Измерение КПД AC/DC преобразователя

[mikaleus]

Я извиняюсь за нежелание искать характеристики всех этих датчиков, но какой у них сдвиг в НЧ диапазоне (до 20к)?

Трансформатор тока может иметь, например, 3,5° (некоторые больше. некоторые меньше) на основной гармонике 50 Гц. Переведите 3,5°@50 Hz во временную шкалу, а дальше эта величина для каждой гармоники по времени такая же и можно перевести в угловые величины. Далее, ставим конденсатор, который компенсирует этот угол, такая же операция и получаем такую же фазовую компенсацию («бинго»©!)... НО, есть не одно НО. Конденсатор изменяет амплитуду сигнала.Также фазовый сдвиг трансформатора тока зависит от уровня этого самого тока (в небольших пределах, но это есть). Кроме того, есть эффект расширение петли гистерезиса для ферромагнитных материалов в зависимости от частоты - что также нарушает логику «бинго». Также есть собственная ёмкость обмотки. В результате, остаточная погрешность для фазового сдвига каждой гармоники своя и не описывается простыми формулами. Эта проблема решаема в основном цифровыми методами.
Но это точно не

готовое и за пару баксов)

.

AD7752 c шунтом можно найти на мусорнике куда выкидывают старые счётчики электроэнергии. Немного допилить и подшаманить и получается вполне солидный (по точности) прибор...

[zoog]

Трансформатор тока может иметь, например, 3,5° (некоторые больше. некоторые меньше) на основной гармонике 50 Гц.

Это за счёт индуктивности рассеяния вторички и сопротивления шунта? ВРоде распределённых параметров нет.[del] Тогда это легко скомпенсировать цепью с обратной АЧХ.[/del]

НО. Конденсатор изменяет амплитуду сигнала.

А калибровка? Мы же и так работаем с ТТ - неидеальным блоком передачи.

а дальше эта величина для каждой гармоники по времени такая же

Тогда это уже линия задержки (которая зато легко компенсируется в цифре). Вы случайно не путаете со сдвигом фазы в пределах октавы от ФНЧ 1го порядка?

Также фазовый сдвиг трансформатора тока зависит от уровня этого самого тока (в небольших пределах, но это есть).

Это уже тогда не из-за рассеяния, а от основной индуктивности? Почему? Ведь изменения маг. проницаемости на Ктр не влияет, или у ТТ иначе?

Кроме того, есть эффект расширение петли гистерезиса для ферромагнитных материалов в зависимости от частоты - что также нарушает логику «бинго».

Это тоже потери лишь на стороне первички, не?
Дисклеймер: я не говорю, что все вокруг - единоросы, а я д'Артаньян, просто хочу понять, в чём проблемы.

[mikaleus]

Это за счёт индуктивности рассеяния вторички и сопротивления шунта?

Не только, но это основное.

Тогда это легко скомпенсировать цепью с обратной АЧХ

Собственно я это и описал...

А калибровка?

По первой гармонике, но речь идёт об изменении амплитуды высших гармоник.

Вы случайно не путаете со сдвигом фазы в пределах октавы от ФНЧ 1го порядка?

Нет это оно и есть, только переходя от ФЧХ к времени легко перейти к цифре.

Это уже тогда не из-за рассеяния, а от основной индуктивности? Почему? Ведь изменения маг. проницаемости на Ктр не влияет, или у ТТ иначе?

Речь идёт о нижней части диапазона. Изменение маг. проницаемости влияет на фазовую погрешность (гораздо больше, чем на амплитудную), так же как и расширение петли гистерезиса.

[zoog]

Не только

А что ещё? Как интересно)

Собственно я это и описал...

Потому я и зачеркнул)

По первой гармонике, но речь идёт об изменении амплитуды высших гармоник.

Так как они уменьшаются из-за ФНЧ, то и от ФВЧ восстанавливаться будут аналогично.

Нет это оно и есть

То есть не ЛЗ? Тогда сдвиг фазы будет постоянен на достаточно высоких/низких частотах, аналогия с временнОй задержкой некорректна.

Изменение маг. проницаемости влияет на фазовую погрешность (гораздо больше, чем на амплитудную),

То есть сдвиг по фазе не соответствует амплитудному, опять пришли к неминимально-фазе? Или Вы имеете в виду, что 3,5° - это "много", а 0,002 - это "мало"?

[mikaleus]

А что ещё? Как интересно)

Сопротивление и собственная ёмкость обмотки. Если посмотрите на datasheet готовые трансформаторы тока (для встраиваемых применений), то там обычно указывается число витков, сопротивление обмотки (иногда опускают), рекомендуемое сопротивление шунта и максимальный ток. Грубо: индуктивность вторичной обмотки L и сопротивление обмотки + сопротивление шунта дают RL цепочку, которая также имеет постоянную времени.

То есть не ЛЗ?

Нет. ЛЗ делает задержку во времени одинаковую для полосы частот. Классическая версия - ЛЗЯ - в аналоговых цветных телевизорах задержка яркостного сигнала на время обработки более узкополосного цветоразностного сигнала. Там это было вроде как 220 нс... Можете спросить у Гугла, как это было устроено (или в книжках по ремонту цветных телевизоров). Но для задержки на строку цветоразностного сигнала уже применялась ультрозвуковая линия задержки, в которой пьезоэлементом преобразовывался электрический сигнал в акустический, который распространялся в стекле с заведомо меньшей скоростью, и с помощью пьезоэлемента преобразовывался в электрический. Там задержка была 64 мкс... В звукозаписи использовался пружинный ревербератор, который позволял имитировать эхо в студиях, где его не было. Задержки уже измерялись сотнями мс - единицами секунд. Сейчас, разумеется, практически всё цифровое.
Тут же речь идёт о том, что фазовый сдвиг на частоте 50 Гц можно пересчитать во время задержки. Например, 0,3° для 50 Гц это 16,6667 мкс. Но 16,6667 мкс для частоты в 2 кГц даст уже 30°... При этом, 0.3° для 50 Гц дают дополнительную погрешность 1% при фазовом сдвиге в 60° (cosф=0.5). Предположим, что компенсировали этот сдвиг с помощью RC цепочки. Но дополнительная фазовая погрешность по диапазону тока, например, 0.03° (0.1% для 60° сдвига) - это 3° для частоты 2 кГц. Как будет учитываться 40 гармоника от 50 Гц (сейчас должна учитываться).

Вы имеете в виду, что 3,5° - это "много", а 0,002 - это "мало"?

там фазовый сдвиг 3,5° скомпенсирован, но он меняется, например на 0,3° (выше я описал о погрешности от нескомпенсированного сдвига фазы).

[VladimirIvan]

фоторезистор с лампочкой - это вообще индикатор. .

А я держал в руках, (вернее стоял рядом) с такими ВЧ измерителями напряжения и мощности. Там даже еще фоторезистора не было. Фотоэлемент вакуумный. Собрано по схеме моста. Калибровалось на постоянном токе. Теплое ламповое время было!

[zoog]

Грубо: индуктивность вторичной обмотки L и сопротивление обмотки + сопротивление шунта дают RL цепочку, которая также имеет постоянную времени.

Сопротивление+ёмкость таки распределённые параметры, но порядок их - сотни пФ и единицы Ом - как-то несерьёзно для 50Гц.

Тут же речь идёт о том, что фазовый сдвиг на частоте 50 Гц можно пересчитать во время задержки.

Я как бы в знаю, что такое ЛЗ, пишу о том, что задержка в неё и сдвиг фазы в обычной цепи - вещи разные. В ЛЗ запаздывание фазы увеличивается до бесконечности, в фильтре - до 90°, да и вид зависимости иной.

Например, 0,3° для 50 Гц это 16,6667 мкс. Но 16,6667 мкс для частоты в 2 кГц даст уже 30°.

Не так это считается. 0,3° для 50Гц - это постоянная времени звена 16,6мкс. Для частоты в 2кГц - это сдвиг в 11,8°.

При этом, 0.3° для 50 Гц дают дополнительную погрешность 1% при фазовом сдвиге в 60° (cosф=0.5).

Минуточку, при чём здесь косинус, мы же говорим пока об измерении только 1й величины?

А я держал в руках, (вернее стоял рядом) с такими ВЧ измерителями напряжения и мощности. Там даже еще фоторезистора не было. Фотоэлемент вакуумный. Собрано по схеме моста. Калибровалось на постоянном токе. Теплое ламповое время было!

Лампа наверняка сециальная, как и фотоэлемент (не знаю, какова стабильность фоторезисторов, но по идее очень не очень), расстояние между ними фиксированное, шкала нелинейная, затенение. В любительских условиях можно повторить, конечно, но вряд ли получится). И как этим измерять мощность на входе - непонятно.

[mikaleus]

сотни пФ и единицы Ом - как-то несерьёзно для 50Гц.

если измерять ± трамвайная остановка, то вполне сойдёт, а для эталонов и измерителей качества электроэнергии это вполне «сурьёзно»...

Минуточку, при чём здесь косинус, мы же говорим пока об измерении только 1й величины?

Счётчики и измерители мощности должны измерять, например, активную мощность не только при синфазном токе и напряжении (чисто активная нагрузка типа калорифер), но и при комплексной нагрузке (например, асинхронный двигатель). И это для сетей переменного тока важно.

Для частоты в 2кГц - это сдвиг в 11,8°.

вообще-то 12°... (30° - это моя ошибка), для 5 кГц это 30°.
Раньше вроде бы в Минске делали УППУ-1 однофазный калибратор мощности с классом до 0,1 и широким частотным диапазоном. Там согласованные пары термопара+нагреватель один на постоянном токе, другой на переменном токе и схема тоже мостовая. Сейчас уже никто не делает, так изготовитель измерительного элемента термопара+нагреватель умер и никто повторить не может.

[zoog]

если измерять ± трамвайная остановка, то вполне сойдёт, а для эталонов и измерителей качества электроэнергии это вполне «сурьёзно»

Я считаю, 0,5% - граница, за которой уже серьёзные измерения.
При номиналах в 100пФ/10Ом ошибка фазы - микроградусы, амплитуды - 64 разряда надо, чтоб заметить.

Счётчики и измерители мощности должны измерять, например, активную мощность не только при синфазном токе и напряжении (чисто активная нагрузка типа калорифер), но и при комплексной нагрузке (например, асинхронный двигатель)

Да, я понимаю, но там 2 величины измеряются, причём мгновенные значения (СКЗ там уже не важно, мощность получается уже при умножении), а мы пока только об измерителях СКЗ либо тока, либо напряжения. Или я что пропустил?

[mikaleus]

Или я что пропустил?

Вообще-то основная тема измерение КПД AC/DC преобразователей. Это можно сделать только правильно измеряя выходную и входную мощность. С выходной мощностью всё вроде понятно: постоянное напряжение можно измерять с высокой точностью, постоянный ток можно преобразовать достаточно точно преобразовать в постоянное напряжение и измерять с высокой точностью. А вот с входной мощностью есть «некоторые» проблемы. Так как в большинстве случаев потребление тока происходит нелинейной цепью.

Я считаю, 0,5% - граница, за которой уже серьёзные измерения.

Вообще-то наверное граница 0.2%. Счётчики 0.2S по активной энергии обычно ставят на подстанции. И 0.2% есть вторичные эталоны. Лучше - это обычно эталоны, либо специальное измерение.

При номиналах в 100пФ/10Ом ошибка фазы - микроградусы, амплитуды - 64 разряда надо, чтоб заметить.

Амплитуда для 50 Гц это не проблема, также как и 200 пФ и 20-60 Ом для ТТ даёт постоянную времени десятки наносекунды. Но тут как раз и «подключается» индуктивность рассеяния (особенно первичный виток обычно один), что несколько усложняет учёт - обычно измерение и запись в таблицу для коррекции (сейчас, когда модно стало делать «цифровые подстанции»). Кроме того, речь идёт о высших гармониках и их учёт в составе измерителя активной мощности. Иначе может получится «вечный двигатель». У меня по работе периодически «пробегают» такие товарищи, которые «придумали, как получить очень высокоэффективный нагреватель» и т.д. На деле оказывается, что учитывали только какую-то часть мощности (основной гармоники), а высшие гармоники нет... Конечно обмануть какой-нибудь РЭС можно, как и потребителей, но вот физику как-то не получается.