Přesná měření střídavých proudů
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Oblast přesného měření střídavých proudů je v posledních letech silně se rozvíjející problematikou zejména z důvodu velkého rozvoje metrologie elektrického výkonu, který souvisí s prosazováním většího šetření elektrické energie. Z toho důvodu jsou kladeny požadavky na přesnější měření elektrické energie a výkonu a také kvality elektrické energie. Dochází ke zvětšování měřeného rozsahu a k rozšiřování požadovaných frekvenčních bodů i nad tzv. výkonové frekvence (50 Hz až 400 Hz) až do 100 kHz. Je snaha vyvíjet měřicí převodníky proud – napětí s normalizovaným napěťovým výstupem (0,5 V až 1 V) pro jejich univerzální začleňování do měřicích systémů. Z poměrně široké problematiky tohoto aktuálního tématu se disertační práce zabývá vývojem vylepšených precizních klecových bočníků pro měření střídavých proudů v rozsahu 10 mA až 100 A, 10 Hz až 100 kHz. Hlavním cílem disertace je vytvoření teoretického modelu existujících klecových bočníků, s jehož využitím bude možné navrhnout novou, vylepšenou konstrukci klecových bočníků. V disertační práci byl vytvořen analytický model klecových bočníků ČMI založený na výpočtu přenosové impedance bočníků z kaskádní matice pasivního dvojbranu reprezentujícího bočník. Z přenosové impedance pak byla spočítána AC-DC diference a fázová chyba, co jsou u bočníků dva základní kalibrované parametry. Pro výpočet nejistot modelu byla použita metoda Monte Carlo. Z nutnosti ověřit platnost modelu se disertační práce také zabývá vhodnými měřicími metodami fázové chyby, AC-DC diference, a také výkonového a teplotního koeficientu. Tyto měřící metody byly poté použity pro kalibrace existujících bočníků, čímž byla zajištěna verifikace modelu. Práce je zakončena teoretickou optimalizací konstrukce existující sady bočníků ČMI a teoretickým návrhem konstrukce 20A, 50A a 100A bočníku, které vycházejí z výsledků citlivostní analýzy.
In recent years precision measurement of alternating currents goes through large progress especially because of improvements in metrology of electric power, which is related to reduction of electricity consumption. Therefore, more precise measurement of electric energy, power and power quality is required. Measurement range is extending and number of measured frequency points is growing up to 100 kHz. Development of current to voltage transducer with normalized output voltage (0,5 V - 1 V) is in progress because of their easy integration in different measuring systems.. From big area of alternating current metrology this dissertation focuses on development of improved cage shunts for measurement of alternating currents in range 10 mA - 100 A, 10 Hz - 100 kHz. Main objective of this dissertation is to develop theoretical model of existing cage shunts, which will assist design of new improved cage shunts construction. In this dissertation the analytical model of CMI’s cage shunts was established, based on calculating of trans-impedance from cascade matrix of passive two-port which is representing the shunt. Trans-impedance can be used for AC-DC difference and phase error calculation, which are two basic parameters of shunts. Uncertainty analysis of the model was done by means of Monte Carlo method. Next, this dissertation also concentrates on suitable measurement methods of phase error, AC-DC difference, and power a temperature coefficient of resistance. These measurements method were used for calibration of existing CMI’s cage shunts and so the model’s verification was made. Finally, theoretical optimization of existing CMI’s cage shunts constructions and theoretical designs of 20A, 50A and 100A shunts were done using sensitivity analysis results.
In recent years precision measurement of alternating currents goes through large progress especially because of improvements in metrology of electric power, which is related to reduction of electricity consumption. Therefore, more precise measurement of electric energy, power and power quality is required. Measurement range is extending and number of measured frequency points is growing up to 100 kHz. Development of current to voltage transducer with normalized output voltage (0,5 V - 1 V) is in progress because of their easy integration in different measuring systems.. From big area of alternating current metrology this dissertation focuses on development of improved cage shunts for measurement of alternating currents in range 10 mA - 100 A, 10 Hz - 100 kHz. Main objective of this dissertation is to develop theoretical model of existing cage shunts, which will assist design of new improved cage shunts construction. In this dissertation the analytical model of CMI’s cage shunts was established, based on calculating of trans-impedance from cascade matrix of passive two-port which is representing the shunt. Trans-impedance can be used for AC-DC difference and phase error calculation, which are two basic parameters of shunts. Uncertainty analysis of the model was done by means of Monte Carlo method. Next, this dissertation also concentrates on suitable measurement methods of phase error, AC-DC difference, and power a temperature coefficient of resistance. These measurements method were used for calibration of existing CMI’s cage shunts and so the model’s verification was made. Finally, theoretical optimization of existing CMI’s cage shunts constructions and theoretical designs of 20A, 50A and 100A shunts were done using sensitivity analysis results.
Description
Citation
NOVÁKOVÁ ZACHOVALOVÁ, V. Přesná měření střídavých proudů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2013.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Kybernetika, automatizace a měření
Comittee
prof. Ing. Pavel Jura, CSc. (předseda)
doc. Ing. Ludvík Bejček, CSc. (člen)
prof. Ing. Karel Hájek, CSc. (člen)
doc. Ing. Ludvík Koval, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Karel Draxler, CSc. - oponent (člen)
Ing. Peter Vrabček, CSc. - oponent (člen)
Date of acceptance
2013-12-02
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení