Masurarea marimilor electrice an III Facultatea de Energetica

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Masurarea marimilor electrice 2 x 14 = 28 ore curs; 2 x 14 = 28 ore laborator; curs: luni 12 -14 EC 104 laborator: EB 109 joi 14 -18 & vineri 08 -12 consultatii: luni 14 -17, EB 129. Nota finala (Examinare scrisa probleme!): 0. 5 examen+0. 3 laborator + 0. 2 teme de casa (+ 0. 05 lucrari curs); Titular curs: Prof. dr. ing. Mihaela Albu Laborator: Conf. dr. ing. Viorel Petre; Prof. Mihaela Albu asist. ing. Radu Plamanescu; mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Bibliografie minimala • Note de curs; Platforme laborator • Fisiere (prezentare curs; teme; probleme) accesibile la: http: //www. vlab. pub. ro/courses/MME/microderlab. pub. ro • Golovanov, Carmen, Albu, Mihaela (coord): Probleme actuale de masurare in electroenergetica, Ed. Tehnica 2002 • Seritan, G, Cepisca, C, Masurari electrice si electronice, Ed. Politehnica Press, 2013 • Elmar Schrüfer, Elektrische Meßtechnik, Hanser Verlag, 1992. • Antoniu, M. : Măsurări electrice, vol. 1 -3, Satya, Iaşi, 1999 • International Vocabulary of Metrology – Basic and General Concepts and Associated Terms, JCGM 200: 2012, disponibil la http: //www. bipm. org/en/publications/guides/vim. html • Gabriele D’Antona, Alessandro Ferrero, Digital Signal Processing for Measurement Systems. Theory and Applications, Springer, 2006 Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro 2/35

Masurarea marimilor electrice, Programa cursului: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Introducere: Repere temporale esenţiale în domeniul stiintei masurarii. Unitati de masura. SI. Elemente de metrologie. Incertitudinea de masurare. Breviar matematic. Semnale şi sisteme analogice si numerice. Semnale periodice si concentratori de informatie; Corelatii; Agregare temporala; Transformate Fourier. Caracterizarea mijloacelor de masurare in regim static si in regim dinamic. Aparate analogice de masurare. Principii. Exemple. Convertoare de intrare. Divizorul de tensiune. Suntul. Transformatoare de masurare. Senzori neconventionali in energetica. Circuite de amplificare. Masurarea puterilor si energiilor in sisteme trifazate. Definitii. Principii de masurare directa si indirecta. Metode de masurare de precizie si sisteme de masurare cu urmarire in timp. Punti de masurare. Osciloscopul, Analizoare de semnal. Analizoare de calitate a energiei electrice. Aparate numerice de masurare. Teorema esantionarii. Achizitia de date. Convertoare A/D si D/A. Bus-uri de comunicatie. Masurari sincronizate. Unitati de masurare fazoriala. Sisteme moderne de masurare si monitorizare in energetica. Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro 3/56

Aparate de masurare analogice Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Aparate de masurare electromecanice. 1. Instrumentul magnetoelectric Varianta: instrument cu magnet mobil (engl. : moving magnet instrument) B = µ 0 (NI)/l HR = H I + H M =K( ) I. Instrument simplu si robust; Sensibilitatea este mai mica decat a instrumentului magnetoelectric Consum propriu ridicat (campul magnetic este generat de curentul de masurat) Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Aparate de masurare electromecanice. 2. Instrumentul feromagnetic (engl. : moving iron instrument): bobina fixa care genereaza un camp magnetic in care se gasesc doua placute feromagnetice E 1 si E 2, una fixa si cealalta mobila. Bobina masurarea curentilor si tensiunilor alternative; Doua modalitati constructive (forma bobinei) E 1 si E 2 se magnetizeaza in acelasi sens se resping -> momentul de rotatie (activ) Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro Scala patratica! (neuniforma)

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Aparate de masurare electromecanice. 2. Instrumentul feromagnetic Masurarea curentilor alternativi cu frecventa mai mare decat frecventa proprie: fi>>f 0, egalitatea valorilor medii: Instrument pentru masurari industriale Banda de frecventa este insa limitata (aprox. 100 HZ), din cauza elementelor feromagnetice Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Aparate de masurare electromecanice. 3. Instrumentul electrostatic Masurarea sarcinilor electrice, tensiunilor si puterilor atat in regim sinusoidal cat si de curent continuu (banda de frecventa include 0 Hz) In masurarile la tensiune continua: consum propriu extrem de redus. Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Aparate de masurare electromecanice. 4. Instrumentul electrodinamic Inlocuirea magnetului permanent de la instrumentul magnetoelectric prin electromagnet instrumentul electrodinamic (dinamometru) La limita intrefierului: Bp = B 0 Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Aparate de masurare electromecanice. 4. Instrumentul electrodinamic. Solutii constructive. a) circuit magnetic inchis b) fara circuit magnetic banda de frecventa mai larga [k. Hz], sensibilitate mai redusa Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Aparate de masurare electromecanice. 4. Instrumentul electrodinamic. Solutii constructive. Modalitati de reducere a influentei campurilor magnetice exterioare: a) Ecranare magnetica b) Solutii de obtinere a instrumentelor astatice (astaticizare) Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Aparate de masurare electromecanice. 4. Instrumentul electrodinamic. Masurarea marimilor cu variatie alternativa Pentru f>>f 0 -> regim stationar descris de valorile medii ale momentelor electric si de rezistenta: Exemplu: ampermetrul electrodinamic Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Aparate de masurare electromecanice. 4. Instrumentul electrodinamic. Masurarea puterii electrice Dezvoltarea in serie Fourier a semnalelor periodice in timp continuu Puterea activa: media puterii instantanee: p(t) = u(t) i(t): Puterea reactiva (Budeanu): Puterea aparenta : Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, Aparate de masurare electromecanice. an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 4. Masurarea puterii electrice active in sisteme monofazate. Wattmetru electrodinamic Sensibilitate constanta; Valorile maxime admisibile trebuie sa nu fie depasite pentru fiecare dintre cele doua circuite Doua modalitati de conectare: a) amonte : b) aval Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Aparate de masurare electromecanice. 4. Masurarea puterii electrice reactive in sisteme monofazate. Varmetru electrodinamic Modul suplimentar de defazare cu p/2 a curentului fata de tensiunea aplicata bobinei de tensiune a instrumentului electrodinamic Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, Aparate de masurare electromecanice. an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 5. Masurarea energiei electrice active in sisteme monofazate. Contorul cu inductie - Doi electromagneti determina aparitia unui cuplu de rotatie a discului, proportional cu puterea activa; Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Contor monofazat cu inductie Contoarele bazate pe principiul inductiei magnetice sunt folosite pentru masurarea energiei electrice in circuite la tensiune alternativa. Contorul este un instrument integrator care masoara cantitatea totala de energie electrica transfertaa utilizatorului intr-o anumita perioada de timp Tm Principiul de functionare -interactiunea dintre doua campuri magnetice variabile in prezenta unui disc metalic, prin inductie electromagnetica. Campul magnetic generat de doua bobine (amplasate corespunzator) prin care trec curenti electrici variabili proportionali cu marimi din circuitul in care se doreste masurarea energiei electrice, va interactiona cu curentii indusi de acest camp magnetic variabil intr-un disc metalic suspendat plasat linga bobine. Intercatiunea va genera un cuplu activ ce determina rotirea discului, cu o viteza proportionala cu marimile (tensiune, current) care au generat cimpurile magnetice. Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Contor monofazat cu inductie Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Contor monofazat cu inductie 1. Elemente electromagnetice (magnet serie si magnet paralel sau sunt) a. Circuit magnetic serie - realizat din tole de tabla silicioasa, nituite si lacuite in forma de U bobina de curent. b. Circuit magnetic paralel - realizat din sarma din cupru cu email folosind o carcasa de bachelita bobina de tensiune 2. Sistem mobil (discul din aluminiu; axul in jurul caruia se misca discul; mecanismul pentru evitarea mersului in gol; lagarul superior si inferior). Variatia in timp a fluxurilor magnetice produse de cei 2 electromagneti interactioneaza cu curentii turbionari indusi in discul metalic (de aluminiu) determina un cuplu activ care pune in miscare discul. Viteza de rotatie a discului este proportionala cu puterea transferata in circuitul utilizatorului. 3. Mecanism de franare. Compus dintr-un magnet permanent cu rolul de a amortiza rotatia discului care se deplaseaza prin intrefierul dintre cei doi electromagneti. 4. Mecanismul de inregistrare. Realizeaza integrarea in timp a puterii electrice, deci furnizeaza informatia privind energia transferata intervalul de timp considerat. Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, Contor monofazat cu inductie an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Bobina de curent (a electromagnetului de curent) se montează in serie cu receptorul, deci este parcursa de curentul i(t) din circuit. Campul magnetic (variabil) produs este in faza cu curentul din circuit si genereaza un flux magnetic variabil FI care străbate de doua ori discul in sensuri contrare. Bobina de tensiune (a electromagnetului de tensiune) este montata in paralel cu receptorul, deci are aplicata tensiunea de la bornele consumatorului. Campul magnetic variabil rezultat este defazat cu 90 de grade fata de tensiune de alimentare si genereaza un flux magnetic variabil FU, crestrăbate discul o singura data. Datorita interacțiunii dintre curenții turbionari indusi si aceste doua fluxuri, ia naștere un cuplu activ care pune in mișcare discul. Se poate demonstra ca acest cuplu activ este proporțional cu cele doua fluxuri si cu unghiul de defazaj intre ele. Cuplului activ i se opune un cuplu de frânare, realizat cu un magnet permanent. Când discul se roteste cu o anumita viteza de rotație, intersectează liniile de câmp ale magnetului permanent si iau naștere in disc curenți induși proporționali cu viteza de rotație. Din interacțiunea acestor curenți cu fluxul creat de magnetul permanent, se obtine un cuplu de franare proportional si el cu viteza de rotatie a discului. Când cuplul de frânare devine egal cu cuplul activ, discul se rotește cu viteza constanta. Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Intrebari / semnalare erori (!). Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro albu@ieee. org