časopis z vydavatelství
FCC PUBLIC

Aktuální vydání

Číslo 10/2021 vyšlo
tiskem 1. 10. 2021. V elektronické verzi na webu 1. 11. 2021. 

Téma: Elektroenergetika; Kvalita elektřiny; Obnovitelné zdroje energie

Hlavní článek
Lokální specifika Jihočeského kraje s ohledem na využívání automobilů s alternativními druhy paliv

Analyzátory výkonu pro ověřování transformátorů

Ing. Jaroslav Smetana | Blue Panther, s. r. o. | www.blue-panther.cz

Analyzátory výkonu od společnosti Newtons4th Ltd. Z anglického Leicesteru řady PPA55xx (obr. 1) jsou sofistikované a všestranné přístroje pro přesná měření výkonu v širokém frekvenčním pásmu.

Obr. 1. Analyzátor PPA5500
Obr. 1. Analyzátor PPA5500

Rodina výkonových analyzátorů PPA55xx pokrývá jedno- až třífázové aplikace v slaboproudých i silnoproudých modelech.

Každý fázový vstup přístroje má širokopásmové napěťové a proudové kanály, které jsou plně izolované od sebe navzájem, a i od země. Napěťové vstupy mají zabudované vysokonapěťové atenuátory, případně lze použít i externí atenuátory. Proudové vstupy mají zabudovány proudové bočníky 20 A (30 A) nebo lze připojit bočníky externí.

Napěťové a proudové vstupy jsou simultánně vzorkovány a data jsou analyzována v reálném čase pomocí vysokorychlostních digitálních signálových procesorů (DSP). Samostatná CPU přebírá výsledky od DSP pro zobrazení a komunikaci. Srdcem systému je speciální FPGA, které propojuje různé části analyzátoru a zajišťuje jeho skvělý výkon.

Napěťové a proudové kanály jsou identické s výjimkou napěťového útlumu a bočníku proudu na vstupu. Každý kanál se skládá z přepínače pro výběr externího nebo interního útlumového členu/bočníku, po kterém následuje vysokoimpedanční člen, řízení šířky pásma a řada zesilovacích stupňů vedoucích k A/D převodníku. Volba vstupního zisku a vzorkování A/D převodníku jsou pod kontrolou DSP. Vstup je vybaven automatickým DC nulováním. Analogové obvody jsou optimalizovány pro vysokou linearitu v širokém dynamickém a frekvenčním rozsahu. Oba vstupní kanály (myšleno jedna fáze – proudový i napěťový) jsou plně navzájem izolované s velmi dobrým CMRR a potlačením šumu. Proudový bočník má proprietární design, který poskytuje velmi širokou šířku pásma s minimálním fázovým posunem. Útlumový napěťový člen je též proprietární tak, aby zajistil širokopásmovou frekvenční odezvu přizpůsobenou odezvě proudového bočníku. Napěťový i proudový kanál je kalibrován digitálně, takže není třeba provádět žádné fyzické úpravy.

Tato výkonná a všestranná struktura přístroje umožňuje měření široké škály parametrů souvisejících s výkonem, včetně: W, VA, VAr, účiníku, Pf, fáze, efektivních hodnot U a I, provádět harmonickou analýzu, ale i integrované hodnoty (Watt hodiny atd.).

Dále pak je možné vypočítat impedance, rozběhový proud, ráz napětí a přistroj je vybaven i osciloskopickou funkcí.

Dokonce i obtížné aplikace, jako jsou motorové pohony PWM a předřadníky osvětlení lze snadno řešit pomocí aplikace speciálních režimů ve firmwaru přístroje a vyhrazených hardwarových funkcí včetně vstupů točivého momentu/otáček a synchronizace na napájecí síť.

Celý provoz přístroje lze ovládat na dálku přes sériové rozhraní (RS232/USB), LAN nebo GPIB rozhraní.

Obr. 2. Naměřené hodnoty v jedné ze tří fází  
Obr. 2. Naměřené hodnoty v jedné ze tří fází (vlevo), Obr. 3. Šestimístná prezentace vybraných položek (vpravo)

Analyzátory řady PPA5500 jsou dodávány v několika verzích, z nichž jedna je speciálně určena pro měření a analýzu výkonových transformátorů.

Jde o model PPA5500-TE, který poskytuje bezkonkurenční integritu měření, spolehlivost a přesnost. Každý přístroj PPA5500-TE je důkladně testován v akreditované výkonové laboratoři (ISO17025) společnosti Newtons4th, ve které se vedle dobře zdokumentované širokopásmové kalibrace až do 2 MHz provádí specializovaná kalibrace výkonu od 40 do 450 Hz. Vlastnosti PPA5500- -TE vyhovují normě IEC60076-8 a je na ně poskytována tříletá záruka a dvouletý interval kalibrace.

Analýza ztrát výkonového transformátoru se stává náročnou v situaci, kdy transformátor je bez zátěže (např. při provádění analýzy ztráty jádra). Tento testovací stav vyžaduje, aby analyzátor výkonu vykazoval výjimečnou přesnost a opakovatelnost měření fázového úhlu. Model PPA5500-TE poskytuje špičkovou analýzu s nízkým Power faktorem (Pf), který je potvrzen dodaným certifikátem UKAS ISO17025.

Díky stabilitě všech parametrů, funkcím a snadnému používání, pro které je řada PPA5500 známa, je možné u PPA5500-TE kombinovat inherentní fázovou přesnost analyzátorů PPA s procesem kalibrace, který je optimalizován konkrétně pro aplikace s nízkým Pf.

Jak je vidět na obr. 2, je pak pro základní a fázová měření v jedné ze tří fází Pf 0,01.

Pokud je třeba vidět větší detail ve vyšším rozlišení, lze vybraná měření zobrazit na šestimístném displeji. Na obr. 3 je vidět šestimístná prezentace položek vybraných na předchozí obrazovce.

Kromě toho lze všechna měření zvolit buď jako pěti- nebo šestimístné rozlišení pro analýzu na PC, a to bez ohledu na zvolené nastavení obrazovky přístroje. Bezplatný počítačový software poskytuje numerická data v reálném čase plus tabulky, grafy a přímý export do souborů nebo dokumentů (obr. 4).

Obr. 4. Všechny hodnoty je možné prezentovat i v grafické formě
Obr. 4. Všechny hodnoty je možné prezentovat i v grafické formě

Stručně řečeno analyzátory PPA5500-TE dosahují přesnost jmenovitého výkonu 0,07 %, 0,55 % přesnost výkonu při Pf = 0,01 a přesnost fáze 0,003°. Další podrobnosti o těchto analyzátorech, možnosti jejich předvedení a dalších přístrojích z produkce firmy Newtons4th Ltd. lze získat od jejího zástupce pro ČR a SR, společnosti Blue Panther, s. r. o.