Педагогические науки/2. Современные методы преподавания.

Бурченков Г.К., Тарнопольский Д.П., Затока С.А.

Национальный технический университет Украины

«Киевский политехнический институт»

Статистический ваттметр

Постановка задачи

В связи с возрастающими требованиями к электротехническим материалам и в связи с большим количеством использования трансформаторов в народном хозяйстве возрастает необходимость измерения удельных потерь мощности перемагничивания.

Наиболее часто применяемым методом для измерения потерь на перемагничивание является ваттметровый метод. С увеличением точности и частотного диапазона погрешность этого метода недопустимо возрастает, в связи с этим становиться актуальной задача поиска новых методов измерения удельных потерь. Одним из перспективных методов решения этой задачи является статистический ваттметр, основанный на методе Монте-Карло. Предлагается одна из возможных структурных схем ваттметра, который может быть использован для измерения удельных потерь мощности перемагничивания магнитомягких материалов.

Описание решения

Структурная схема статистического ваттметра (рис.1) состоит из таких блоков:

- входные устройства ВУ1 и ВУ2;

- блоки преобразования амплитудных значений ПАЗ1 и ПАЗ2;

- аналого-цифровые преобразователи АЦП1 АЦП2

- компараторы аналоговых сигналов К1 и К2;

- цифро-аналоговые преобразователи ЦАП1 и ЦАП2;

- ключи Кл1 и Кл2;

- генераторы случайных чисел ГСЧ1 и ГСЧ2;

- генератор тактовых импульсов ГТИ;

- логическое устройство ЛУ;

- реверсивный счетчик РС;

- арифметическое устройство АУ;

- дешифратор DC;

- цифровое отсчетное устройство ЦОУ;

- блок управления БУ.

Рисунок 1 – структурная схема статистического ваттметра

Перед измерением мощности выполняется операция измерения амплитудных значений сигналов, которые пропорциональны току и напряжению. С окончанием такта измерения амплитуды преобразуются в цифровой код, который передается арифметическому устройству АУ. Затем активизируется генератор тактовых импульсов ГТИ. Генераторы случайных чисел ГСЧ1 и ГСЧ2 генерируют с тактовой частотой, задаваемой генератором тактовых импульсов ГТИ, случайные независимые числа с равномерным законом распределения плотности вероятности, которые преобразуются с помощью цифро-аналоговых преобразователей ЦАП1 и ЦАП2 в двухполярные напряжения. Эти напряжения сравниваются компараторами K1 и К2 с преобразованными входными устройствами ВУ1 и ВУ1 напряжениями, пропорциональными входным сигналам напряжения и тока. В логическом устройстве ЛУ в каждом такте учитываются результаты сравнения компараторов и полярность случайных напряжений и пропускаются на суммирующий вход реверсивного счетчика результата импульсы в том случае, когда в момент сравнения оба случайных напряжения имели одинаковую полярность и были заключены между нулем и соответствующим входным сигналом. На вход вычитания реверсивного счетчика результата поступает импульс, если в момент сравнения случайные напряжения имели разную полярность и были заключены между нулем и соответствующим входным сигналом. В противном случае в момент сравнения содержимое реверсивного счетчика результата не изменяется. После окончания измерения, состоящего из определенного числа сравнений, содержимое реверсивного счетчика поступает на арифметическое устройство АУ где происходит операция деления количества попавших точек на общее количество испытаний, далее результат поступает на дешифратор и затем выводится на цифровое отсчетное устройство ЦОУ.

Статистический ваттметр, основанный на методе Монте-Карло, может измерять мощность удельных потерь перемагничивания в частотном диапазоне до 1 МГц. Диапазон изменения тока при измерении мощности до 10 А. Диапазон изменения напряжения при измерении мощности до 10 В. Поскольку операции умножения и интегрирования производятся соответственно в логическом устройстве и реверсивном счетчике результата, ваттметр обеспечивает погрешность измерения 0.4 % при количестве испытаний равном . Время измерения мощности 3 c.

Литература

1. В.Г.Антонов, Л.М.Петров, А.П.Щелкин. Средства измерений магнитных параметров материалов, Ленинград, 1986 г.

2. Тимофеев И.А. Удельные потери в ферромагнетике, 2007 г.

3.В.А.Сергеев, А.Я.Шихин. Магнитоизмерительные приборы и установки,1982г.

4. ГОСТ 12119-98 Сталь электротехническая. Методы определения магнитных и электрических свойств.