Никола Ранковић: Прецизни мерни претварач електричних величина 1. УВОД

САДРЖАЈ. УВОД.... ВРСТЕ ПРЕТВАРАЧА..... МЕРНИ ПРЕТВАРАЧИ НЕЕЛЕКТРИЧНИХ ВЕЛИЧИНА..... МЕРНИ ПРЕТВАРАЧИ ЕЛЕКТРИЧНИХ ВЕЛИЧИНА...3.3. УЛАЗНА И ИЗЛАЗНА ВЕЛИЧИНА...3 3. МЕРНИ ПРЕТВАРАЧИ У ЕЛЕКТРОПРИВРЕДИ...4 3.. ТЕХНИЧКЕ ПРЕПОРУКЕ ЕПС-а ЗА МЕРНЕ ПРЕТВАРАЧЕ -ТП7....4 3.. МЕЂУНАРОДНЕ ПРЕПОРУКЕ ЗА ИСПИТИВАЊЕ МЕРНИХ ПРЕТВАРАЧА - IEC 688...5 3... Провера документације...6 3... Провера конструктивних карактеристика, натписа и сагласности са документацијом...6 3..3. Провера основних карактеристика...7 3..4. Време одзива-мерење...0 3..5. Опсег оптерећења... 3..6. МTBF фактор - средња вредност између два квара... 3.3. МЕРНИ ПРЕТВАРАЧИ СНАГЕ... 3.3.. Мерни претварачи снаге са два или више термоелемената...3 3.3.. Претварачи снаге на принципу Халовог ефекта...3 3.3.3. Претварачи снаге на принципу модулације шине импулса...4 3.4. МЕРНИ ПРЕТВАРАЧИ УЧЕСТАНОСТИ...5 3.5. МЕРНИ ПРЕТВАРАЧИ НАПОНА...5 3.6. ДАЉИНСКО МЕРЕЊЕ...5 3.6.. Напајање...6 3.6.. Предајник...7 3.6.3. Пријемник...8 3.6.4. Преносни пут...9 3.7. ПРОГРАМАБИЛНИ МЕРНИ ПРЕТВАРАЧИ...0 3.7.. Структура и принцип рада... 3.7.. Подешавање и испитивање програмабилних претварача... 4. МЕРНИ ПРЕТВАРАЧИ СТРУЈЕ...5 4.. ПРЕТВАРАЧИ НАИЗМЕНИЧНЕ СТРУЈЕ У ЈЕДНОСМЕРНУ СТРУЈУ...5 4.. ПРЕТВАРАЧИ НАИЗМЕНИЧНЕ СТРУЈЕ У ЈЕДНОСМЕРНИ НАПОН...6 4.3. ПРИНЦИП РАДА...6 5. ОПИС РЕШЕЊА...9 5.. ПРИНЦИП РАДА...9 5.. АНАЛИЗА ТАЧНОСТИ...3 5.3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛНИ РЕЗУЛТАТИ...3 5.3.. Експеримент....33 5.3.. Експеримент....36 5.3.3. Експеримент 3....39 6. ЗАКЉУЧАК...4 7. ЛИТЕРАТУРА...4 8. ИНДЕКС...43 9. ПРИЛОЗИ...44

. УВОД Развијањем технике и индустрије појавила се потреба за мерењем најразлицичитијих физикалних величина као и контрола тих величина од стране стручног особља на одређеним командним местима. У почетку су се ти задаци решавали директним мерењем те величине, тј. довођењем мерене величине право на инструменте показиваче уз што мање губитке на преносном путу. Често се, међутим, показује да је врло тешко мерити директном методом физикалне величине на нешто већим удаљеностима од места њене употребе, а уколико је то и могуће, пренос те величине ка мерном инструменту (уз довољну тачност) је врло компликован и скуп. Решење тог проблема је нађено помоћу мерних претварача. тј. направе које мере физикалну величину на самом месту употребе и претварају је великом тачношћу у неку другу пропорционалну величину (најјчешће електричну) која је погоднија за пренос на даљину и за приказ на мерним инструментима. Тиме се постиже уштеда на преносном путу и на инструментима за приказивање који постају универзални и далеко једноставнији, а тиме и мањих димензија, што је врло важан захтвев модерне технике. Осим тога треба споменути да је мерно претварање нужан саставни део телемерног ланцау случају преноса мерења на још веће даљине (телеметрија) уз употребу претварања помоћне мерне величине у неку од промена фреквенције. Претварачи су добили широку примену у електропривреди, за преношење мерења струје, напона и снаге на даљину. При том се све електричне величине мере што ближе струјним и напонским трансформаторима електроенергетског постројења помоћу претварача. Излазна величина претварача, је пропорционална мереној величини, води се онда према командној табли или неком телемерном систему за пренос на веће удаљености. У овом раду је представљен прецизни мерни претварач који наизменичне електричне величине (напона и струју) претвара у једносмерни напон. Описано решење се одликује великом прецизношћу и тачношћу у широком опсегу учестаности што га чини погодним за употребу у индустријске сврхе. Приказан је начин рада реализованог претварача и дати су експериментални резултати добијени његовим испитивањем у лабораторији за електронику Више електротехничке школе у Београду. Експерименти су показали да се приказаним решењем и применом одговарајућих операционих појачавача могу постићи велика прецизност и линеарност, а то значи и тачност. У прилогу рада дате кратак приказ мерних претварача наизменичних величина који су у употреби у Електропривреди Србије.

. ВРСТЕ ПРЕТВАРАЧА Мерне претвараче можемо поделити у две основне групе: мерни претварачи нeелектричних величина мерни претварачи електричних величина У овом раду мерни претварачи неелектричних величина су приказани у најкраћим цртама, са циљем сагледавања проблематике у целини. Тежиште рада је на приказу мерних претварача електричних величина који представљају важан део у систему управљања електроенергетском мрежом... МЕРНИ ПРЕТВАРАЧИ НЕЕЛЕКТРИЧНИХ ВЕЛИЧИНА У различитим индудстријским постројењима велики практични значај имају претварачи, који претварају: притисак температуру помак или угао у пропорционални ваздушни притисак претварачи на термоелектричном принципу претварачи угаоног положаја, итд. Као излазни сигнал датих мерних претварача за неелектричне величине, у већем броју случајева у електропривреди се добија једносмерна струја препоручљивог опсега од 0 до 0 mа. У обзир долазе и опсези од 0 до 0 mа и од 4 до 0 mа, ако је технолошки оправдано и ако је потребно за сврхе обраде и даљинског преноса сигнала, треба омогућити прецизно пресликавање опсега од 0 до 0 mа и од 4 до 0 mа у опсег од 0 до 0 mа. Почетак линеарног дела мерног опсега може да буде од 0 до 90% мерног опсега, што треба ускладити са опсегом варијације мерене величине. Варијација излазног сигнала не сме да премаши 0, % од укупног мерног опсега, када се отпор оптерећења мења у границама номиналног опсега употребе од 0 до кω, а заостала наизменична компонента (таласност) на излазном сигналу треба да буде мања од % од максималне вредности излазног сигнала, мерено између врхова (peac to peac). Ради потизања веће тачности, или ради преноса на већа растојања, могу се користити и претварачи са дигиталним излазом.

.. МЕРНИ ПРЕТВАРАЧИ ЕЛЕКТРИЧНИХ ВЕЛИЧИНА Велики практични значај имају претварачи, електричних величина (мерење напона), струје, снаге (cos φ) и сл. Поред горе наведених претварача користите се, ређе коришћени, следећи претварачи: мерни претварачи на принципу компензације обртног момента HALL - генератор претварачи мерни претварачи на принципу Гаусовог ефекта, итд. За мерење напона и струје се често употребљавају једноставни претварачи који директно наизменичну величину исправљају и после филтрирања шаљу према месту употребе. Код њиг не постоји аутоматско регулисање излазне струје, већ треба приликом сваке промене отпора у излазном колу поново искалибрисати претварач. За електропривреду је интересантан и претварач водостаја у пропорционални напон, који помоћу пловка спојеног са клизачем потенциометра уз помоћми извор напона ствара излазну величину..3. УЛАЗНА И ИЗЛАЗНА ВЕЛИЧИНА Улазне величине за претвараче, обазирући се само на претвараче електричних величина, су напон или струја доведени са секундара мерних трансформатора, са фреквенцијом од 50 Hz и опсегом одсутпања ±0% и clear-фактором до 0%. Код савремених претварача је и излазна величина углавном дата у облику напона или струје, чија је величина одређена оптималном конструкцијом инструмената за показивање, и захтевима кола за телемерење. Тиме је омогућен једноставан пренос помоћне мерне величине за који је довољан обичан телефонски кабел. Из више разлога је усвојена као излазна величина пропорционална струја у опсегу од 0 до 0 mа, а главни разлози за то су: могућност самосталне употребе претварача као система за пренос мерења на даљину лако изводљиво сумирање појединих мерних величина једноставни и јефтини претварачи и показивачи могућност да се једносмерна струја на прецизном отпорнику претвори у пропорционални пад напона, што обрнуто није случај. 3

Што се тиче само тог опсега од 0 до 0 mа који је у овом случају униполаран, а не мора бити, већ може бити и биполаран тј. опсег ±5 mа. То значи да се вредност излаза креће од - 5 до +5 mа. Претварачи са униполарним или биполарним излазом примењују се у зависности од тога да ли улазна величина може да мења смер односно знак. Ако се на мерни претварач прикључи уређај са великим улазним отпором (већим од кω ), излазна величина треба да буде униполарни или биполарни једносмерни напонски сигнал. Номинална вредност тог сигнала може да износи до 0V односно ±5V. Варијација излазног сигнала код претварача са струјним излазом не сме да премаши 0,% од укупног мерног опсега, када се отпор оптерећења мења у границама номиналног опсега од 0- кω. Може се захтевати да горња граница износи кω или више. Код претварача са напонским излазом допушта се иста варијација унутар номиналног опсега употребе, тј. када се отпор оптерећења мења у границама између 0 кω и бесконачно. Величина таласности (заостале наизменичне компоненте) излазног сигнала, мерене од врха до врха (peac to peac), не сме да буде веће од 0,5% од укупног мерног опсега за претвараче класе тачности до 0,5, а за остале не већа од %. 3. МЕРНИ ПРЕТВАРАЧИ У ЕЛЕКТРОПРИВРЕДИ Следећу велику групу представљају претварачи електричних величина које делимо на: мерни претварачи снаге (активне, реактивне и привидне) мерни претварачи учестаности мерни претварачи напона мерни претварачи струје (претварачи струја-струја, претварачи струја-напон) итд. 3.. ТЕХНИЧКЕ ПРЕПОРУКЕ ЕПС-а ЗА МЕРНЕ ПРЕТВАРАЧЕ -ТП7. Мерни претварачи треба да буду тако израђени и инсталирани, да у погледу сигурности, грешака и подложности утицајима у радним условима одговарају следећим нормама: захтеви за безбедност код електронских мерних апарата захтеви за безбедност код показаних и писачких инструмената и њиховог прибора основи поступци за испитивање подложности утицајима околине електрични показни мерни инструменти и њихов прибор технички услови за аналогне претвараче мерних величина и суматоре препорука за показане електричне мерне инструменте за директно мерење и за њихов прибор 4

Мерни претварачи се уграђују у затвореним просторијама и то по могућности што ближе месту на коме се налази мерна величина. Такође морају бити у стању да непрекидно раде без трајног оштећења и трајне промене декларисаних карактеристика унутар следећих граничних услова: температура околине од -0 до +50 C просечна годишња релативна влажност до 80% варијација помоћног напона напајања ±5% од номиналне вредности. спољашња магнетна индукција до 5 mт надморске висине до 000 m век трајања 0 и више година У погледу тачности мерни претварачи морају да гарантују да при референтним условима свих утицајних величина грешка остане у границама које одговарају индексу класе и да варијације проузроковане променом било које величине унутар њеног номиналног опсега не премаши границу која одговара индексу класе. За следеће утицајне величине захтева се да номинални опсези мерних претварача не буду мањи од: температура околине од 0 до +40 C помоћни напон напајања ±0% од називне вредности фреквенција напајања од 48 до 5 Hz При уградњи мерних претварача потребно је предузети мере заштите од електричног утицаја, с обзиром да високи напони између појединих тачака уземљења и јака електрична и магнетна поља у електроенергетским постројењима угрожавају безбедност при раду као и поузданост и тачност мерних претварача. Мере заштите се преузимају на основу прорачуна утицаја према правилнику о техничким мерама заштите телекомуникационих постројења од утицаја електроенергетских постројења. Као обавезна мера заштите за све претвараче је да улазни прикључци. излазни прикључци и прикључци помоћног напајања морају бити међусобно галвански раздвојени. Сви ови прикључци морају бити изоловани према кућишту, а кућиште се спаја са уземљењем. 3.. МЕЂУНАРОДНЕ ПРЕПОРУКЕ ЗА ИСПИТИВАЊЕ МЕРНИХ ПРЕТВАРАЧА - IEC 688 Међународна електротехничка комисија (International Electrotechnical Commission- IEC ), основана ја 906. године са циљем остваривања међународне сарадње на питањима стандардизације у области електротехнике и електронике. IEC је организација која се бави стандардизацијом, а коју сачињавају комитети појединих земаља чланица. Задатак ове организације, чији је први председник био лорд Келвин (Villiam Thompson), је да иницира или унапређује међународну сарадњу по свим питањима која се односе на стандардизацију у области електротехнике и електронике. Одлуке које IEC доноси о одређеним техничким питањима у облику стандарда, техничких извештаја и упуства, иѕражавају, у што је могуће већој мери, међународни 5

концензус мишљења у тој области и имају природу препорука за међународно коришћење које поједине земље прихватају у оквирима које одређују поједини конкретни услови. У наставку ће бити обухваћено испитивање (атестирање) мерних претварача према стандарду IEC 60688 међународне електротехничке комисије. 3... Провера документације При испоруци мерних претварача произвођач је дужан да приложи потребну техничку документацију у три примерка и то: општи опис уређаја са електричног и механичког гледишта детаљни функционални опис целог уређаја и појединих склопова упутство за одржавање са шемама упућивања за брзо откривање и отклањање кварова спецификацију саставних и резервних делова придржавање стандарда TP -7 пре уградње мерних претварача потребно је да произвођач припреми и достави декларацију о пореклу и квалитету уграђених компонената. 3... Провера конструктивних карактеристика, натписа и сагласности са документацијом Улазни и излазни прикључци као и прикључци помоћног напајања треба да су међусобно галвански раздвојени. Сви ови прикључци треба да су изоловани према кућишту, а само кућиште треба да је спојено са земљом преко посебног прикључка. На натписној плочици мерног претварача која мора да буде или на површини кућишта или да се види кроз прозиран поклопац треба читко да су нанесени следећи симболи и подаци: ознака типа серијски број ознака класе тачности врста мерене величине и број мерних кола доња и горња гранична вредност мерене величине називни преносни односи струјних и напонских мерних трансформатора на које мерни претварач треба да се прикључи опсег вредности излазне струје (или напона) и излазног оптерећења у оквиру којих мерни претварач нормално ради сопствена потрошња претварача серијски бројеви придруженог прибора (уколико постоји) испитни напон подаци о помоћном напајању (уколико је потребно) симбол који указује да су друге значајне информације дате у посебно приложеном документу 6

Уколико се плочица са подацима може лако уклонити, мерни претварач треба да има серијски број утиснут на самом телу. У посебном документу који се испоручује уз мерне претвараче треба дати и следеће податке: време одзива варијација излазне величине везане спољашњим магнетним пољем стварну везу између излазне величине и улазне величине, уколико та веза није линеарна Симболи које треба примењивати при означивању мерних претварача наведени су табеларно у публикацији IEC-a No 688-/99 Код мерних претварача са помоћним напајањем предвидети индикаторе присутности напона помоћног напајања 3..3. Провера основних карактеристика Опсези улаз/излаз, као што је приказано у табели 3.: Тип мерног претварача Мерни претварач за напон Мерни претварач за струју Мерни претварачи за активну снагу са једним мерним системом Улазна величина Вредност улаза - наизменични напон синусног облика фреквенције 50 Hz номиналне вредности 00 V или 00 3 V - наизменична струја фреквенције 50 Hz номиналне вредности А или 5А - наизменични напон синусног облика фреквенције 50 Hz номиналне вредности 00V или 00 3 V - наизменична струја фреквенције 50Hz номиналне вредности А или 5А Изалазна величина Вредност излаза - једносмерна струја или једмосмерни напон - за униполарну једносмерну струју од 0 ma до ma, од 0 ma до 0 ma или од 0 ma до 0 ma. - за биполарну једносмерну струју од -ma...0...ma, -5mA...0...5mA или -0mA...0...0mA - за униполарни једносмерни напон од 0V до V или од 0V до 0V - за биполарни једносмерни напон -V...0...V, -5V...0...5V или -0V...0...0V табела 3. 7

Тип мерног претварача Мерни претварачи за активну снагу са два мерна система Мерни претварачи за активну снагу са три мерна система Мерни претварачи за реактивну снагу са једним мерним системом Мерни претварачи за реактивну снагу са два мерна система Улазна величина Вредност улаза - наизменични напон синусног облика фреквенције 50Hz номиналне вредности 00V - наизменична струја фреквенције 50Hz номиналне вредности А или 5А - наизменични напон синусног облика фреквенције 50Hz номиналне вредности 00 3 V - наизменична струја фреквенције 50 Hz номиналне вредности А - наизменични напон синусног облика фреквенције 50Hz номиналне вредности 00V или 00 3 V - наизменична струја фреквенције 50 Hz номиналне вредности А или 5А - наизменични напон синусног облика фреквенције 50Hz номиналне вредности 00V - наизменична струја фреквенције 50Hz номиналне вредности А или 5А Наставак табеле 3. Изалазна величина Вредност излаза - једносмерна струја или једмосмерни напон - за униполарну једносмерну струју од 0 ma до ma, од 0 ma до 0 ma или од 0 ma до 0 ma. - за биполарну једносмерну струју од -ma...0...ma, -5mA...0...5mA или -0mA...0...0mA - за униполарни једносмерни напон од 0V до V или од 0V до 0V - за биполарни једносмерни напон -V...0...V, -5V...0...5V или -0V...0...0V 8

Тип мерног претварача Мерни претварачи за реактивну снагу са три мерна система Мерни претварач за фактор снаге са једним мерним системом Мерни претварач за фактор снаге са два мерна система Мерни претварач за фактор снаге са три мерна система Улазна величина Вредност улаза - наизменични напон синусног облика фреквенције 50Hz номиналне вредности 00 3 V - наизменична струја фреквенције 50 Hz номиналне вредности А - наизменични напон синусног облика фреквенције 50Hz номиналне вредности 00V или 00 3 V - наизменична струја фреквенције 50Hz номиналне вредности А или 5А - наизменични напон синусног облика фреквенције 50Hz номиналне вредности 00V - наизменична струја фреквенције 50Hz номиналне вредности А или 5А - наизменични напон синусног облика фреквенције 50Hz номиналне вредности 00 3 V - наизменична струја фреквенције 50Hz номиналне вредности А Наставак табеле 3. Изалазна величина Вредност излаза - једносмерна струја или једмосмерни напон - за униполарну једносмерну струју од 0 ma до ma, од 0 ma до 0 ma или од 0 ma до 0 ma. - за биполарну једносмерну струју од -ma...0...ma, -5mA...0...5mA или -0mA...0...0mA - за униполарни једносмерни напон од 0V до V или од 0V до 0V - за биполарни једносмерни напон -V...0...V, -5V...0...5V или -0V...0...0V 9

Тип мерног претварача Мерни претварачи за фреквенцију Мерни претварачи неелектричних величина (температуре, притиска, протока, брзине обртаја, вибрација, праволинијских и угаоних помераја) Улазна величина Вредност улаза - Улазна мерна величина је фреквенција улазног напона номиналне вредности 50Hz.Опсези мерења су 48-5 Hz или 49,5-50,5 Hz - Номинална вредност улазног напона може бити 00 3 V, 00V или 380V Први степен претварача чини сам претварач неелектричне величине у електричну док други степен претварача чини претварач ове електричне величине у једносмерну струју или једносмерни напон или неки од параметара електричних кола: отпорност R, индуктивност L, међусобна индуктивност М или капацитивност C. Наставак табеле 3. Изалазна величина Вредност излаза - једносмерна струја или једмосмерни напон - за униполарну једносмерну струју од 0 ma до ma, од 0 ma до 0 ma или од 0 ma до 0 ma. - за биполарну једносмерну струју од -ma...0...ma, -5mA...0...5mA или -0mA...0...0mA - за униполарни једносмерни напон од 0V до V или од 0V до 0V - за биполарни једносмерни напон -V...0...V, -5V...0...5V или -0V...0...0V 3..4. Време одзива-мерење време одзива (време од тренутка деловања улазне величине која се мења као одскочна функција до тренутка када излазна величина достигне и задржи своју сталну вредност или уђе у одређени опсег око те сталне вредности). пре одређивања времена одзива, претварач треба да буде под референтним условима (специфицирани услови под којима мерни претварач одговара захтевима у погледу основне грешке) и помоћно коло треба да буде напајано најмање у трајању од преусловљеног времена осим ако се напаја помоћу једне од улазних мерних величина која није одвојено приступачна. време одзива треба да специфицира произвођач и биће одређено за такав улазни корак који треба да производи промену улазног сигнала од 0% до 90% од договорене ( Fiducialne ) вредности. Договорена вредност је 0

вредност у односу на коју је одређена и специфицирана тачност претварача. То је обично вредност која представља опсег (алгебарска разлика између горње и доње номиналне вредности једне величине. Ово време треба да буде краће од 400 ms. ако се тест врши са опадајућим сигналом, улазни корак промене треба да производи промену улазног сигнала од 00% до 0% од поуздане врендости опсег номиналне вредности треба да буде ± % од горње номиналне вредности излазног сигнала методе за тестирање претварача фреквенције и претварача са потиснутом нулом и претварач чији је излазни сигнал један нули или некој константној датој вредности све док мерена величина не пређе одређену вредност која представља доњу границу опсега мерења. Све то одређује и даје сам произвођач. 3..5. Опсег оптерећења излазно оптерећење претварача (само за аналогне сигнале) је укупна отпорност струјних кругова и уређаја који су прикључени у излазном кругу претварача. претварачи могу да буду са фиксним излазним оптерећењем (претварач који је у складу са IEC 688/9 стандардом само када је његово излазно оптерећење на номиналној вредности или у опсегу наведених граница) и са промењљивим излазним оптерећењем (претварач који је у складу са IEC 688/9 стандардом када његово излазно оптерећење има ма коју вредност унутар датог опсега). код претварача са струјним излазом (номинална вредност оптерећења може да буде највише 500Ω а код претварача са напонским излазом номинална вредност оптерећења треба да буде најмање 0.000Ω). 3..6. МTBF фактор - средња вредност између два квара MTBF фактор (mean time between failures) је математичко очекивање случајне величине t која представља време рада између два сукцесивна квара. Минимална вредност MTBF фактора је 5.000 часова уз обавезну информацију од стране произвођача о начину израчунавања ове вредности. 3.3. МЕРНИ ПРЕТВАРАЧИ СНАГЕ Претвараче снаге можемо поделити у две класе: прву - класа претварача снаге која је намењена регулацији другу - класа претварача снаге која је намењена осталим потребама

Заједнички захтве за обе класе је да претварач буде компензационог типа и што робустнији у механичком и електричном погледу. Основни технички захтеви за ове две класе приказани су у табели : I класа II класа. тачност 0,5% %. време одзива (0-90%) 00 ms 500 ms 3. напон шума 0,03 V V табела. класе тачности Поред ових захтева тражи се што мања зависност од промене напона напајања, фреквенције и температуре. Излазна величина је такође једносмерна струја од 0 до 0 mа са могућношћу постављања нуле у било ком делу скале. Максимални премостиви отпор у скопљном колу треба да је реда 500Ω или већи. За реактивну и привидну снагу долазе у обзир искључиво претварачи друге класе, с тим што се у случају нужде толеранције могу повећати (на пример тачност,5 %). Данас употребљиви претварачи снаге деле се на две велике групе: електродинамички претварачи статички претварачи (без механичких делова) У прву групу спадају на пример ротирајући претварачи на принципу бројила који се употребљавају код импулсно фреквентних система. Они претварају мерену снагу у пропорционални број окретаја по јединици времена, а та механичка величина са једним електронским склопом (на пример са тињалицом и фотоћелијом) претвара у ред импулса чија је фреквенција пропорционална броју окретаја. Фреквенција импулса се креће у опсегу од 5 до 5 Hz. Важнији и распрострањенији су претварачи на принципу компензације обртног момента. Њихове су предности вишеструке, и може се рећи, да једино они у потпуности решавају задатак, који се поставља пред један мерни претварач. Последњих година су усавршени тиме, што су избачени делови подложни трошењу као тињалице и електронске цеви, а усавршен је и сам мерни систем преласком са Ферарисовог на динамометрички инструмент за мерење снаге. Предности компензационог претварача су велика тачност (до 0,%), довољна излазна снага, могућност преоптерећења без штете за уређај и могућност мерења других електричних величина (једносмерних и наизменичних), уз мале промене у повезивању кола. Осим тога, модерним претварачима овог типа није потребно никакво одржавање јер, немају у себи елемената чији је век трајања ограничен. Механички систем wатметра врши механичке помаке (до 0 ) једино приликом промене мерне величине и практично се не троши. Излазна величина ових претварача је струја која у одређеном опсегу није зависна од величине отпора у излазном колу, што је такође велика предност. Цена ових претварача је низа

од статичких, а разлог је што су ови други нашли примену као компензациони претварачи, осетљиви на механичке ударце и вибрације. То нарочито долази до изражаја на возилима, где се препоручују статички претварачи ради њихове механичке неосетљивости. Принцип рада компензационих претварача је дат у опису претварача Мonax и 3 фирме Camille Bauer. Статички претварачи раде на више принципа, а неке од тих претварача ће мо набројати и дати кратак опис за сваку врсту посебно. 3.3.. Мерни претварачи снаге са два или више термоелемената Овај принцип је познат већ одавно, а својевремено неке америчке фирме пласирале су на тржиште претварач снаге базиран на том принципу. Особина тих претварача је што је мерење независно од учестаности, дакле погодни су за мерење високофреквентних снага. Недостаци су следећи: осетљивост на преоптерећење велика временска константа (0 пута већа него код компензационих претварача) мала излазна снага уз мали напон, због чега треба додати компензациони појачавач на излазу. Примену тих претварача треба тражити у лабараторијама за мерење високофреквентне снаге, а не у техници јаких струја. 3.3.. Претварачи снаге на принципу Халовог ефекта слика 3. претварач на принципу Халовог ефекта Као што видимо на слици (3.) приказан је начин за добијање Халовог напона. Сама индукција поља која се ствара на плочама Халовог претварача сразмерна је односу напона и струје Ic, што можемо закључити по формули (3.): Uhmom = к Bmom Icmom (3.) 3

Одакле се може правилним односом добити сама индукција Bmom. У принципу мерење снаге не зависи од облика напона и струје, односно сама индукција B је производ из струјне гране, а струја Ic из напонске, чиме већ у принципу добијамо једнофазни претварач снаге. 3.3.3. Претварачи снаге на принципу модулације шине импулса У принципу, правилно мерење снаге захтева стално множење вредности стује и напона, међутим код овог претварача се то ради на другачији начин тј. код овог поступка мерење се не врши стално већ дисконтинуално. Код ове врсте претварача принцип рада је следећи: Напон се промоћу једног полупроводничког прекидача претвара у позитивни и негативни импулсни низ одређене фреквенције и амплитуде. Ту амплитуду одређује сам напон који меримо. Све док је сама ширина позитивних и негативних импулса једнака, средња аритметичка вредност је једнака нули као што је приказано на слици 3. а) : слика 3. а) Низ импулса када је Т=Т слика 3. б) Низ импулса када је Т>Т Када деловањем струје до промене ширине импулса (слика 3. б) ) самим тим долази до појаве једносмерног напона на излазу који је пропорционалан мереном напону са улаза, према формули (3.) : T T Umom = k Umom (3.) T+ T Т - ширина позитивног импулса Т - ширина негативног импулса Пошто је та промена ширине импулса сразмерна промени струје добили смо мерење снаге. У погледу тачности овај претварач је несигуран (% класе тачности), и како би мерење било што тачније потребно је повремено контролисати тачност. 4

3.4. МЕРНИ ПРЕТВАРАЧИ УЧЕСТАНОСТИ Један од најчешће коришћених мерних претварача електричних величина јесте мерни претварач учестаности. Као улазни сигнал користи се напон од 00 V или 0 V, номиналне учестаности 50 Hz. Дати опсег учестаности може се кретати између 48 и 5 Hz. Излазни сигнал је једносмерна струја у опсегу ± 5mА или напон ± 5V, који су сразмерни одступању мерене вредности од номиналне вредности учестаности. Ова врста претварача обухвата класу тачности од 0, у односу на фреквенцију од 50 Hz. 3.5. МЕРНИ ПРЕТВАРАЧИ НАПОНА Код мерних претварача напона препоручује се примена претварача за напон са потиснутим почетним делом мерног опсега, али ако за то има посебних разлога, могу се примењивати и претварачи са линеарном променом сигнала у целом опсегу. Као и код осталих врста претварача, приликом промене улазне величине у одређеном опсегу мора одговарати одређена пропорционална промена излазне величине. Претварачи напона могу бити компензационог или исправљачког типа, зависно од жељене тачности и сигурности. Компензациони претварачи су само варијанта претварача снаге. Једносмерна струја која се јавља на излазу ових претварача може бити: дирекнто пропорционална напону са улаза (линеарна скала) пропорционална квадрату напона (квадратична скала) пропорционална напону на улазу, али са два коефицијента пропоцрционалитета Све три врсте ових напонских претварача употребљавају се са захтеваном тачношћу 0,5 или % и временом одзива око 00 ms. У наредном поглављу (поглавље 4) ће бити описан мерни претварач наизменична струја (напон) -једносмерни напон, пошто је то основна тема овог дипломског рада. 3.6. ДАЉИНСКО МЕРЕЊЕ Саставни део једног телемерног система чине (слика 3.3): мерни претварач предајник телемерења преносни пут пријемник телемерења инструмент за показивање (показивач) 5

слика 3.3Телемерни систем Аналогни сигнал на улазу телемерне везе може бити једносмерни напон или једносмерна струја. Као систем модулације прихвата се било који осим амплитудске модулације. Предајник и пријемник телемерне везе могу садржати телеграфски канал, који може бити уграђен у њих или засебан, и који обухвата саставни део телемерног предајника односно пријемника. Ти фреквентни канали који се користе за пренос сигнала обухватају ширину од 0 Hz, чија је номинална фреквенција одређена изразом (3.3) Ф=(300+н 0) Hz (3.3) 3.6.. Напајање Напајање може бити 0V наизменично, 50 Hz или 48V једносмерно, а на самом кориснику је да то изабере. Мада је пожељно да у кућишту постоје уграђене обе врсте напајања, а такође да дати блок напајања буде лако замењљив истом или другом врстом напајања. Ствар која се не сме занемарити је то да сама изолација улаза блока напајања буде таква да издржи високе напоне. Електрична маса и кућиште уређаја су међусобно изоловане, док корисник може по жељи ове две масе краткоспојником везати. Сада ћемо набројати неке карактеристике везане за сам блок напајања тј. телемерни систем. ТМ предајник и пријемник сме оптеретити и извор једносмерне струје, струјом чија је максимална брзина пораста А/s таласност - извор напајања може достићи 0% peac to peac, док фактор изобличења (clear factor) наизменичног извора напајања може се толерисати до 0% блок напајања уређаја не сме у изворе напајања уносити паразитивне сигнале амплитуде веће од 00 mv од врха до врха (peac to peac). уређаји морају бити струјно осигурани од оштећења у случају нехотичне замене поларитета напона напајања 6

3.6.. Предајник Као улазни сигнал, као што смо рекли, може бити једносмерна струја униполарна или биполарна, вредности ±5mА или од 0 до 0 mа.што се тиче једносмерног напона, он такође може бити и униполаран и биполаран (на пример ±5V или од 0 до 0V). Карактеристика предајника телемерења су следеће: улазна импеданса излазна импеданса фреквенције канала излазни ниво утицај температуре линеарност - боља од ± 0,%, тј одступање од праве линије која пролази кроз две тачке излазне фреквенције је 0,% стабилност - боља од ± 0,% од максималне мерене вредности у току шестомесечног периода Улазна импеданса Улазна импеданса за струјни улаз сме да износи до 30Ω за 0 mа, односно 600Ω за 5mА, док улазна импеданса за напонски улаз мора бити већа или једнака једном МΩ. Излазна импеданса За цео фреквентни опсег мора бити већа од 0 kω.излаз предајника мора бити симетричан, са слабљењем већим од 40 db изолован од масе (што се подразумева). Прикључењем масе на било који излазни прикључак не сме утицати на рад предајника. Фреквенције канала Подканали најчешће употребљавају следеће френвенције: 700 Hz, 80 Hz, 940 Hz, 3060 Hz, 380 Hz, 3300 Hz, али је дозвољена употреба следећих подканала: 340 Hz, 3540 Hz, 3660 Hz. Највећи дозвољени опсег за пренос информације износи ±35 Hz у односу на дату фреквенцију подканала. У овај опсег је урачуната и максимална дозвољена грешка при истовременим штетним дејствима неких величина. Излазни ниво Код паралелног прикључка различитих система телемерења мора се водити рачуна да су код једнаких брзина преноса излазне снаге у сваком подканалу једнаке. 7

Утицај температуре За промену температуре околине у границама 0-40 C промена мерене вредности на излазу не сме бити већа од ± 0,5 од максималне вредности мереног опсега. Једна јако важна особина целокупног система предајника јесте то да улаз и излаз предајника морају бити галвански раздвојени. 3.6.3. Пријемник Основне карактеристике и особине пријемника за телемерење су : варијација нивоа улазног сигнала улазна импеданса излазна величина утицај температуре на промену рада линеарност - боља од ± 0, %, одступање праве линије која пролази кроз две тачке излазне струје је 0, % стабилност - боља од 0, % у периоду од шест месеци таласност - мања од 0,5 % од максималне вредности мереног опсега. Варијација нивоа улазног сигнала Ниво улазног сигнала пријемника може се мењати око неког референтног нивоа између непера (праг аларма) и непера (горња граница без аларма), а да то не утиче на пријем телемерења. Подешавање вредности референтног нивоа у области између -3 и непера врши се постепено. Улазна импеданса Улазна импеданса мора бити 600 Ω, ±60 Ω у пропусном опсегу док ван пропусног опсега износи више од 0 кω.улаз треба да је симетричан, са слабљењем већим од 40 db и наравно са дозвољеним прикључком масе на ма који улазни прикључак. Излазна величина Као излазна величина предајника мора бити једносмерна струја односно једносмерни напон. Као што смо до сада помињали, типична вредност излазне струје је од 0 до 0 mа униполарно или ±5 mа биполарно. Пријемник мора бити конструисан тако да корисник може једноставно извршити прелаз са једног на други опсег излазне величине. Такође излаз мора бити симетричан и наравно галвански одвојен од масе постројења. 8

Утицај температуре на промену рада уређаја За промену температуре околине у опсегу од 0 до 40 C промена вредности на излазу не сме бити већа од ± 0,5% максималне вредности мереног опсега. За промену температуре од -0 до +50 C промена вредности сме да износи 0,5%. Битно је још да улаз, излаз и напајање пријемника телемерења треба да су међусобно галвански раздвојене и да издрже испитни напон од 500V наизменично. Сам излаз из пријемника се сме кратко спојити, оставити отворен или везати на масу без опасности од оштећења, а излазно коло мора бити заштићено од пренапона у спољном колу. 3.6.4. Преносни пут Карактеристике и особине система за пренос односно телемерне везе су следеће: класа тачности - за бољу везу класа тачности треба да буде боља од 0,5 линеарност - боља од ± 0, % стабилност - боља од ± 0,3 % у току шест месеци време успостављања - једнако или мање од секунде за промену 0-99 % јединичне функције на улазу. Утицај шума Однос сигнал/шум у најнеповољнијем случају може износити,4 непера, а да сами уређаји раде нормално. Шум се симулира једном чистом фреквенцијом која се уноси истовремено са сигналом на улазу пријемника. У случају напајања са једносмерном струјом уређаји не смеју производити напоне веће од 3mV на колима батерије за напајање, а само несиметрично слабљење треба да буде веће од 80dB. Нешто на шта још треба обратити пажњу јесте сама сигнализација тј. при нестанку сигнала са телемерног предајника на пријемној страни треба да проради алармно коло. То алармно коло није ништа друго до један реле који даје сигнализацију са једном лампицом, да ли је дошло до прекида сигнала или не. 9

3.7. ПРОГРАМАБИЛНИ МЕРНИ ПРЕТВАРАЧИ Као најновији систем израде мерних претварачa јесте употреба,поред стандардних аналогних компонената, и микроконтролера. Овај начин израде mерних претварача је допринео доста на квалитету претварања односно тачности,прецизности и поузданости саmог претварања Због самих карактеристика таквих претварача они почињу да се користе у што већем обиму. Мерни претврачи који омогућују мерење електричних величина (као што су напон, струја, снага, фазни однос, учестаност) приказују измерене и израчунате вредности најчешће струјним једносмерним сигналом, а ређе једносмерним напоном. Ови уређаји су присутни практично у свим објектима електропривреде и неизбежни су за експлатацију и управљање електроенергетским системима, односно њиховим деловима. С обзиром на намену, морају остварити високу поузданост у раду, посебно у тренуцима хаваријских стања. Опште карактеристике мерних претварача утврђене су међународним стандардима. Границе дозвољене грешке у референтним условима се изражава у процентима од укупне вредности мерног опсега. Поред тачности, значајну карактеристику представља и брзина одзива: при скоковитој промени мерене величине излазни сигнал мора достићи 90 % нове вредности за време које није дуже од 300 ms. слика 3.4 Мерни претварач марке UNIMEK Електронски мерни претварачи електричних величина производе се у нашој земљи већ три и по деценије. На бази истраживања вршених у Институту Михајло Пупин развијено је неколико генерација мерних претварача који су годинама представљали окосницу мерног система југословенске електропривреде. Класични мерни претварачи су у основи реализовани за сваку мерену величину посебно. Универзални мерни комплет (UNIMEK, слика 3.4) садржи три претварача струје, претварач напона, и дво/тросистемске претвараче активне и реактивне снаге(техничка карактеристика овог претварача је дата у поглављу 3). Развој технологије интегрисаних електронских кола омогућио је производњу вишефункцијских мерних уређаја који у потпуности испуњавају све захтеве једног «мерног места». Нове генерације мерних претварача одликују се високом тачношћу, и, што је посебно значајно, програмабилношчу карактеристике преноса мерног претварача, која повећава функционалност уређаја са становишта флексибилности, могућности лаког прилагођавања конкретним условима рада. У овом раду приказане су функционалне карактеристике програмабилних мерних претварача. Кроз опис је програмске подршке мерних претварача фамилије SINEAX DME осветљене су могућности које ново својство мерних претварача, пружа корисницима за брзо и што ефикасније прилагођавање специфичним условима односно захтевима примене. 0

3.7.. Структура и принцип рада Програмабилност мерних уређаја заснована је на постојању дигиталне процесорске јединице која омогућује уписивање и чување програмабилних параметара које дефинишу карактеристику преноса мерног претварача. Присуство дигиталне рачунске јединице условило је и дигиталну обраду мерних сигнала (Digital Signal Processing - DSP) као оптимално решење. На основу низа вредности које представљају нумеричке вредности одбирака мерних сигнала израчунавају се карактеристичне вредности наизменичних електричних сигнала, средња и ефективна вредност, као и вредности добијене њиховом обрадом: активна, реактивна и привидна снага, као и фактор снаге. Блок-шема микропроцесорског мерног претварача приказана је на слици 3.5. Претварач намењен за рад у трофазном систему има шест мерних улаза (три фазна напона и три линијске струје). Мерни подсистем садржи напонске и струјне мерне трансформаторе, мултиплексер, коло за узорковање (семпловање) и аналогно/дигитални конвертор. Оваква структура је најповољнија са становишта економичности. Проблем добијања временски еквивалентних узорака напона и струје при одредјивању тренутне вредности електричне снаге решава се синхроним семпловањем [3], [4]. Слика 3.5 Блок шема 6-каналног претварача. Улазни мерни трансформатори. Мултиплексер 3. С/Х коло 4. А/Д конвертор 5. Микропроцесор 6. Елемент за оптичку спрегу 7. Д/А конвертор 8. Излазни појачавач 9. Импулсни излаз 0. Комуникациони интерфејс РС3. Напајање Измерене (израчунате) вредности се преко елемената са оптичком спрегом прослеђују излазном подсистему који омогућује издавање сигнала у аналогном и импулсном облику. Претварачи са бинарним (дигиталним) излазима могу да се користе као импулсни давачи бројила електричне енергије. Уобичајено је да излаз представља отворени колектор транзистора (Open Colector). Програмирање претварача остварује се помоћу персоналног рачунара посредством серијске комуникације. Висок степен интеграције савремених интегрисаних кола омогућио је значајно смањивање димензија уређаја. Комплетан

трофазни мерни систем може бити смештен у кућиште које се поставља на стандардну шину (слика 3.6). слика 3.6 SINEAX МP 3.7.. Подешавање и испитивање програмабилних претварача Овде ће бити у најкраћим цртама приказана програмска подршке мерних претварача фамилије SINEAX DME са циљем сагледавања могућности које програмабилност мерних претварача, пружа корисницима за брзо и што ефикасније прилагођавање специфичним условима односно захтевима примене Након инсталације програмског пакета који испоручује произвођач, активирање програма за подешавање и испитивање претварача, се врши на начин уобичајен за рад у Windows-окружењу.Након успостављања комуникације и очитавања конфигурације претварача, у основном прозору (слика 3.7) се приказују одговарајући подаци. Произвођач испоручује стандардну фабричку верзију коју корисник може да прилагоди према својим конкретним захтевима односно потребама.

слика 3.7 Основни прозор Конфигурисање мерног система заправо се своди на описивање мерног места. Уписују се подаци о називним (референтним) вредностима напона и струја, учестаности и структури мерног система (три или четири проводника). За мерење фреквенције може бити коришћен улазни напонски или струјни сигнал. Када подесимо комуникацију онда се очитава конфигурација мерног претварача према следећем прозору(слика 3.8). слика 3.8 Прозор за очитавање конфигурације 3

Из датог прозора, пошто се ради о вишесистемском претварачу, се врши подешавање односно дефинисање улаза за мерење снаге,према слици 3.9. Слика 3.9 Проѕор за дефинисање улаза Када се подеси жењени улаз онда се на следећи начин дефинише аналогни или дигитални излаз (слика 3.0 и 3. ), пошто кориснику је остављено право одабира излаза. слика 3.0 Дефинисање аналогних излаза 4

слика 3. Дефинисање дигиталних излаза Помоћу тачака X и Y се одређује колено улазно излазних параметара. Програмабилност функција и карактеристика, као својство микропроцесорски заснованих мерних уређаја, обезбедује флексибилност, брзо и ефикасно прилагођавање специфичним условима односно захтевима конкретне примене. У прилогу рада ће бити дато јос слика,како различитих типова мерних претварача било старије и новије варијанте, тако и за конфигурисање и дефинисање програмабилних мерних претварача,почев од приказа стања,анализе система,калибрације улаза,итд. У прилогу (прилог 3) овог рада је описано,мало комплетније, рачунарска подршка програмабилних мерних претварача, тј. дато је програмски (коришћењем којих прозора) како се ради додатна калибрација, дефинисање, провера стања, симулација, анализа система и контрола прекорачења код програмабилних мерних претварача коришћењем Windows окружења. 4. МЕРНИ ПРЕТВАРАЧИ СТРУЈЕ Као најчешће коришћени мерни претварачи су мерни претварачи струје. Сам излаз мерног претварача може бити у облику и струје и напона. Тако да можемо направити малу поделу ових врста претварача: мерни претварач наизменична струја - једносмерна струја мерни претварач наизменична струја - једносмерни напон 4.. ПРЕТВАРАЧИ НАИЗМЕНИЧНЕ СТРУЈЕ У ЈЕДНОСМЕРНУ СТРУЈУ Излази ових мерних претварача је једносмерна струја. Коришћени опсег једносмерне струје на излазу креће се између 0 и 0 mа (униполарно), односно ± 5mА (биполарно). Поред наведеног коришћеног опсега на излазу користе се још опсези од 4 до mа и од 4 до 0 mа. То значи да када је вредност улазне струје нула на излазу ће се појавити мали сигнал вредности 4 mа. Класа тачности датих претварача креће се око али се за поузданија мерења користе претварачи класе тачности око 0,5. 5

4.. ПРЕТВАРАЧИ НАИЗМЕНИЧНЕ СТРУЈЕ У ЈЕДНОСМЕРНИ НАПОН Мерење наизменичне струје спада у основна мерења у енергетици. У систему наизменичних електричних величина интензитет струје одређен је њеном амплитудом која се, међутим, најчешће мери посредно, одређивањем ефективне вредности или средње вредности у току једне полупериоде мерног сигнала. У савременим вишеканалним мерним уређајима намењеним за примену у склопу комплексних система за надзор и управљање сложеним индустријским постројењима, мерење процесних величина заснива се на примени мерних претварача који остварују пресликавање мерене величине у нормализовани једносмерни напонски или струјни сигнал. Све строжи захтеви у погледу перформанси мерних система, са једне стране, и све већи број мерних места са друге, подстичу развој нових решења у циљу остваривања што бољег односа перформансе/цена мерног уређаја. 4.3. ПРИНЦИП РАДА Реализација електронског склопа за мерење наизменичне струје подразумева решавање два основна проблема: прилагођење нивоа мерног сигнала могућностима електронских кола; обраду временски променљивог мерног сигнала у циљу добијања нормализованог једносмерног електричног сигнала чија је вредност сразмерна вредности одговарајућег параметра којим се карактерише интензитет мерене наизменичне величине. Први проблем се решава помоћу струјних мерних трансформатора који омогућују потребно скалирање (пресликавање мерене наизменичне струје, чији је интензитет реда величине неколико ампера или десетина ампера, у струјни сигнал чији је интензитет неколико милиампера), као и галванско раздвајање улаза и излаза, које се код мерних претварача електроенергетских величина захтева,. Други проблем се решава применом одговарајућих електронских кола. Када је реч о индустријским мерењима, најчешће се примењују решења у аналогној техници чији је принцип деловања заснован на исправљању наизменичног сигнала применом функционалних блокова (елемената односно кола) са нелинеарном функцијом преноса којима се врши усмеравање сигнала. Једносмерна компонента овако добијеног сигнала сразмерна је амплитуди улазне наизменичне величине. У основи свих ових решења налази се усмерачко коло за једнострано (полуталасно) исправљање (слика 4..а) чија је улазно/излазна карактеристика дефинисана релацијом: Y ( X ) X : X 0 = 0 : X < 0, (4.) 6

у којој X представља улазну, а Y излазну величину (сигнал). Када улазна величина представља наизменични сигнал: X ( t) = X M sinω t, (4.) једносмерна компонента исправљеног сигнала, Y(t), је сразмерна амплитуди X М сигнала X(t): Y ( t) = kx M. (4.3) Практична реализација електронског исправљачког кола заснована је на употреби диоде као усмерачког елемента (слика4..б). У прецизним инструментима уобичајена је примена кола за полуталасно исправљање са операционим појачавачем, (слика 4..в), Са становишта хармонијског састава сигнала на излазу исправљача, повољније решење представља усмерачко коло за двострано (пуноталасно) исправљање чија је улазно/излазна карактеристика дефинисана релацијом: X : X 0 Z = X : X < 0 ( X ) = X (4.4) Y U X U Y U X U Y X а) б) в) Слика 4.. Коло за усмеравање Ефекат потпуног (двостраног) усмеравања може се остварити применом идентитета: Z ( X ) = Y ( X ) Y ( X ), (4.5) Одговарајуће коло за добијање апсолутне вредности приказано је на слици (4.).Недостатак примене оваквог решења за мерење наизменичог напона огледа се потреби за додатним колом за добијање средње вредности излазног сигнала. Диференцијални појачавач на излазу кола се не може применити и за издвајање једносмерне компоненте исправљеног напона, U Y (t), која је сразмерна амплитуди U наизменичног напона, U X (t), на улазу кола: U ( t) = U sinω t, U ( t) ku, (4.6) X Y = 7

Z U X U Y X Слика 4.. Коло за добијање апсолутне вредности Ефекат потпуног усмеравања може се остварити и применом идентитета: Z ( X ) = Y ( X ) X. (4.7) То је уобичајени начин за прецизно потпуно (двострано) исправљање наизменичног напона.конвертор наизменичне електричне струје у једносмерни напон, заснован на оваквом начину мерења, приказан је на слици (4.3). Помоћу отпорника R у колу секундара струјног мерног трансформатора ST добија се напон пропорционалан вредности мерене струје. Помоћу операционог појачавача OP, отпорника R и R, као и диода D и D, остварује се полуталасно исправљање. Операциони појачавач OP у чијем колу повратне спреге се налазе отпорник R 5 и кондензатор C, остварује улогу сабирача и филтра пропусника ниских учестаности, помоћу којег се одређује једносмерна компонента двострано исправљеног сигнала. D OP D C R R R 3 R 5 ST U (t) U i (t) R R 4 OP U O Слика 4.3. Конвенционално решење мерног претварача наизменичне струје На излазу појачавача OP добија се позитиван једносмерни напон U О сразмеран средњој вредност збира два напона: једносмерног непозитивног напона који је са излаза исправљачког кола прикључен преко отпорника R 3, и наизменичног напона U и (t) сразмерног вредности мерене струје, који је, са отпорника R у колу секундара мерног трансформатора, прикључен преко отпорника R 4. Вредности отпорности у колу морају бити подешене тако да је испуњен услов: R R R 4 = R3 (4.8) 8

5. ОПИС РЕШЕЊА Мерни претварач наизменичне електричне струје у једносмерни напон, представљен у овом раду, пројектован је са циљем налажења компромиса између захтева за остваривањем високе тачности и једноставности и економичности решења. 5.. ПРИНЦИП РАДА Претварач се састоји од струјног мерног трансформатора и електронског кола којим се остварује ефект потпуног, двостраног исправљања струје секундара струјног мерног трансформатора, два идентична исправљачка кола, реализована са два операциона појачавача, по један у сваком колу, при чему је секундар струјног мерног трансформатора директно прикључен између инвертујућих улаза операционих појачавача. На описани начин образован је комплементарни пар кола за полуталасно исправљање, на чијим се излазима добијају напонски сигнали истог поларитета, али који одговарају различитим полупериодама секундарне струје, тако да се њиховим сабирањем постиже ефект потпуног, двостраног исправљања. Посматрани у временском односу, два непозитивна напонска сигнала, U и U, одговарају различитим полупериодама струјног сигнала i(t) генерисаном на секундару струјног мерног трансформатора. То омогућује да се ефект двостраног исправљања постигне њиховим сабирањем, што се остварује колом са операционим појачавачем OP 3 које истовремено обавља и функцију кола за добијање средње вредности. Напон U (t) који се добија на аноди диоде D одређен је формулом: U ( t ) R i( = 0 t ) ; i( t ) 0 ; i( t ) < 0, (4.9) у којој i(t) представља секундарну струју мерног трансформатора, за коју је усвојено да има позитиван смер када утиче у виртуелну масу операционог појачавача OP. 9

D 3 ST OP R D R 3 ј C I i U (t) U (t) R 5 R R 4 OP 3 D U O OP D 4 Слика 4.4. Електрична шема прецизног мерног претварача наизменичне струје у једносмерни напон Напон U (t) на аноди диоде D одређен је формулом: 0 ; i( t) 0 U ( t) = R i( t) ; i( t) < 0 (4.0) Uкупна струја ј(t) која кроз отпорнике R 3 и R 4 утиче у виртуелну масу појачавача OP 3 једнака је: U = ( t ) U + ( t ) j( t ) = R R 3 4 R i( R3 R i( t R4 t )zai( t ) zai( t ) 0 ) < 0 (4.) при чему је за позитивни смер усвојен смер струје која утиче у виртуелну масу операционог појачавача OP 3. Uколико вредности отпорности у колу задовољавају услов: R R4 = (4.) R R струја ј(t) представља двострано исправљену секундарну струју i(т): 3 j( t ) i( t ) ; i( t ) 0 = mod i( t ) = i( t ) ; i( t ) < 0 (4.3) Отпорник R 5 и кондензатор C у колу негативне повратне спреге операционог појачавача OP 3 омогућују добијање напона сразмерног средњој вредности струје ј(t). 30

Изглед реализованог прецизног мерног претварача наизменичног напона и струје приказан је на слици 4.5. Слика 4.5 Прецизни мерни претварач електричних величина 5.. АНАЛИЗА ТАЧНОСТИ Описано решење мерног претварача струје обезбеђује неколико значајних предности у поређењу са познатим решењем. Секундар струјног мерног трансформатора практично се налази у условима кратког споја. Оба краја секундара се налазе на истом потенцијалу (виртуелне масе операционих појачавача), независно од тренутне вредности мерене струје. Тиме је постигнут идеалан радни режим струјног мерног трансформатора. У конвенционалном решењу, пад напона на отпорнику R представља извор информације о вредности мерене струје, а истовремено извор грешке у преносу струјног мерног трансформатора; Ново решење захтева мањи број прецизних мерних отпорника, а осим тога и погоднији однос њихових вредности. У принципу, сви мерни отпорници могу имати исту вредност, што је у конвенционалном решењу недопустиво; Мерно коло практично не оптерећује извор референтног нултог потенцијала у односу на који је дефинисан излазни напон. У колу приказаном на слици 4. део секундарне струје струјног мерног трансформатора протиче кроз извор референтног (нултог) потенцијала, стварајући на његовој унутрашњој отпорности пад напона који представља сметњу у односу на једносмерни излазни сигнал. 3

5.3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛНИ РЕЗУЛТАТИ Потпуна електрична шема реализованог мерног претварача дата је у прилогу овог рада. Претварач је пројектован тако да омогућује мерење наизменичног напона и наизменичне струје. Као што је наведено електрична шема реализованог мерног претварача дата је у прилогу овог рада, остаје још да кажемо да се та шема састоји из три целине, а то су: улазно коло са трансформаторима, напајање, коло претварача. Превиђена су два начина прикључивања наизменичног напона који се мери: - директно, преко одговарајућих улазних отпорника, и - посредно, преко напонског мерног трансформатора. За мерење наизменичне струје предвиђени су два типа струјног мерног трансформатора који се користе у производном програму МИНЕЛ-а при изради електронских бројила електричне енергије: - торусни мерни трансформатор од миметала, са 4000 намотаја у секундару, за мерење струје до 5 А, и - феритни струјни мерни трансформатор са ваздушним процепом, за мерење струја до 00 А. Битно за сва четири улаза јесте да се као улазни отпорници узимају јако прецизни отпорници са толеранцијом од 0,% и температурни коефицијентом од 5 ppm/ C. Напајање, је пројектпвано и усавршено у лабараторији електронике Више електротехничке школе и такво напајање операционих појчавача је уграђено и у овом реализованом решењу претварача. Напајање даје јако стабилан напон од ±V једносмерно. Коло претварача-претварач наизменична струја(напон)-једносмерни напон је већ описан у поглављу 4. Као што се може видети са шеме претварача (прилог ), додато је још једно коло са операционим појачавачем са намером употребљавања склопа за померање нуле излазног сигнала. Односно ако је потребно да излазни сигнал има неку вредност нпр. V за улазни сигнал вредности 0 V. Прецизно подешавање излазног напона ради се са потенциометром R38 називне вредности kω, али подешавањем на вредност 5,7 kω добијамо прецизну вредност излазног сигнала, која употребом операционих појачавача са бољим карактеристикама, има релативну грешку реда величине промила. Списак коришћених елемената, односно уграђених, за све три наведене целине је дат у прилогу (прилог ) овог рада. 3

Испитивање реализованог решења извршено је у лабораторији за електронику Више електротехничке школе,и вршено је коришћењем дигиталног генератора сигнала ДИОГЕН 003, и дигиталних инструмента HP3440A,а резултати испитивања приказани су кроз три експеримента. За сваки експеримент је коришћен различити операциони појачавач. Испитивање је вршено при следећим фреквенцијама улазног напона: 50 Hz, 00 Hz, khz i 0kHz. 5.3.. Експеримент. У овом експерименту је коришћен операциони појачавач LM74, и са потенциометром R38 смо подесили да одговарајућој наизменичној вредности на улазу одговара бројчано иста једносмерна вредност напона на излазу. Потом смо мењали фреквенцију а са њом се мењала релативна грешка, тј. повећавала, што се може видети на следећим графицима: ulazna frekvencija је 53 Hz DIOGEN DMM DMM AC REL GR ~RMS DC AC % Uin (V) Um (V) Uout (V) RIPL (V) er % 0 0 0 0 0 0, 0,53 0,8-0,07098 0, 0,789 0,783 - -0,0056 0,5 0,396 0,399 - -0,05404 0,768 0,78 - -0,0839,439,4-0,4799 3,6,094 - -0,05033 4,7875,7799 - -0,040 5 3,486 3,4773 - -0,0309 6 4,879 4,79 0,3787 0 4,5 4 3,5 3,5,5 0,5 0 0 3 4 5 Табела са вредностима при f=53 Hz Улаѕно иѕлаѕна карактеристика 0,3 0,5 0, 0,5 0, 0,05 0-0,05-0, -0,5 0 3 4 5 релативна грешка приказана у % 33

ulazna frekvencija је 03 Hz DIOGEN DMM DMM AC REL GR ~RMS DC AC % Uin (V) Um (V) Uout (V) RIPL (V) er % 0 0 0 0 0 0, 0,53 0,33-0,8088 0, 0,78 0,887-0,559 0,5 0,396 0,3937 - -0,06657 0,79 0,7 - -0,6,44,406 - -0,36 3,9,09 - -0,3009 4,785,794-0,35665 5 3,487 3,48 - -0,4435 6 4,64 4,69 0,07997 0 Табела са вредностима при f=03 Hz 0,3 0, 0, 0 0 3 4 5-0, -0, -0,3-0,4 релативна грешка приказана у % ulazna frekvencija је 000 Hz DIOGEN DMM DMM AC REL GR ~RMS DC AC % Uin (V) Um (V) Uout (V) RIPL (V) er % 0 0 0 0 0 0, 0,5 0,75-0,068546 0, 0,79 0,768 - -0,04349 0,5 0,396 0,39 - -0,06759 0,775 0,75 - -0,09679,445,408 - -0,0644 3,73,09 - -0,0566 4,7886,7785 - -0,0577 5 3,488 3,476 - -0,0545 6 4,65 4,5 0,00875 0 Табела са вредностима при f=000 Hz 0,08 0,06 0,04 0,0 0-0,0 0 3 4 5-0,04-0,06-0,08-0, -0, релативна грешка приказана у % 34

ulazna frekvencija је 0000 Hz DIOGEN DMM DMM AC REL GR ~RMS DC AC % Uin (V) Um (V) Uout (V) RIPL (V) er % 0 0 0 0 0 0, 0,5 0,345 - -0,0073 0, 0,79 0,744 - -0,0966 0,5 0,396 0,3874 - -0,53 0,77 0,7068 - -0,533,443,4003 - -0,9 3,65,0995 - -0,0867 4,7878,7677 - -0,05345 5 3,486 3,463 - -0,03696 6 4,606 4,339 0,0048 0 Табела са вредностима при f=0000hz 0 0-0,0 3 4 5-0,04-0,06-0,08-0, -0, -0,4-0,6-0,8 релативна грешка приказана у % fреквенцијска карактеристика посматрана за напон од 5V f er (Hz) % 50-0,0309 00-0,4435 000-0,0545 0000-0,03696 0 0 000 4000 6000 8000 0000 000-0,05-0, -0,5-0, -0,5 табела fреквенцијске карактеристике -0,3 fреквенцијска карактеристика 35

5.3.. Експеримент. У овом експерименту су коришћени операциони појачавачи OP 77, и поново смо мењањем fреквенције на улазу посматрали промену релативне грешке мерног претварача тј. релативна грешка се повећавала са fреквенцијом. Последица такве промене релативне грешке јесте то да операциони појачавачи са својом брзином нису могли да са истом тачношћу испрате промену фреквенције. То је приказано на следећим граfицима: fреквенција улазног сигнала је 53 Hz DIOGEN DMM DMM AC REL GR ~RMS DC AC % Uin (V) Um (V) Uout (V) RIPL (V) er % 0 0 0 0 0 0, 0,09856 0,056-0,7448 0, 0,7894 0,88-0,07435 0,5 0,396 0,3966-0,08398 0,768 0,757 - -0,004497,4375,4-0,003633 3,6,34 - -0,00004 4,7873,7833 - -0,0083 5 3,4858 3,4807 - -0,0587 6 4,605 4,55 0,365 0 Табела са вредностима при f=53 Hz 5 4 3 0 0 3 4 5 улазно излазна карактеристика у % 0, 0,5 0, 0,05-0,05 0 0 3 4 5 релативна грешка приказана у % 36

fреквенција улазног сигнала је 03 Hz DIOGEN DMM DMM AC REL GR ~RMS DC AC % Uin (V) Um (V) Uout (V) RIPL (V) er % 0 0 0 0 0 0, 0,0994 0,0667-0,68676 0, 0,77 0,84-0,5874 0,5 0,3987 0,394 - -0,777 0,78 0,786 - -0,0343,43,45 - -0,06633 3,53,5 - -0,03377 4,7844,784 - -0,3433 5 3,4833 3,479 - -0,5853 6 4,895 4,975 0,0736 0 0, 0,5 0, 0,05 0-0,05 0 3 4 5-0, -0,5-0, -0,5-0,3 Табела са вредностима при f=03 Hz релативна грешка приказана у % fреквенција улазног сигнала је 000 Hz DIOGEN DMM DMM AC REL GR ~RMS DC AC % Uin (V) Um (V) Uout (V) RIPL (V) er % 0 0 0 0 0 0, 0,09856 0,059-0,895 0, 0,793 0,8-0,05585 0,5 0,3964 0,39573-0,004734 0,773 0,7486 - -0,0099,445,405 - -0,085 3,66, - 0,003067 4,7875,78 - -0,004957 5 3,4867 3,4785 - -0,03898 6 4,64 4,533 0,00808 0 Табела са вредностима при f=000 Hz 0, 0,5 0, 0,05 0 0 3 4 5-0,05 релативна грешка приказана у % 37

fреквенција улазног сигнала је 0000 Hz DIOGEN DMM DMM AC REL GR ~RMS DC AC % Uin (V) Um (V) Uout (V) RIPL (V) er % 0 0 0 0 0 0, 0,09837 0,09647-0,75394 0, 0,793 0,7033-0,78794 0,5 0,396 0,38034-0,490339 0,7709 0,694 -,03536,443,378 -,489 3,6,0446 -,96438 4,7874,6646-3,54308 5 3,4859 3,706 -,39579 6 4,603 3,798 0,00486 0 Табела са вредностима при f=0000 Hz 3,5 3,5,5 0,5 0 0 3 4 5 релативна грешка приказана у % fреквенцијска карактеристика за испитни напон од 5V f er (Hz) % 50-0,05874 00-0,5856 000-0,038984 000-0,00994 3000 0,00658904 4000 0,0307356 5000 0,0753707 6000 0,6907336 7000 0,476839 8000 0,87586976 9000,598908 0000,3957907 Табела,5,5 0,5 0 0 000 4000 6000 8000 0000 000-0,5 фреквенцијска карактеристика 38

5.3.3. Експеримент 3. У овом експерименту смо за улазне појачаваче користили ОP07, а за излазне пар OP77. Као што можемо видети са следећих графика ова комбинација операционих појачавач даје најбоље резултате, тј. релативна грешка је мала и при вишим фреквенцијама улазног сигнала. Разлог мале релативне гршке јессу боље карактеристике постављених операционих појачавача. fреквенција улазног сигнала 000 Hz DIOGEN DMM DMM AC REL GR ~RMS DC AC % Uin (V) Um (V) Uout (V) RIPL (V) er % 0 0 0 0 0 0, 0,0985 0,37-0,440497 0, 0,794 0,86-0,99793 0,5 0,396 0,3987-0,08874 0,77 0,773-0,03546,445,43-0,006 3,77,5-0,0007 4,7888,7844 - -0,0093 5 3,4879 3,484 - -0,0359 6 4,63 4,57 0,008666 0 Табела са вредностима при f=000 Hz 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,5 0, 0,5 0, 0,05 0-0,05 0 3 4 5 релативна грешка приказана у % fреквенција улазног сигнала 0000 Hz DIOGEN DMM DMM AC REL GR ~RMS DC AC % Uin (V) Um (V) Uout (V) RIPL (V) er % 0 0 0 0 0 0, 0,09835 0,3-0,339975 0, 0,793 0,866-0,7683 0,5 0,3963 0,39793-0,057663 0,775 0,7654-0,030,446,4 - -0,0085 3,69,33-0,0074 4,7884,783 - -0,03 5 3,4867 3,4798 - -0,0885 6 4,6 4,537 0,004 0 Табела са вредностима при f=0000 Hz 0,4 0,35 0,3 0,5 0, 0,5 0, 0,05 0 0-0,05 3 4 5 релативна грешка приказана у % 39

Као што можемо видети из приложених граfика, приликом коришћена бржих операционих појачавача и операционих појачавача са бољим карактеристикама самим тим релативна грешка је мања( што најбоње можемо уочити на последња два граfика). испитивање стабилности поновљен експеримент (на колико часова) вредност улазног наизменичног сигнала вредност излазног једносмерног сигнала почетак 4,69 4,63 после h 4,63 4,6 после h 4,600 4,6 после 4 h 4,599 4,605 после 5 h 4,60 4,604 Након испитивања линеарности и тачности грешкака, при којима су коришћени различити операциони појачавачи, извршено је и испитивање карткорочне стабилности. Испитивање је вршено у некондиционарним условима у Лабораторији за електронику Више електротехничке школе у трајању од 5 h. Као што табела показује, дступање испитиваног мерног претварача у односу на инструмент који је у овим испитивањима коршићен као еталон, је 0,0% мерене вредности. Испитивање је вршено при учестаности од khz. 40

6. ЗАКЉУЧАК Мерни претварачи електричних и неелектричних величина представљају неизбежни део савремних мерно-информационих система. Користе се у електропривреди, али и у многим другим индустријским постројењима. Задатак мерног претварача је да на свом излазу да електрични сигнал такав да промена вредности уалзне (мерене) величине прати пропорционалнална промена вредности излазне величине. Ако, на пример, улазну величину представља наизменична струја у опсегу од 0 до 5 А (или 50 А) на излазу се добија нормализовани једносмерни електрични сигнал. Најчешће излазну величину представља једносмерна струја у опсегу од 0 до 0mА. Мерни претварачи се користе у зависности од самих тражених карактеристика тј. прецизности, поузданости, цене, итд...а такође и од карактеристика које пружају. Тако на пример за мерења од којих се захтева висока тачност, користе се претварачи који се одликују прецизношћу и стабилношћу. Данас су у употреби све више програмабилни мерни претварачи (употреба, поред стандардниих логичких кола, микроконтролера и осталих IC компоненти које иду уз њега ) који омогућавају јако добру поузданост, вишефункционалност, тачност и сигурност у раду. У раду су приказане карактеристике програмабилних мерних претварача Швајцарске фирме Camil Bauer, коју је ектропривреда Србије набавила за мерење на мрежи високог напона. У експериментима, који су урађени у Вишој електротехничкој школи је показано да се приказаним решењем и применом одговарајућих операционих појачавача могу постићи велика прецизност и линеарност, а то значи и тачност. Наиме, први експерименти су показали да се употребом операционих појачавача фамилије OP 77 и LM 74 не добијамо задовољавајући резултати и широком опсегу учестаности улазног сигнала: релативна грешка мерења се значајно повећава са порастом учестаности изнад khz. Међутим у трећем експерименту је показано да употребом бржих операционих појачавача тј. појачавача са много бољим карактеристикама добија малa релативнa грешку и при већим фреквенцијама, тако да се реализован мерни претварач (са употребом OP7) може користити и за мерење на учестаностима реда величине десетак килохерца. 4

7. ЛИТЕРАТУРА [] П. Бошњаковић, Б. Хаџибабић, М. Нешић, Н. Толић, Mерни претварач наизменичне струје у једносмерни напон, Виша електротехничка школа, Београд 007 [] DIN EN 60 688 [3] Uputstvo za atestiranje mernih pretvarača - IEC 688 Elektroprivreda Srbije 993 godine [4] P. Bošnjaković, O merenju električne energije, juče, danas, sutra, predavanje održano na tribini Savremeno merenje električne energije sa osvrtom na domaći razvoj i proizvodnju brojila. ETF, 004. [5] T.S.Rathore, Theorems on power, mean and RMS values of uniformly sampled periodic signals, IEEE Proceedings, November 984., pp 598-600. [6] P. Bosnjakovic, B.Djokic, M. Docevic-Jerotic, A Uniform Sampling of Periodic Signals Using Successive T V T Conversion, IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference, 997. [7] Мерни претварачи и суматори, Техничка препорука ТП-7, ЗЕП, 984. [8] Millman J., Halkias C., Integrated electronics, analog and digital circuits and systems, Mcgraw-Hill, 97, pp 57. [9] Widlar J. R, A Monolitic Operational Amplifier, SGS-Fairchild Application Report, AR- 9, April 964. [0] Digital Multimeter 500, Racal-Dana nstruments Inc, 979. [] Sheingold D.H., Nonlinear circuits handbook, Analog Devices, 974, 976 (руски превод Справочник по нелинейным схемам, Мир, 977, с 46). [3] Greame J, Tobey G, Huelsman L. Operational amplifiers, design and aplications, Mc Graw-Hill, 97, pp49. [4] Camille Bauer Messinstrument AG., 560 Wonlen,Switzerland Trottenweg 3, Tel. 057-6 4 5 Telex 5 9 98 [5] Tehnicki uslovi i upustva za analogna monokanalna merenja Beograd, oktobar 97 godine 4

8. ИНДЕКС Амплитуда...4, 6, 6, 7 Време одзива...7, 0, ДСП-DSP (digital signal processing)... Договорена вредност...0 IEC...5, 6, 7, Meрни претварач...,, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0,,, 5, 0, 5, 9, 3, 4 Meрни претварач напона...4, 5 Meрни претварач струје...4, 5 Meрни претварач снаге...4,, 3 Meрни претварач учестаности...4, 5 Микроконтролер...0, 4 Микропроцесор..., 5 MTBF... Напајање...7, 6, 9,, 3 Операциони појачавач...8, 33, 35 Опсег оптерећења... Опсези улаз/излаз...7 Полуталасно исправљање...7, 8, 9 Предајник...6, 7, 9, 0 Пријемник...6, 8, 9, Таласност...4, 6, 8 Телемерење..., 3, 6, 8, 0 Телемерни систем...6 Торус...3 Трансформатор..., 3, 6,, 6, 8, 9, 3, 3 ТП 7...4 Фактор изобличења...6 Халов претварач...3 Шум..., 9 43

9. ПРИЛОЗИ ПРИЛОГ Спецификација коришћених елемената У следећој табели је дат списак коришћених елемената за израду прецизног мерног претварача електричних величина. списак коришћених елемената Р.б. Ком. ознака елемената опис елемената напомена U9 Cтрујни трансформатор (торус) секундар 4000 навоја I Струјни трансформатор (ферит) 3 Т Напонски трансформатор 5V 4 Т Напонски трансформатор 6V 5 D Грецов спој 0A 6 RV Варистор 70 7 5 TP,TP,TP3,TP4,TP5 Тест тачке за испитивање 8 U,U Стабилизатори за ±V LM78,LM79 9 4 U3,U4,U5,U6 Операциони појачавачи LM74,OP77,OP07 0 3 D6,D7,D6, LED индикација напона од ±V 0 D,D3,D4,D5,D8,D9,D0D, D,D3,D4,D5 DIODE N448 J30 Tрополна клемa Улаз за напајање 0V 3 4 J00,J7,J8,J9 Двополнe клемe за улазне сигнале,било да се ради о наизменичном напону или струји 4 Ј Двополна клема Клема излазног напона,uout 5 4 J4,J5,J6,J3 Краткоспојник тест тачке 6 8 J,J3,J4,J5,J6,J7,J8,J9 Краткоспојници за избор улазног сигнала 7 подешавање излазног R38 Потенциометар 0 кω напона 8 8 C9,C0,C,C,C3, C4,C5,C7,C8 Керaмички кондезатори, 00 nf 9 4 C3,C4,C7,C8 Кондезатори 00 nf 0 Електролитски кондензатор, C,C 680uF C5,C6 Електролитски кондезатори, 0uF C3,C6 Кондезатори од uf 3 3 R,R,REL Отпорници од 5 kω, /4W % 4 8 R3,R4,R5,R6,R3,R4, R9,R0 Отпорници од 56 Ω, /4W % 5 7 R6,R7,R9,R0,R,R3,R33 Отпорници од 0 kω, /4W 0.%, ТК 5 ppm/k 6 R6,R7 Отпорници од 0 kω, /4W 0.%, ТК 5 ppm/k 7 R8 Отпорник од 00 kω, /4W 0.%, ТК 5 ppm/k 8 7 R,R,R3,R4,R5, R6,R7,R39 9 4 R34,R35,R36,R37 Отпорници од 80 kv веза отпорника и потенциометра за подешавање нуле излазног сигнала отпроници на улазу 0 V, Re = 80 kω, 0,% 30 4 R8,R9,R30,R3 за испитивање улазне струје 44

Никола Ранковић: Ппецизни мерни претварач електричних величина ПРИЛОГ Електрична шема реализованог рада и изглед реализованог решења Три следеће електричне шеме чине целокупну екелтричну шему прецизног мерног претварача електричних величина, тј. електричну шему израђеног дипломског рада. TP D DN400 TP5 RV 70V T 0/x5 3 4 5 6 0 D - + B40C500 3 4 C 680uF C 680uF + + C3 00nF C4 00nF U U0 IN IN LM78XX GND GND OUT OUT 3 D4 D5 3 DN400 DN400 + C5 0uF + C6 0uF C7 00nF C8 00nF R 5k D6 LED R 5k D7 LED J TP3 HI LO TP LM79C/TO0 D3 DN400 TP4 Прилог. Напајање прецизног мерног претварача 45

R8 J Vm J9 3 4 R9 DN400 D4 DN400 D5 J3 torus Vm J8 R30 J4 ST. TRAFO 3 4 R3 J5 J6 R3 J7 T 6 7 9 4 0 TRAN_ISDN_0 J7 R33 R34 R35 J8 3 J9 R36 R37 Прилог. Улазно коло са трансформаторима 46

C>UF LO Vm Vm DN448 D8 DN448 D9 R3 C9 0 00nF 3 + - LM74 6 C0 00nF R4 HI R7 R8 LO 4 5 7 U3 DN448 DN448 R5 C 0 3 + - 00nF 4 5 7 0 LM74 6 U4 DN448 DN448 C 0 00nF R6 D0 D R9 R0 D D3 R R C >UF 3 3 4 4 5 5 LO R3 3 C3 + - 00nF 0 C4 6 U5 C5 0 00nF R4 HI 4 5 7 R38 POT HI R R4 R39 POT LO R7 R R5 R3 R5 R6 R6 R7 3 3 4 4 5 5 C6 R8 LO R9 3 + - 00nF 0 C7 6 U6 C8 0 00nF R0 HI 4 5 7 J3 Uout HI Прилог.3 Претварач наизменичних величина у једносмерни напон 47

На следећој слици ( прилог.4 ) је приказан изглед израђеног дипломског рада: 48 Прилог.4 Прецизни претварач електричних величина

Никола Ранковић: Ппецизни мерни претварач електричних величина На следећим сликама ( Прилог.5 ) је приказан изглед штампане плоче са горње и доње стране: Прилог.5 Изглед штампане плочице са горње и доње стране 49

ПРИЛОГ 3 Рачунарска подршка програмабилних марних претварача фирме SINEAX DME На следећим прозорима је приказано како се ради додатна калибрација, дефинисање, провера стања, симулација, анализа система и контрола прекорачења код програмабилних мерних претварача коришћењем Windows окружења. Прилог 3. Калибрација аналогних излаза У овом скупу подешавања излазни сигнал се може мењати ±0%. Такође излазни сигнал се може мењати на нижу вредност, али ако је биполарни не може испунити све захтеве, нпр. од ±5мА не може се подесити 0 до 0 mа. Од фабричких намештених вредности, калибрација на ±0%, оставља претварач у декларисаној класи тачности. Калибрација излазног сигнала се може извести на нижу вредност и без промене природе излазног сигнала. Након обављене процедуре уношења вредности, калибрација се завршава са притиском на одговарајући тастер (DONE) у пољу прозора (прошла слика ) за калибрацију излаза. 50

Контрола прекорачења,се ради променом вредности и услова у следећем прозору (Прилог 3.): Прилог 3. контрола прекорачења А приказ стања можемо посматрати активирањем следећег прозора у Windows окружењу (Прилог 3.3): Прилог 3.3 Приказ стања 5

И на крају симулација и информације о мерном систему се могу видети из следећих прозора (Прилог 3.4 и 3.5): У датом падајућем менију активирамо System check и добијемо информације о мерном систему-погону. Прилог 3.4 Информације о погону 5

Прилог 3.5 Симулација 53

ПРИЛОГ 4 Преглед мерних претварача наизменичних величина у систему Електропривреде Србије ИСКРА 54

ИСКРА 55

INSTITUT MIHAILO PUPIN 56

INSTITUT MIHAILO PUPIN: MINEL AUTOMATIKA: 57

MINEL AUTOMATIKA: 58