Затока Світлана Анатоліївна,

старший викладач

НТУУ “Київський політехнічний інститут ім.І. Сікорського”

М.Київ

 

 Анотація: 

 Аналіз потреб показав, що потенціал традиційних підходів до професійного навчання в галузі метрології і вимірювання досяг своїх граничних показників і не може повністю задовольнити фактичні та майбутні потреби.

 Тому влітку 2001 року було прийнято міжнародний проект «Комп'ютерне навчання в області вимірювання і метрології» (КОМЕТ) Цільова група проекту включає співробітників, які працюють в метрологічних лабораторіях промислових підприємств, калібрувальних і випробувальних лабораторіях, а також для студентів початкової професійної освіти [1]. На кафедрі інформаційно-вимірювальної техніки Національного технічного університету ім. І. Сікорського, питанням впровадження комунікаційних технологій в навчальний процес займаються з кінця 90-х років минулого століття.

 При випробуванні засобів вимірювальної техніка (ЗВТ), як правило, виконується процедура калібрування з ціллю визначення їх метрологічних характеристик [2]. Розроблення комп’ютерних тренажерів дає можливість набути практичних навичок студентам в галузі метрології, які навчаються за спеціальністю «Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка».

 Дана робота присвячена калібруванню вимірювальних трансформаторів струму (ВТС) з використанням апарату АІТ, призначеного для калібрування і повірки вимірювальних трансформаторів струму. Завдання створення комп’ютерної моделі була вирішено з використанням пакету Lab VIEW [3].

  Ключові слова: освіта в галузі вимірювання, інформація, комунікаційні технології, калібрування, вимірювальні трансформатори струму

 

 Зміст наукової роботи 

 Вимірювальні лабораторні транчформатори використоауються в колах змінного струму на частотах від 35 Гц до 10т кГц і використовуються при електричних вимірюваннях. Вони призначені для перетворення змінних струмів в струму зручний для вимірювання , а також для розділення кола вимірювального приладу і кола високої напруги.

 В якості випробувальних вибрано трансформатори: типу И 54/М класу точності 0,2 з номінальним вторинним струмом 5 А, первинним – від 0,5 до 50 А і номінальним опором навантаження 0,4Ом; тиру УТТ 2 класу точності - 0,5 з номінальним вторинним струмом 5 А, первинним – 15 і 50 А і номінальним опором навантаження 0,6 Ом.

 Зразковий трансформатор типу И 509 класу точності 0,1, з номінальним первинним струмом від 5 до 1000 А, вторинним – 0,5 А до 6 А, область частот 40 Гц -10 кГц, опором навантаження 0,8 для сos φ 0,8 -1 на частоти 50 Гц, сos φ 0,5 – 0,8 для інших частот.

 Струмова похибка трансформатору від -0,088 % до -0,10 %, кутова від + 4,2 хвил. до + 13,0 хвил.

 Еталонним засобом вимірювання є апарат АІТ. Основою дії апаратуру є диференційно-нульовий метод при якому реалізується зрівняння зразкового і трансформатора, який підлягає калібруванню, з рівними коефіцієнтами трансформації. Первинні обмотки обох трансформаторів з’єднуються послідовно. Апарат забезпечує оцінку похибки трансформаторів: струмові в діапазоні від  0,1 % до  10 %, кутові від   хвил. до +  хвил. При цьому границі допустимої похибки апарату становлять від  0,001 0,001 % до  0,10 % - струмової похибки, та в 0,10 від  0,1 хвил. до  10 хвил. – кутової похибки, відповідно..

 Аналіз ризиків прийняття рішення, що ймовірність прийняття невірного рішення – риск метролога складає від 0 до 0,01, а ризик споживача не перевищує 0,05.

 На імітаційній моделі (робочому столі) знаходиться 3 закладки: «Порядок виконання», «Варіанти» і «Випробувальний стенд». Закладка: 

 Закладка «Порядок виконання» дозволяє вивести вікно з детальним описом вірного виконання вимірювального експерименту..

 Закладка: «Варіанти», рис.1 дозволяє вибрати варіант і отримати вихідні дані. Вихідні дані (позначені на рисунку): 1 – вибір варіанту; :2 тип випробувального трансформатору, 3 - номінальне значення первинного струму,:4 - значення опору навантаження, 5 - cos φ, 6 - перелік випробувальних точок

Рисунок 1. Вигляд закладки «варіанти».

 На рис.2 наведено загальний вигляд «Робочого столу».

Рисунок 2. Вид робочого столу

1 – частотомір; 2 – джерело живлення; 3 – зразковий трансформатор; 4 – випробувальний трансформатор; 5 – апарат АІТ; 6 – тумблер включення – виключення опору навантаження 

 На рис.3 наведено загальний вигляд апарату АІТ.

Рисунок 3. Загальний вигляд апарату АІТ

1 - індикатор живлення; 2 – тумблер для включення живлення; 3 – шкала для відображення значень «f»; 4 – клеми підключення зразкового трансформатору; 5 – грубе встановлення значень похибки «f»; 6 – точне встановлення значень «f»; 7 – грубе встановлення значень «b»; 8 – точне встановлення значень «b»; 9 – шкала для відображення значень «b»; 10 – клеми для підключення зразкового трансформатора; 11 – клеми для підключення випробувального трансформатора; 12 – регулятор встановлення границь вимірювання похибки "f,% - b'"; 13 – регулятор встановлення вторинного струму; 14 – клема заземлення; 15 – шкала для відображення значення первинного струму; 16 – шкала нуль-індикатора; 17 – регулятор чутливості нуль-індикатора. 

 Слід зазначити, що всі імітаційні моделі засобів вимірювальної техніки максимально приближені до реальних засобів вимірювання..

 Визначення метрологічних характеристик трансформатора досліджують при відсутності навантаження і при заданому значенні опору навантаження. 

 Нижче наведено результати експериментальних досліджень трансформатору УТТ 2 при нульовому опору навантаження для номінального первинного струму 30 А в точка 20,50,70,90,100 % от номінального значення первинного струму. .

 Значення похибок випробувального трансформатору  , % и   визначаються за формулами

  

 де   и  - струмова і кутова похибки зразкового трансформатора ( по технічному паспорту);

  и  - відліки похибок по шкалам апарату;

  - робоча частота, Гц (показ джерела живлення); к – множник,табл.1.

Таблиця 1.

Значення коефіцієнту «к»

 Результати вимірювання і розрахунків наведено в табл.2.

Таблиця 2.

Експериментальні и розрахункові дані

 Порівняємо результати калібрування з границями допустимих значень похибки трансформатору УТТ 2, табл..3 

 Таблиця 3.

Результати оцінки похибок трансформатору УТТ-2 и допустимі значення похибок

 Результати вимірювального експерименту показали, що струмова похибка випробувального трансформатору виходить за дозволені границі.

  Висновки

 Використання комп'ютерних технологій в підготовці фахівців в галузі метрології має такі переваги:

• висока ілюстративність; 
• полегшення доступу до навчання; 
• набути навичок експериментального визначення метрологічних характеристик засобу вимірювача;
• підвищити активність вивчення дисципліни, так як виключається бригадна робота;
• використання подібних тренажерів для підготовки спеціалістів при здобутті права на проведення калібрування окремих типів засобів вимірювальної техніки.
• можливість створення дистанційного навчання студентів.

 

Список використаних джерел

1. Project for the modern educational tool in measurement and metrology Martin Halaj, Peter Gabko, Eva Kurekova, Rudolf Palencar MEASUREMENT IENCE REVIEW, Volume 3, Section 1,2003, с.23-26

2. ДСТУ 4989 Метрологія. Калібрування засобів вимірювальної техніки. Основні положення, організація, порядок проведення та оформлення результатів, введено; 2001-07- 01

3. Свиридов Е.В., Листратов Я.І., Виноградова Н.Е. Разработка прикладного програмного обеспечения в среде Москва: Из-во МЭИ, 2005. 50 с.