APLIKACJA NISKOCZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ METODY POMIARU I PRZETWARZANIA SYGNAŁÓW NA POTRZEBĘ MONITOROWANIA SILNIKÓW INDUKCYJNYCH KLATKOWYCH

Podobne dokumenty
Pomiar rezystancji. Rys.1. Schemat układu do pomiaru rezystancji metodą techniczną: a) poprawnie mierzonego napięcia; b) poprawnie mierzonego prądu.

KO OF Szczecin:

Podstawowe układy pracy tranzystora bipolarnego

ĆWICZENIE A2 INSTRUKCJA OBSŁUGI

INSTYTUT ENERGOELEKTRYKI POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ Raport serii SPRAWOZDANIA Nr LABORATORIUM TEORII I TEHCNIKI STEROWANIA INSTRUKCJA LABORATORYJNA

LABORATORYJNY FALOWNIK NAPIĘCIA

Zastosowanie procesorów AVR firmy ATMEL w cyfrowych pomiarach częstotliwości

E-TRONIX Sterownik Uniwersalny SU 1.2

POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ SAMOCHODÓW I MASZYN ROBOCZYCH Instytut Podstaw Budowy Maszyn Zakład Mechaniki

Układ napędowy z silnikiem indukcyjnym i falownikiem napięcia

Ć W I C Z E N I E N R E-7

Analiza osiadania pojedynczego pala

IMPLEMENTATION OF THE SPECTRUM ANALYZER ON MICROCONTROLLER WITH ARM7 CORE IMPLEMENTACJA ANALIZATORA WIDMA NA MIKROKONTROLERZE Z RDZENIEM ARM7

CONVERT SP. Z O.O. MK-30-DC M30300 LICZNIK ENERGII PRĄDU STAŁEGO INSTRUKCJA UŻYTKOWNIKA. CIRCUTOR S.A. CONVERT Sp. z o.o.

Maszyny Elektryczne i Transformatory st. st. sem. III (zima) 2012/2013

APPLICATION OF ADUC MICROCONTROLLER MANUFACTURED BY ANALOG DEVICES FOR PRECISION TENSOMETER MEASUREMENT

Ćwiczenie nr 4 Badanie zjawiska Halla i przykłady zastosowań tego zjawiska do pomiarów kąta i indukcji magnetycznej

STM32Butterfly2. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów STM32F107

Przetworniki. Przetworniki / Transducers. Transducers. Przetworniki z serii PNT KON PNT CON Series Transducers

SPIS TREŚCI Specyfikacja ogólna Ekran startowy Przyciski nawigacji 1. Ustawienia regulacji 1.1 Regulacja cos 1.2 Regulacja przekładni transformatora

SPECYFIKACJA PRZETWORNIK RÓŻNICY CIŚNIEŃ

WZORCOWANIE MOSTKÓW DO POMIARU BŁĘDÓW PRZEKŁADNIKÓW PRĄDOWYCH I NAPIĘCIOWYCH ZA POMOCĄ SYSTEMU PRÓBKUJĄCEGO

Instrukcja obsługi Zasilacz regulowany WINNERS XL4015 USB

ZL28ARM. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów AT91SAM7XC

Laboratorium Komputerowe Systemy Pomiarowe

ZASTOSOWANIE RUCHOMEJ WARTOŚCI SKUTECZNEJ PRĄDU DO DIAGNOSTYKI SILNIKÓW INDUKCYJNYCH KLATKOWYCH

STEROWANIE STRUMIENIEM Z MODULACJĄ WEKTOROWĄ

SPECYFIKACJA PRZETWORNIK RÓŻNICY CIŚNIEŃ DPC250; DPC250-D; DPC4000; DPC4000-D

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO. Instrukcja wykonawcza

1. Wprowadzenie Programowanie mikrokontrolerów Sprzęt i oprogramowanie... 33

PL B1. Sposób i układ pomiaru całkowitego współczynnika odkształcenia THD sygnałów elektrycznych w systemach zasilających

ZL4PIC. Uniwersalny zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów PIC

T 1000 PLUS Tester zabezpieczeń obwodów wtórnych

PL B BUP 14/16

ZL16AVR. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów ATmega8/48/88/168

Diagnostyka i monitoring maszyn część III Podstawy cyfrowej analizy sygnałów

WYKORZYSTANIE PROCESORA SYGNAŁOWEGO DO STEROWANIA SILNIKIEM Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

KOMPUTEROWE SYSTEMY POMIAROWE

ZL29ARM. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów STM32F107

ZL25ARM. Płyta bazowa dla modułów diparm z mikrokontrolerami STR912. [rdzeń ARM966E-S]

ZL15AVR. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów ATmega32

Parametryzacja przetworników analogowocyfrowych

Generator przebiegów pomiarowych Ex-GPP2

ZL27ARM. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów STM32F103

TERMINAL DO PROGRAMOWANIA PRZETWORNIKÓW SERII LMPT I LSPT MTH-21 INSTRUKCJA OBSŁUGI I EKSPLOATACJI. Wrocław, lipiec 1999 r.

ZL2AVR. Zestaw uruchomieniowy z mikrokontrolerem ATmega8

Laboratorium. Sterowanie napędami elektrycznymi zagadnienia wybrane

MODELOWANIE ZMIANY PROGRAMU SYGNALIZACJI ZA POMOCĄ HIERARCHICZNYCH GRAFÓW PRZEJŚĆ AUTOMATÓW SKOŃCZONYCH

Rys. 1. Schemat ideowy karty przekaźników. AVT 5250 Karta przekaźników z interfejsem Ethernet

Sprawozdanie z projektu MARM. Część druga Specyfikacja końcowa. Prowadzący: dr. Mariusz Suchenek. Autor: Dawid Kołcz. Data: r.

Model oceny systemu remontu techniki brygady zmechanizowanej w działaniach bojowych

Wirtualne przyrządy kontrolno-pomiarowe

Różnicowy przetwornik ciśnienia EL-PS-xxx

IIPW_SML3_680 (Z80) przewodnik do ćwiczeń laboratoryjnych

T 2000 Tester transformatorów i przekładników

Przetworniki AC i CA

PRZENOŚNY MIERNIK MOCY RF-1000

I. O FIRMIE. Jeżeli czegoś nie można zmierzyć, to nie można tego ulepszyć... Lord Kelvin (Wiliam Thomas)

Język C. Wykład 9: Mikrokontrolery cz.2. Łukasz Gaweł Chemia C pokój 307

WIZUALIZACJA DANYCH SENSORYCZNYCH Sprawozdanie z wykonanego projektu. Jakub Stanisz

STEROWANIE WG. ZASADY U/f = const

ZL15AVR. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów ATmega32

ZL5PIC. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów PIC16F887

Porównanie struktur regulacyjnych dla napędu bezpośredniego z silnikiem PMSM ze zmiennym momentem bezwładności i obciążenia

Płytka laboratoryjna do współpracy z mikrokontrolerem MC68332

BADANIA LABORATORYJNE SUPERKONDENSATOROWEGO ZASOBNIKA ENERGII PRZEZNACZONEGO DO OGRANICZANIA STRAT W SIECIACH TRAKCYJNYCH

Regulator napięcia transformatora

NOWE MOŻLIWOŚCI POMIAROWE REJESTRATORA mra. NEW MEASUREMENT CAPABILITIES OF mra LOGGER. Jacek Barański. L.Instruments

Charakterystyka statyczna diody półprzewodnikowej w przybliŝeniu pierwszego stopnia jest opisywana funkcją

Instytut Teleinformatyki

LABORATORIUM Z AUTOMATYKI NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO

NIEINWAZYJNA DIAGNOSTYKA WEWNĘTRZNYCH NIESYMERII UZWOJEŃ MASZYNY SYNCHRONICZNEJ

BADANIE SILNIKA INDUKCYJNEGO STEROWANEGO Z FALOWNIKA NAPIĘCIA

Politechnika Białostocka

DZT Licznik energii elektrycznej Sieć trójfazowa 4-przewodowa Połączenie bezpośrednie 100A Wyjście impulsowe oraz RS485/Modbus.

Panelowe przyrządy cyfrowe. Ogólne cechy techniczne

Laboratorium Komputerowe Systemy Pomiarowe

SZEREGOWY SYSTEM HYDRAULICZNY

Ćw. 12. Akwizycja sygnałów w komputerowych systemach pomiarowych ( NI DAQPad-6015 )

ZL9ARM płytka bazowa dla modułów diparm z mikrokontrolerami LPC213x/214x

PRUS. projekt dokumentacja końcowa

ZASTOSOWANIA WYBRANYCH UKŁADÓW SCALONYCH W POMIARACH POBORU MOCY MASZYN I URZĄDZEŃ ODLEWNICZYCH

Instrukcja użytkownika ARSoft-WZ1

Wydział IMiC Zadania z elektrotechniki i elektroniki AMD 2014 AMD

1.2. Architektura rdzenia ARM Cortex-M3...16

FAQ: /PL Data: 20/03/2008 Wgranie programu z WinCC flexible do panelu operatorskiego za pomoc

I. WIADOMOŚCI TEORETYCZNE

Implementacja filtru o zmiennych w czasie parametrach w strukturach FPAA

X-Meter. EnergyTeam PRZYKŁADOWE SCHEMATY SYSTEMU X-METER. 1 punkt pomiarowy. System nr 1. 2 punkty pomiarowe. System nr 2

M-1TI. PRECYZYJNY PRZETWORNIK RTD, TC, R, U NA SYGNAŁ ANALOGOWY 4-20mA Z SEPARACJĄ GALWANICZNĄ. 2

Laboratoryjne zasilacze programowalne AX-3003P i AX-6003P

Programy CAD w praktyce inŝynierskiej

Technologie Informacyjne

EMDX 3 system nadzoru

Układy zegarowe w systemie mikroprocesorowym

DRTS 33 Automatyczny tester zabezpieczeń przekaźnikowych

LABORATORIUM - ELEKTRONIKA Układy mikroprocesorowe cz.2

1. Opis płyty czołowej multimetru METEX MS Uniwersalne zestawy laboratoryjne typu MS-9140, MS-9150, MS-9160 firmy METEX

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 75/ NOWY, NIELINIOWY REGULATOR PRĄDU A DYNAMIKA KSZTAŁTOWANIA MOMENTU SILNIKA INDUKCYJNEGO

LV6. Pomiary mocy i energii w jednofazowych obwodach prądu przemiennego

Transkrypt:

Mazyny Elektryczne - Zezyty Problemowe Nr /016 (110) 9 Marcin Jaraczewki, Ryzard Mielnik, Maciej Sułowicz Politechnika Krakowka, Kraków APLIKACJA NISKOCZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ METODY POMIARU I PRZETWARZANIA SYGNAŁÓW NA POTRZEBĘ MONITOROWANIA SILNIKÓW INDUKCYJNYCH KLATKOWYCH THE LOW-FREQUENCY MEASURING METHOD AND SIGNAL PROCESSING APPLICATION IN CAGE INDUCTION MOTORS MONITORING Strezczenie: Obecnie można zauważyć coraz więkze zatoowanie ytemów monitoringu pracy ilników elektrycznych z wykorzytaniu układów mikroproceorowych. Częto wykorzytuje ię takie ytemy do pomiaru podtawowych parametrów pracy ilnika, takich jak: prąd i napięcie zailania, czy też pobór mocy czynnej i biernej. Dotychczaowe metody pomiaru tych parametrów wymagały toowania metod wymagających tounkowo dużej czętotliwości próbkowania mierzonych ygnałów oraz tounkowo dużej mocy obliczeniowej dla przetwarzania uzykanych danych pomiarowych. W pracy przedtawiono nowy poób pomiaru i uzykania parametrów wymienionych, powyżej, ale wymagający równoległego próbkowania chwilowych wartości prądu i napięcia z czętotliwością zaledwie 8 Hz. Także ormuły obliczeniowe zatoowanej metody przetwarzania ą tounkowo prote, co pozwala na ich aplikację w protych układach mikroproceorowych. W pracy przedtawiono podtawy teoretyczne zatoowanej metody pomiaru i przetwarzania, toowny chemat blokowy mikroproceorowego ytemu pomiarowego z mikrokontrolerem ATMega 18, a także przedtawiono algorytm działania ytemu. Wykonano badania laboratoryjne dla ilnika małej mocy i porównano wyniki z klayczną metodą pomiarową. Abtract: Currently, it can be noticed the increaed ue o monitoring ytem o electric motor baed on microproceor ytem. Such ytem oten meaure the baic motor operating parameter uch a the input voltage and current or active and reactive input power. So ar the meaurement method o the above-mentioned parameter needed a relatively high-ample-rate ignal and a relatively high computing power to proce the acquired data. The paper preent a new method to meaure and calculate the load main parameter with the ue o parallel ampling method o current and voltage at only 8 Hz ample rate. The ued calculation ormula are alo relatively imple o it allow to apply them in imple microproceor ytem. The paper provide a theoretical bai o applied meauring and proceing method and appropriate microproceor block diagram o the ytem with the ue o microcontroller ATMega 18, a well a the algorithm o the ytem. The laboratory tet or the low-power motor wa perormed and the reult have been compared to the tandard meauring method. Słowa kluczowe: mazyny elektryczne, monitoring parametrów zailania, ytem pomiarowy, mikrokontroler Keyword: electrical machine, power upply parameter monitoring, meauring ytem, microcontroller 1. Wtęp Monitorowanie parametrów zailania, takich jak moc czynna, bierna, wartość kuteczna prądu, napięcia zailania jet ważną i użyteczną inormacją wykorzytywaną w terowaniu urządzeniami, jak i w protaniu wymogom jakości energii ytemu zailającego. W zczególności bardzo ważna jet minimalizacja mocy biernej w układach napędowych z ilnikami indukcyjnymi klatkowymi oraz jej ciągłe monitorowanie. Obecne toowane techniki pomiaru mocy czynnej, biernej oraz wartości kutecznej prądu i napięcia, oparte ą o cyrowe platormy pomiarowe wykorzytujące duże czętotliwości próbkowania ygnałów wejściowych oraz wymagają dużej liczby próbek przypadających na okre mierzonego ygnału. W technikach tych ma zatoowanie kryterium Nyquita, które wymaga co najmniej dwóch próbek ygnału wejściowego przypadających na okre tego ygnału mierzonego. Tak np. dla mierzonego ygnału inuoidalnego 50-cio hercowego, wg wpomnianego kryterium, trzeba używać czętotliwości próbkowania o wartości przynajmniej 100 Hz, a w praktyce wartość tej czętotliwości dochodzi nawet do kilku khz. Do wyznaczenia mocy i wartości kutecznych ygnału wejściowego używane ą ormuły cał-

10 Mazyny Elektryczne - Zezyty Problemowe Nr /016 (110) kowe, koztowne obliczeniowo, tzn. wymagające drożzych układów cyrowego przetwarzania np. proceorów. W artykule przedtawiono inny poób pomiaru i wyznaczenia mocy czynnej i biernej pobieranej przez ilnik zailany napięciem inuoidalnie zmiennym o czętotliwości 50 Hz oraz wartości kutecznej napięcia i prądu zailania, z czętotliwością próbkowania ygnału wynozącą zaledwie 8 Hz. Przy tak nikiej czętotliwości próbkowania ygnałów prądu i napięcia ( < = 50 Hz), nie jet wymagany zaawanowany proceor i układ pomiarowy, a jedynie proty układ pomiarowy z tanim mikroproceorem.. Metoda pomiaru mocy i wartości kutecznych napięcia i prądu Itota poobu pomiaru mocy pobieranej przez dwójnik, zailany napięciem inuoidalnie zmiennym o czętotliwości 50 Hz oraz wartości kutecznej napięcia i prądu tego dwójnika polega na tym [1] że, mierzy ię dwukrotnie wartości chwilowe napięcia i prądu zailającego dwójnik (w chwili t 1 a potem t ), uzykując pary wartości u 1 = u(t 1 ) oraz i 1 = i(t 1 ) dla pierwzego pomiaru i u = u(t ) oraz i = i(t ) dla drugiego pomiaru. Czętotliwość próbkowania wyznaczana jet ze wzoru: i wynoi ona: gdzie: π π = (N + 1) (1) = 4 () n + 1 czętotliwość ygnału badanego (liczba całkowita), czętotliwość próbkowania ygnału (liczba całkowita), n liczba całkowita. Dla ygnału inuoidalnego o czętotliwości = 50 Hz, czętotliwość próbkowania tego ygnału, w unkcji liczby całkowitej n, wynoi: 1 = 4 = 00 (3) n + 1 N + 1 Dla przebiegów o czętotliwości =50 Hz, czętość próbkowania, będąca liczbą całkowitą mniejzą od 50, jet równa =8 Hz lub =40 Hz przy n odpowiednio równym lub 5. Wybrana oczywiście zotaje mniejza czętotliwość próbkowania tj. =8 Hz. Wówcza moc czynną P wylicza ię ze wzoru: i( t) u(t) + i( t ) u (t ) P = 1 1 1 1 moc bierną Q wylicza ię ze wzoru: Q = ( i( t) u ( t ) i( t ) u( t) ) (4) 1 1 1 1 (5) Wartość kuteczną prądu I RMS wylicza ię ze wzoru: I RMS = i ( t) + i (t ) 1 1 (6) Wartość kuteczną napięcia U RMS wylicza ię ze wzoru: U RMS = u ( t) + u (t ) 1 1 (7) 3. Mikroproceorowy moduł pomiarowy mocy i wartości kutecznych napięcia i prądu Schemat blokowy mikroproceorowego układu pomiarowego wartości mocy czynnej P i biernej Q oraz wartości kutecznej prądu i napięcia dwójnika zailanego napięciem 50 Hz przedtawia Ry. 1. wejcie prądowe wejcie napieciowe I + W1 AC1 - PP1 U PP + W - SC EC1 EC AC wyświetlacz LCD mikrokontroler ATMega 18 moduł karty SD klawiatura Ry. 1. Schemat blokowy mikroproceorowego układu pomiaru mocy czynnej i biernej oraz wartości kutecznej napięcia i prądu dwójnika zailanego napięciem inuoidalnym 50 Hz W powyżzym chemacie blokowym wyróżniono: PP1 - pomiarowy przetwornik prądowy typu LEM HY5 i pomiarowy przetwornik napięcia PP typu LEM LV-5P. Oba przetworniki przetwarzają wejściowe y-

Mazyny Elektryczne - Zezyty Problemowe Nr /016 (110) 11 gnały na ygnał napięcia w zakreie +/-5 V, W1 i W - analogowe wzmacniacze pomiarowe, których zadaniem jet dopaowanie ygnałów wyjściowych z przetworników PP1 i PP na wartości wymagane na wejściach przetworników analogowo cyrowych, AC1 i AC przetworniki, które przetwarzają chwilowe wartości analogowych ygnałów wejściowych na odpowiadające im próbki cyrowe. Próbki te ą uzykane dzięki ygnałowi terującemu SC z mikrokontrolera, który rozpoczyna równoległą konwerję przetwarzania przetworników analogowo cyrowych AC1 i AC, MC - mikrokontroler ATMega 18, którego zadaniem jet generowanie, co 15 m ygnału SC tartu przetwarzania przetworników analogowo cyrowych, a po zakończeniu przetwarzania, dzięki ygnałom EC1 i EC, końca przetwarzania analogowo cyrowego przetworników, zapiuje parę chwilowych wartości próbek cyrowych, napięcia U i prądu I. Po odpowiednim przekalowaniu uzykanych wartości chwilowych zgodnie ze wzorami przedtawionymi w rozdziale niniejzej pracy, ą obliczane parametry mocy i wartości kuteczne ygnałów, wyświetlacz LCD wyświetlający na bieżąco wyniki pomiarów, moduł karty SD, do której ą zapiywane pozykane wartości ygnałów, klawiaturę numeryczną, której zadaniem jet wybór podtawowych unkcji ytemu. 3.1. Realizacja przętowa układu Realizację praktyczną opianej powyżej unkcjonalności pomiarowego ytemu mikroproceorowego wykonano w oparciu o moduł Pro- ATMega18 v.0 produkcji PPHU Adatronik [3]. Układ ten poiada wiele gotowych i przydatnych unkcji przętowych, które zotały wykorzytane w budowie opiywanego prototypu ytemu monitorującego. Z unkcji tych można wymienić: zabudowę mikrokontrolera typu ATMega18 w obudowie TQFP64 i czętotliwości taktowania 16 MHz wraz z układem jego zerowania po włączeniu napięcia zailania lub zerowania ręcznego oraz złączem typu ISP do programowania mikrokontrolera, wypoażenie portów mikrokontrolera w 10-tykowe złącza typu IDC, w których ygnały wejścia/wyjścia ą w takiej amej kolejności, dzięki czemu możliwe jet izyczne łączenie portów za pomocą przewodu taśmy z innymi układami, zabudowę driver a wraz z konwerterem poziomów napięć dla czytnika kart pamięci typu SD, 4-bitowe złącza do podłączenia wyświetlacza LCD oraz złącza zeregowego w tandardzie USB, zabudowany analogowy obwód wejściowy dla przetworników analogowo - cyrowych A/C, (cztery kanały pracujące w zakreach napiec wejściowych: +,5V, +/-,5V i +5V dla V re =+,5V) oraz iltr dolnoprzeputowy typu RC dla każdego wejścia analogowego, zabudowane źródło napięcia odnieienia dla przetworników A/C zbudowanym na układzie TL431, zabudowane diody LED ygnalizujące tany logiczne wybranych punktów modułu, zabudowany impulowy tabilizator napięcia +5V, zailany napięciem zewnętrznym 8 30V DC z gniazda typu,1 mm lub litwy zacikowej 5 mm wraz z zabezpieczeniem przed błędnym napięciem zailania i z ygnalizacyjną diodę LED obecności napięcia zailania oraz konwertera napięcia zailania +5V na -5V zbudowanym na układzie ICL7660 oraz tabilizator liniowy napięcia +3,3V, wraz z diodą LED ygnalizującą obecność napięcia tego zailania, wykonanie płyty modułu z dwuwartwowej płyty drukowanej o wymiarach 100 mm x 160 mm x 1,5 mm wraz z polem lutowniczym z ratrem 0,1 (,54 mm). Ze względu na wymóg równoległego, tzn. w tym amym czaie t [n], odczytu wartości chwilowych napięcia i prądu nie można było wykorzytać wewnętrznego przetwornika analogowo cyrowego A/C mikrokontrolera ze względu na to, że pracuje on w tzw. trybie zeregowym, co oznacza, że ygnały wejściowe ą przetwarzane ekwencyjnie z pewnym opóźnieniem. Dlatego też w polu lutowniczym modułu zabudowano (zalutowano) układ przetworników analogowo cyrowych, które zotały podłączone do magitral mikrokontrolera w taki poób, by tart przetwarzania analogowo cyrowego rozpoczął ię w tej amej chwili czaowej t [n], co jet wymagane w prezentowanym poobie pomiaru opianym w rozdziale.

1 Mazyny Elektryczne - Zezyty Problemowe Nr /016 (110) Na Ry. pokazano wykonany moduł mikroproceorowego ytemu pomiarowego mocy i wartości kutecznej prądu i napięcia. 3.. Oprogramowanie układu Oprogramowanie modułu pomiarowego wykonano w języku C. Oprogramowanie to działa zgodnie z przedtawionym algorytmem pokazanym na Ry. 3. Ry.. Mikroproceorowy ytem pomiarowy mocy i wartości kutecznej prądu i napięcia zrealizowany na bazie modułu Pro-ATMega18 v.0 START klawiz "wtecz" Inicjalizacja modułów: LCD, UART, ADC, timery 0 i 1 (Menu pomiaru) Naciśnięto klawiz? klawiz "" zapi pomiarów na kartę SD klawiz "1" (Menu) Naciśnięto klawiz? klawiz "" Tet na LCD klawiz "3" utawienia menu i podwietlania klawiz "wtecz" Nacinieto klawiz? Nacinieto klawiz? klawiz "wtecz" klawiz "1" włączenie przerwania timer 0 = 15 m zapianie utawień klawiz "zaznaczanie" Wyświetlanie wyników pomiaru na LCD NIE Naciśnięty klawiz "top"? TAK Ry. 3. Algorytm pracy ytemu pomiarowego Po włączeniu zailania i inicjalizacji układu na wyświetlaczu LCD ukazuje ię menu z 3-ma opcjami umożliwiającymi: tetowanie wyświetlacza, utawienia podświetlania menu, zapiie zgromadzonych danych pomiarowych i obliczonych wartości mocy, prądu i napięcia na kartę pamięci typu SD. W zależności od rodzaju wciśniętego klawiza na klawiaturze można przejść do pozczególnych unkcji ytemu. Po naciśnięciu klawiza, natępuje tetowanie wyświetlacza LCD. Po

Mazyny Elektryczne - Zezyty Problemowe Nr /016 (110) 13 przeprowadzeniu tetu można powrócić do menu głównego, lub nacikając klawiz 1 przejść do wykonywania pomiarów, a natępnie wykonaniu toownych obliczeń oraz wyświetleniu wyników na wyświetlaczu LCD. W proceie tym uaktywniona jet obługa przerwania wywoływanego co 15 m () ygnałem z timera 0. Tak więc, co 15 m będzie odświeżany wyświetlacz z wynikami obliczonych wartości z pomiarów. Za każdą iteracją przerwania wyniki bieżących pomiarów ą wpiywane do pamięci RAM mikrokontrolera. Powyżzy proce pomiaru, wyświetlenia oraz zapiu danych do pamięci RAM odbywa ię tak długo, aż nie zotanie wciśnięty klawiz top. Sytem przechodzi do głównego menu, z którego po wciśnięciu klawiza można zapiać dane pomiarowe i obliczone z pamięci RAM mikrokontrolera na kartę pamięci SD. Dane te można przetwarzać dalej np. na komputerze tacjonarnym, do którego zotaną przekopiowane przechowywane dane na karcie pamięci SD. PRZERWANIE timer 0 I1 := kanal 1 AC U1 := kanał AC I1 =: I1 * i U1 := U1 * u IRMS := SQRT(0,5 * (I1* I1 + I *I)) URMS := SQRT(0,5 * (U1* U1 + U * U)) biernej Q oraz wartości kutecznych prądu i napięcia. 4. Badania układu i wyniki pomiarów Podcza tetu układu przeprowadzono monitorowanie parametrów zailania ilnika indukcyjnego 3-azowego Sg 11M-4 o mocy 4 kw. Silnik podcza badań był zailany z ieci napięciem ymetrycznym 3 x 400V inuoidalnie zmiennym. Przeprowadzono badania dla dwóch różnych metod pomiarów podcza rozruchu ilnika oraz przy pracy w tanie utalonym. Przebiegi chwilowych wartości kutecznych mocy czynnej i biernej, prądu i napięcia zailania przedtawiono na Ry.5 do Ry.7. a r] w, [W M oce 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 000 1000 0 0 0.5 1 1.5.5 3 3.5 4 Cza [] P - Q - P - Q - Ry. 5. Przebieg mocy P i Q otrzymanych przy czętotliwości próbkowania mikrokontrolera =8 Hz i karty pomiarowej =10 khz P :- 0,5 * (I1 * U1 + I * U) Q := 0,5 * (I1 * U - I * U1) I := I1 U := U1 RETURN Ry. 4. Algorytm obługi przerwania od timera0 realizujący pomiar wartości chwilowych ygnałów i obliczeniu mocy, prądu i napięcia ] [V e ę ci N api 50 45 40 35 30 5 0 15 10 U - U - Na Ry. 4 przedtawiono algorytm obługi przerwania. Algorytm ten odczytuje z przetworników analogowo cyrowych chwilowe wartości mierzonego napięcia i prądu, a pozapinaniu ich w pamięci RAM i przekalowaniu zgodnie ze tałymi przetworników napięcia i prądu obliczane ą wg zaimplementowanych ormuł matematycznych podanych w rozdziale, a dotyczące wartości mocy czynnej P, mocy 05 00 0 0.5 1 1.5.5 3 3.5 4 Cza [] Ry. 6. Przebieg wartości kutecznej napięcia otrzymanego przy czętotliwości próbkowania mikrokontrolera =8 Hz i karty pomiarowej =10 khz

14 Mazyny Elektryczne - Zezyty Problemowe Nr /016 (110) ] [A P rąd 0 18 16 14 1 10 8 6 4 0 0 0.5 1 1.5.5 3 3.5 4 Cza [] I - I - Ry. 7. Przebieg wartości kutecznej prądu otrzymanego przy czętotliwości próbkowania mikrokontrolera =8 Hz i karty pomiarowej =10 khz Metodę klayczną pomiarów z użyciem karty pomiarowej NI USB 659 i przetworników pomiarowych LEM potraktowano jako wzorcową. Wymagała ona czętotliwości próbkowania znacznie wyżzych, niż przy zaproponowanej przez autorów drugiej metodzie z użyciem układu z mikrokontrolerem. Sygnały prądu i napięcia, przez układ pomiarowy z kartą pomiarową, próbkowano z czętotliwością 10 khz. W alternatywnej metodzie pomiaru ygnały prądu i napięcia próbkowano z czętotliwością, a otrzymane wyniki przebiegu mocy czynnej P i biernej Q nie różnią ię w poób itotny od wartości uzykanych metodą dokładną - wzorcową. Do uzykania tych próbek użyto mikroproceorowego modułu pomiarowego. Należy podkreślić, że monitorowano jedną azę ilnika, gdyż ilnik pracował przy ymetrycznym zailaniu napięciem 3-azowym o kolejności zgodnej. Założono, że do monitorowania poprawności zailania łużą inne urządzenia, takie jak: moduły zabezpieczeń zwarciowych, detektory kolejności i zaniku azy. Zaproponowane rozwiązanie dla pomiarów w jednej azie bez znacznie więkzych koztów można rozbudować do pomiarów parametrów w pozotałych azach. 5. Wnioki Metodę próbkowania 8-hertzowego można toować z powodzeniem do monitorowania wolnozmiennych obciążeń mazyn i urządzeń elektrycznych, a w zczególności w utalonym tanie pracy. Uzykane inormacje o mocy czynnej i biernej mazyny, czy urządzenia oraz o wartościach kutecznych prądu i napięcia mogą być użyte do terowania mocą czynną i/lub do kompenacji mocy biernej tego urządzenia w ytuacji, kiedy podlegają one powolnym zmianom. Zaletą tego typu metody jet to, że toując tounkowo niedrogie mikrokontrolery (wypoażone w co najmniej dwa wejścia analogowe) można terować mazyną lub urządzeniem i jednocześnie mierzyć ich moce bez potrzeby wprowadzania dodatkowych drogich modułów pomiarowych. 6. Literatura [1]. Jaraczewki M., Mielnik R.: Spoób pomiaru parametrów mocy pobieranej przez dwójnik, zailany napięciem inuoidalnie zmiennym o czętotliwości 50 Hz oraz wartości kutecznej napięcia i prądu tego dwójnika (metoda próbkowania równoległego), Zgłozenie patentowe P.415108. []. Jaraczewki M., Mielnik R.: Spoób pomiaru parametrów mocy pobieranej przez dwójnik, zailany napięciem inuoidalnie zmiennym o czętotliwości 50 Hz oraz wartości kutecznej napięcia i prądu tego dwójnika (metoda próbkowania zeregowego), Zgłozenie patentowe P.415109. [3] www.adatronik.com.pl. Autorzy dr inż. Marcin Jaraczewki Politechnika Krakowka, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Intytut Elektrotechniki i Inormatyki ul. Warzawka 4, 31-155 Kraków e-mail: jaracz@pk.edu.pl dr inż. Ryzard Mielnik dr inż. Maciej Sułowicz Politechnika Krakowka, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Intytut Elektromechanicznych Przemian Energii ul. Warzawka 4, 31-155 Kraków e-mail:rmiel@pk.edu.pl; mulowicz@pk.edu.pl