Misurazione della forma d'onda e della tensione

La forma delle curve di tensione e corrente è considerata pratica sinusoidale, se una qualsiasi delle sue ordinate differisce dalla corrispondente ordinata di una sinusoide ad essa uguale in ampiezza, con un segmento non superiore al 5% dell'ampiezza.

La sinusoidalità può essere testata in diversi modi. Usando il più semplice di essi, osserva la curva studiata sullo schermo di un oscilloscopio a raggi catodici.

Per questo, due linee sinusoidali identiche vengono precedentemente disegnate sullo schermo del dispositivo o su una lastra trasparente, spostate verticalmente l'una rispetto all'altra del 10% della loro ampiezza (Fig. 1).

La tensione sotto test viene quindi applicata all'ingresso Y dell'oscilloscopio e, regolando il guadagno sul canale Y e il periodo di scansione, si dimensiona la curva dello schermo in modo che si trovi all'interno della banda limitata dalle sinusoidi ausiliarie. Se ciò riesce, la tensione è considerata praticamente sinusoidale.

Riso. 1. Curve ausiliarie per determinare la forma della corrente e della tensione utilizzando un oscilloscopio a raggi catodici

Per considerare il secondo modo di determinare la sinusoidalità di una curva, introduciamo diverse definizioni. Come sapete, il valore di una variabile periodica può essere caratterizzato dai valori effettivo, medio e massimo (ampiezza). Se la quantità periodica x cambia secondo una legge sinusoidale, allora tutti i suoi valori sono correlati tra loro in un certo modo.

Ad esempio, il rapporto tra il valore dell'ampiezza e il valore effettivo, chiamato coefficiente di cresta ka = xm/ x = √2 = 1,41, il rapporto tra il valore medio per mezzo periodo e il valore dell'ampiezza, chiamato coefficiente del valore medio kCp = xcp / xm = 2 /π = 0.637 e infine il rapporto tra il valore effettivo e il valore medio, detto rapporto d'aspetto ke = x / xCp = π / (2√2) = 1.11.

Concentrandosi su questi rapporti, lo standard consente di determinare la forma sinusoidale della curva di una grandezza periodica sulla base dei risultati della misurazione simultanea dei valori medi ed effettivi. La curva è considerata quasi sinusoidale se 1.132 > km/h > 1.088.

A causa del fatto che la maggior parte degli strumenti di misura utilizzati nella pratica sono calibrati su valori medi, non è sempre possibile misurare direttamente i valori medi e mediani. In questo caso, il valore indagato viene misurato contemporaneamente da voltmetri di ampiezza (picco) e elettrodinamici. Se è necessario determinare tutti e tre i coefficienti indicati, è necessario collegare un voltmetro raddrizzatore.

Le letture del voltmetro ed i coefficienti che caratterizzano la sinusoidalità della forma sono riferiti ai seguenti rapporti: ka = 1.41U1/U2, êf = U2/0.9U3, kcp = 0.673 = U3/U1, dove U1, U2, U3 — letture di voltmetri di ampiezza, scala elettrodinamica e raddrizzatore calibrati in valori medi di tensione sinusoidale.

Un esempio. Per determinare la forma non sinusoidale della curva di tensione dell'avvolgimento secondario del trasformatore, la tensione di fase viene misurata simultaneamente con l'ampiezza V3-43, l'elettrodinamico D-556 e il raddrizzatore Ts4317 voltmetri.

Le loro letture erano U1 = 76 V, U2 = 61 V, U3 = 59,5 V. Quindi ka = 1,41 x 76/61 = 1,76, ke = 1,11 x 61 / 59,5 = 1, 14, kcp = 0,637 x 59,5 / 76 = 0,5

A causa del fatto che per una curva sinusoidale, questi coefficienti dovrebbero essere rispettivamente 1,41, 1,11 e 0,637, si può concludere che la tensione dell'avvolgimento secondario del trasformatore ha una forma non sinusoidale. Prestare attenzione al fatto che con una tensione sinusoidale, le letture di tutti e tre i voltmetri dovrebbero essere uguali.