注冊電氣工程師《供配電》知識點總結

注冊電氣工程師《供配電》知識點總結

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　　現代傳感器在原理與結構上千差萬別，如何根據具體的測量目的、測量對象以及測量環境合理地選用傳感器，是在進行某個量的測量時首先要解決的問題。當傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設備也就可以確定了。測量結果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。

　　1)根據測量對象與測量環境確定傳感器的類型

　　要進行—個具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大小;被測位置對傳感器體積的要求;測量方式為接觸式還是非接觸式;信號的引出方法，有線或是非接觸測量;傳感器的來源，國產還是進口，價格能否承受，還是自行研制。

　　在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標。

　　2)靈敏度的選擇

　　通常，在傳感器的線性范圍內，希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應具有較高的信噪比，盡量減少從外界引入的干擾信號。

　　傳感器的靈敏度是有方向性的。當被測量是單向量，而且對其方向性要求較高，則應選擇其他方向靈敏度小的傳感器;如果被測量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。

　　3)頻率響應特性

　　傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內保持不失真的測量條件，實際上傳感器的響應總有—定延遲，希望延遲時間越短越好。

　　傳感器的頻率響應高，可測的信號頻率范圍就寬，而由于受到結構特性的影響，機械系統的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。在動態測量中，應根據信號的特點(穩態、瞬態、隨機等)響應特性，以免產生過火的誤差

　　4)線性范圍

　　傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時，當傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。

　　但實際上，任何傳感器都不能保證絕對的線性，其線性度也是相對的。當所要求測量精度比較低時，在一定的范圍內，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會給測量帶來極大的方便。

　　5)穩定性

　　傳感器使用一段時間后，其性能保持不變化的能力稱為穩定性。影響傳感器長期穩定性的因素除傳感器本身結構外，主要是傳感器的使用環境。因此，要使傳感器具有良好的穩定性，傳感器必須要有較強的環境適應能力。

　　在選擇傳感器之前，應對其使用環境進行調查，并根據具體的使用環境選擇合適的傳感器，或采取適當的措施，減小環境的影響。

　　傳感器的穩定性有定量指標，在超過使用期后，在使用前應重新進行標定，以確定傳感器的性能是否發生變化。

　　在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標定的場合，所選用的傳感器穩定性要求更嚴格，要能夠經受住長時間的考驗。

　　6)精度

　　精度是傳感器的一個重要的性能指標，它是關系到整個測量系統測量精度的一個重要環節。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個測量系統的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。

　　如果測量目的是定性分析的，選用重復精度高的傳感器即可，不宜選用絕對量值精度高的;如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。

　　對某些特殊使用場合，無法選到合適的傳感器，則需自行設計制造傳感器。自制傳感器的性能應滿足使用要求。

　　電源質量的技術指標

　　衡量電源質量的技術指標主要包括：電壓波動、頻率波動、諧波和三相不平衡等。眾所周知，供電電源質量會受到多種因素的影響，如負荷的變化、大量非線性負載的使用、高次諧波的影響、功率因數補償電容的投入和切斷、雷電和人為故障、公共設施等都會影響電源的品質，從而降低供電電源的質量。

　　1.1電壓波動

　　理想電源電壓正弦波的波形是連續、光滑、沒有畸變的，其幅值和頻率是穩定的。當負荷發生變化時，負荷出現較大的增加時，特別是附近有大型設備處于啟動時，使得供電電源正弦波的幅值受到影響，產生低電壓。當供電電源電壓波動超過允許范圍時，就會使計算機和精密的電子設備運算出現錯誤，甚至會使計算機的停電檢測電路誤認為停電，而發生停電處理信號，影響計算機的正常工作。一般計算機允許電壓波動范圍為：ac380v、220v±5%。計算機在電壓降低至額定電壓的70%時，計算機就視為中斷。為此，《電子計算機機房設計規范》gb50174-93對電壓波動明確規定，將電壓波動分為a、b、c三級。

　　電壓波動等級表1

　　電壓等級a級b級c級

　　波動范圍±2%±5%+7%～-13%

　　1.2頻率波動

　　供電電源頻率波動主要由于電網超負荷運行而引起發電機轉速的變化所致。而計算機的外部設備大多采用同步電動機，一般計算機頻率允許波動范圍為50hz±1%.當供電電源頻率波動超過允許范圍時，會使計算機存儲的頻率發生變化而產生錯誤，甚至會產生丟失等。《規范》對頻率波動明確規定，將頻率波動分為a、b、c三級。

　　頻率波動等級表2

　　頻率等級a級b級c級

　　波動范圍±0.2%±5%+7%～-13%

　　1.3波動失真

　　產生電源電壓波形失真的主要原因是由于電網中非線性負載，特別是一些大功率的可控整流裝置的存在會對供電電源的電壓波形產生烴，還會使計算機的相對控制部分產生不利的影響;這種波形畸變，還會使計算機直流電源回路中的濾波電容上的電流明顯增大，電容器發熱;還由于鋸狀波形的出現，會使計算機的停電檢測電路誤認為停電，而發出停電處理信號，影響計算機的正常工作。衡量波形失真的技術指標是波形失真率，即用電設備輸入端交流電壓所有高次諧波之和與基波有效值之比的百分數。《規范》對波形失真率規定分為a、b、c三級

　　波形失真率等級表3

　　波形失真等級a級b級c級

　　失真率3-55-88-10

　　1.4瞬變浪涌和瞬變下跌

　　瞬變浪涌是指正弦波在工頻一周或幾周范圍內，電源電壓正弦波幅值快速增加。瞬變浪涌一般用最大瞬變率表示。瞬變下跌，又稱凹口，它是指正弦波在工頻一周或幾周范圍內，電源電壓正弦波幅值快速下降。瞬變下跌一般用最大瞬變下跌率表示。瞬變浪涌和瞬變下跌，瞬間內電壓幅值快速增加或減小會對計算機系統形成干擾，導致其運算錯誤或者破壞存儲的數據和程序。目前，國內未對瞬變大瞬變率：≤20%;恢復過程中降至15%以內，為50ms;然后降至6%以內，為0.5s。允許最大瞬變下跌率：≤30%;恢復到-20%以內，為50ms;恢復到-13.3%以內，為0.5s。

　　1.5瞬變脈沖

　　瞬變脈沖，又稱尖峰或者電壓閃變，是指在小于電網半個周期的時間內電網理想正弦波上疊加的窄脈沖。引起瞬變脈沖的原因很多，一般主要由以下幾方面：

　　1.5.1內部過電壓

　　即在電力系統的內部，由于重負荷、感性負荷、補償電容的投入和切除，開關和保險裝置的操作以及短路故障的發生，都會使系統參數發生變化，引起電力系統的內部電磁能量的轉化和傳遞，在系統中出現過電壓。據統計，在整個瞬變脈沖事故中因內部過電壓造成的占有80%。

　　1.5.2雷電

　　在雷電中心1.5km～2km范圍內都可能產生危險過電壓，損壞電路上的設備。當雷擊輸電線或雷閃電發生在線路附近時，通過直接或間接耦合方式雷閃放電形成暫態過電壓將以流動波形式沿線路傳播，危及設備安全。據統計，在整個瞬變脈沖事故中因雷擊產生過電壓造成的約占18%左右。

　　計算機和精密儀器設備的信號電壓很低，一般只有10v左右，所以對閃電脈沖過電壓極為敏感，極易受閃電脈沖過電壓的干擾和損壞。一般電氣設備允許的閃電脈沖電壓為6，000v，而計算機和精密儀器設備估計在幾十伏到幾百伏就會受到損壞。

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