Необхідність вимірювати струми, напруги та інші величини в дуже широкому діапазоні. Розрахунок спектральної функції імпульсу, параметрів коаксіального шунта, індуктивностей. Дослідження передавальних властивостей шунта. Узгодження з осцилографом.
Аннотация к работе
У практиці радіовимірювань виникає необхідність вимірювати струми, напруги та інші величини в дуже широкому діапазоні їх значень. Так, наприклад, діапазон значень вимірюваних постійних струмів в різних галузях господарства країни приблизно дорівнює 10-16 - 105 А.Задано: імпульс струму i(t) = Io e-?t sin?t, Io = 20 КА, декремент згасання ? = 105 , частота f = 400 КГЦ, радіус резистивного елементу коаксіального шунта R = 2 см, максимальний опір шунта Rш = 5 · 10-3 Ом.Графік імпульсу струму, що вимірюється, приведено на рис. Для побудови цього графіка була використана програма Excel. З графіку отримані такі дані: амплітуда Imax = Io e-? дорівнює 18,8 КА; період коливань Т = 2,5 мкс. 1.2 приведено перший період коливань струму. На рисунку визначено час зростання та фронт імпульсу ?ф: ta = t0,9 - t0,1 = 4,02· 10-7 - 0,373 · 10-7 = 3,83 · 10-7 = 0,383 мкс. ?ф = Т/4 = 6,25 · 10-7 = 0,625 мкс. t0,1 і t0,9 - моменти часу, при яких значення імпульсу струму складає 0,1 і 0,9 амплітуди, відповідно.В якості матеріалу для шунта рекомендується брати манганін [1], так як він має малий температурний коефіцієнт опору (ТКО). Тому в даній роботі вибираємо манганін. Манганін має наступні електрофізичні та механічні характеристики: питомий електричний опір = 0,43 · 10-6 Ом·м; Для проведення розрахунків параметрів шунта, використовуємо задані в ТЗ амплітуду імпульсу струму, що вимірюється 18,8 КА, максимальний опір шунта Rш = 5 · 10-3 Ом та радіус резистивного елементу коаксіального шунта (радіус внутрішньої труби) R = 2 см. За рекомендаціями [2], товщина резистивного елементу для забезпечення рівномірного розподілу струму повинна складати d ? 0,3?, де ? - глибина поверхневого (скін) шару.Повна індуктивність пристрою, що вноситься в зовнішнє коло Візьмемо а = 5 мм, тоді q = 25,15 мм і повна індуктивність дорівнює Тепер накреслимо остаточну схему коаксіального шунта (рис.Перехідна характеристика може бути розрахована аналітично. Для цього, шунт потрібно представити у вигляді схеми заміщення [1]. Розрахована за спрощеною схемою перехідна характеристика має такий же час зростання, що і перехідна характеристика розрахована за повною схемою. i(t) Перехідну характеристику розрахуємо операторним методом. 1.6 в операторну схему заміщення (рис.1.7) і запишемо рівняння для цієї схеми. i(p) i2(p) i1(p)Шунт для вимірювання струму представляє собою активний опір, що включається в контур з струмом, що вимірюється, у місці, де цей контур має заземлення (рис. Вимірювальний кабель К з хвильовим опором zc, що слугує для зєднання шунта з осцилографом, може узгоджуватися з обох кінців включенням резисторів з опором zc, і напруга, що подається на вхід осцилографа, виявляється в два рази меншим, ніж знімається з шунта [2].В роботі була досліджена передавальна характеристика шунта методом перехідної характеристики. Визначено граничну частоту, яка складає ?гр = 5715 с-1. Фронт імпульсу струму, що вимірюється передається з похибкою ?а = 0,29 %. Шунт дозволяє вимірювати імпульс струму з часом зростання не менше 8,87 с (при допустимій похибці передавання 5 %). Згідно з умовою електротермічної стійкості шунт дозволяє вимірювати струми до 541 КА.
План
ЗМІСТ
Вступ
1 Розрахункова частина
1.1 Технічне завдання (ТЗ)
1.2 Графік імпульсу
1.3 Розрахунок спектральної функції та АЧХ імпульсу
1.4 Розрахунок параметрів коаксіального шунта
1.5 Розрахунок індуктивностей
1.6 Дослідження передавальних властивостей шунта
1.7 Узгодження з осцилографом
Висновки
Список джерел інформації
Вывод
В роботі була досліджена передавальна характеристика шунта методом перехідної характеристики. Розрахована спектральна функція та побудована ампітудно-частотна характеристика імпульсу. Визначено граничну частоту, яка складає ?гр = 5715 с-1. Фронт імпульсу струму, що вимірюється передається з похибкою ?а = 0,29 %.
Шунт дозволяє вимірювати імпульс струму з часом зростання не менше 8,87 с (при допустимій похибці передавання 5 %).
Згідно з умовою електротермічної стійкості шунт дозволяє вимірювати струми до 541 КА.
СПИСОК ДЖЕРЕЛ ІНФОРМАЦІЇ
1 Шваб А. Измерение на высоком напряжении. Пер. с нем. - М.: Энергоиздат, 1983. - 262 с.
2 Авруцкий В. А., Кужекин И. П., Чернов Е. Н. Испытательные и электрофизические установки. Техника эксперимента. Учебное пособие. Под ред. И. П. Кужекина. - М.: МЭИ, 1983. - 264 с.
3 Двайт Г. Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы. М., 1973. - 228 с., ил.