Precisie wisselstroomkalibrator

Genereert ook harmonischen

Het kalibreren van AC-meetapparatuur vraagt om een kallibrator die natuurlijk wisselspanning en -stroom kan leveren met waarden die nauwkeurig zijn in te stellen. Maar een dergelijk apparaat moet meer kunnen. Fase en powerfactor zijn ook belangrijk en wie power quality analyzers wil kalibreren moet ook harmonischen kunnen instellen. De nieuwe LS3300 van Yokogawa kan dit allemaal.

Een uitgebreide kalibrator die ook harmonischen op kan wekken, is een kostbaar apparaat. De LS3300 (afbeelding 1) laat echter zien dat kostbaar relatief is. Onlangs kondigde Yokogawa aan dat de LS3300 precisie-wisselstroomkalibrator nu wordt geleverd met als extra optie het genereren van harmonischen voor betrouwbare en uitgebreide kalibratie van vermogensmeters. Deze nieuwe functionaliteit van de LS3300 versterkt de positie van dit instrument als de optimale oplossing voor kosteneffectieve en nauwkeurige wisselstroomkalibratie in een breed scala aan toepassingen.

Ontwikkelingsachtergrond

In een ideale wereld genereren wisselstroombronnen perfecte sinusgolven, maar werkelijke spannings- en stroomgolfvormen vertonen helaas vervorming. Een zuivere sinusgolf bestaat uitsluitend uit een grondfrequentie (bijv. 50/60 Hz), terwijl een vervormde golfvorm ook harmonische componenten bevat. Deze harmonischen kunnen de netkwaliteit aantasten, wat leidt tot nadelige effecten zoals oververhitting, storingen, verminderde efficiëntie en levensduur. Om deze reden definiëren diverse wetten, voorschriften en richtlijnen acceptabele niveaus van harmonischen die door apparatuur en apparaten worden uitgezonden.

Om te beoordelen of een vermogensanalysator harmonischen nauwkeurig kan meten, moet een gecontroleerd spannings- of stroomsignaal met een nauwkeurig gedefinieerde harmonische inhoud worden gegenereerd. Dit maakt het mogelijk om de prestaties van de analysator te verifiëren aan de hand van een traceerbare referentie. Hetzelfde principe geldt voor vermogensanalysatoren (PQA’s), die ook kalibratiesignalen met bekende harmonische niveaus vereisen.

Hoogwaardige vermogenskalibrators kunnen deze harmonischen genereren om realistische omstandigheden te simuleren en maken nauwkeurige tests en kalibraties van power quality analyzers mogelijk. Ze zijn echter kostbaar en complex in gebruik. Eenvoudige kalibrators en wisselstroomvoedingen zijn geschikt voor het testen van de grondfrequentie (bijv. 50/60 Hz), maar bieden geen traceerbare referentie met nauwkeurige harmonische inhoud. Dit vereist een praktische, gebruiksvriendelijke en liefst kosteneffectieve oplossing die betrouwbare AC-golfvormen met harmonische inhoud nauwkeurig kan genereren.

De LS3300

De basisuitvoering van de LS3300 is een veelzijdig instrument dat stabiele en nauwkeurige outputs levert van spanning, stroom en fase, waardoor meer diverse meetapparaten met één compact instrument kunnen worden gekalibreerd. Voor driefase-tests kan hij worden gesynchroniseerd met andere units maar ook is het mogelijk om tot drie units parallel te schakelen voor hogere uitgangsstromen (max 180 A), waardoor het scala aan te kalibreren producten volgens diverse normen, waaronder de IEC, verder wordt uitgebreid.

Een LS3300 kan spanning en stroom met één frequentie genereren waarbij fase en powerfactor ingesteld kunnen worden om deze parameters ook te kunnen kalibreren. Wat niet met de basisversie kan, is het genereren van harmonischen. Daar is nu een aangepaste LS3300 voor nodig. Hierin zit de hardware en de benodigde software om per meting één harmonische in te kunnen stellen. Hierbij bent u vrij om niveau en fase zelf te bepalen, iets dat andere kalibrators vaak niet kunnen. Die bieden een blokgolf of een driehoekgolf aan en zijn de harmonischen daarmee vastgelegd in de golfvorm. Bij de LS3300 is dit niet het geval. Daar is de harmonischen geheel vrij in te stellen.

Bij de LS3300 betekent dit wel dat voor metingen waarbij meerdere harmonischen gecontroleerd moeten worden, elke harmonische apart ingesteld moet worden en er dus apart gemeten moet worden. Wie dus het gedrag van een power quality analyzers tot de 13e harmonische wil weten, moet dus 13 aparte metingen verrichten.

De standaard LS3300 bestrijkt het frequentiebereik van 40 Hz tot 1,2 kHz. Hiermee is hij niet alleen geschikt voor meetapparatuur die bedoeld is voor metingen aan de netspanning van 50 of 60 Hz, maar kan hij ook gebruikt worden voor kalibratie van meetapparatuur voor o.a. boten, vliegtuigen en treinen. En ook hier kan met de optionele harmonischengenerator extra signalen toegevoegd worden om harmonischen te simuleren (afbeelding 2).

De harmonische signalen worden op het basissignaal gesuperponeerd zonder de fundamentele nauwkeurigheid te verminderen. Afhankelijk van de configuratie kan dit tot de 51e harmonische met gecontroleerde fase, amplitude en frequentie. Binnenkort, wanneer de nieuwe update van de Yokogawa’s kalibratie-automatiseringssoftware klaar is, kunt u zelfs uw gehele set meting vanuit dit platform uitvoeren. Deze automatiseringsondersteuning versnelt kalibratietaken, vermindert menselijke fouten en garandeert consistentie.

Belangrijkste kenmerken

De hoge stabiliteit en nauwkeurigheid, levert betrouwbare kalibratiesignalen, herleidbaar naar nationale normen. Daarbij heeft hij een breed uitgangsbereik en dekt de typische spannings-/stroombereiken die vereist zijn voor industriële vermogensmeters. Hij heeft twee aparte uitgangen voor spanning en stroom. Dat wil zeggen dat u de kalibrator niet als voeding kunt gebruiken met zelf in te stellen netvervuiling. Daarvoor dient toch echt een ander apparaat voor gebruikt te worden.

De compacte vormfactor is ruimtebesparend in kalibratielaboratoria of mobiele opstellingen. Met afmetingen van slechts 426 (W) × 132 (H) × 450 (D) mm past hij probleemloos in uw meetopstelling. Zelfs als u drie exemplaren nodig hebt, dan past dat prima in een rack (afbeelding 3).