малый температурный дрейф и ультрамалые входные токи, что необходимо для согласования с масштабными преобразователями. Входное сопротивление каната более 50 МОм. Сигнал с выхода усилителя поступает на вход собственно АЦП. в качестве которого используется микросхема АD977, обеспечивающая полное 16-разрядное преобразование "без потерь кода" и выдающая информацию в последовательном коде контроллеру по его запросу. Внутреннее время преобразования (т.н. "апертурное время") составляет 40 нс. Плата измерительная обеспечивает отцифровку уровней напряжений, поданных на измерительные входы и вывод результатов в плату процессоров.
Плата процессора обеспечивает управление работой Прибора ЭМ-3.1К. проведение расчетов но массивам оцифрованных выборок от измерительной платы, сохранение результатов в энергонезависимой памяти, счет времени, обмен с внешними устройствами (компьютерами), вывод результатов на индикатор, прием команд и данных то клавиатуры. Плата контроллера является центральной платой, отвечающей за работоспособность Прибора ЭМ-З.Ж в целом, Основу контроллера составляют сигнальный процессор производства фирмы "TexasInstr." и ПЛИС-матрица производства фирмы "Xilinx". Такое решениепозволяет гибко и оперативно менять программное обеспечение Прибора ЭМ-3.1К. не затрагивая его аппаратной части.
Резульаты полученных от АЦП данных обрабатываются в соответствии с заложенной программой и отображаются на графическом дисплее. Обсчет производится на основании 4096 измерений АЦП за 0,32 с, т.е. при частоте 50 Гц на один период приходится 256 измерений. Текущие значения рассчитываются каждые 0.16 с. При этом берется 2048 измерений от предыдущего отсчета и 2048 новых.
-Запоминающее устройство служит для хранения данных, полученных в результате измерения.
-Блок питания служит для выработки необходимых напряжений для платы процессора и измерительной платы.
-Дисплей графический жидкокристаллический устанавливается на переднюю панель.
-Клавиатура мембранная устанавливается на переднюю панель. Соединяется с платой процессора. С помощью клавиатуры можно управлять видом отображаемых данных, вводить требуемые значения, программировать контроллер и выполнять другие сервисные и технологические операции.
1.2.10 Наладка поверочной установки УППУ-МЭ 3.1к
Подготовка к работе поверочной установки состоит из следующих этапов: