Термопреобразователи: медные ТСМ, платиновые ТСП || ГК «Теплоприбор»

ДТСхх5 термосопротивления с коммутационной головкой EXIA

ВЫБРАТЬ И ЗАКАЗАТЬ

Термопреобразователи во взрывозащищенном исполнении в отличие от датчиков в общепромышленном исполнении применяются для измерения температуры взрывоопасных смесей газов, паров, а также легковоспламеняющихся и взрывчатых веществ. По техническим характеристикам схожи с термосопротивлениями в общепромышленном исполнении, но содержат в конце маркировки обозначение искробезопасной цепи: «Ех-ТХ», где вместо Х указывается температурный класс в маркировке взрывозащиты. 

Искробезопасная цепь Ex i. Датчики с маркировкой 0Ех ia IIC T1…Т6 Ga Х

Искробезопасная электрическая цепь – это цепь, в которой разряды или термические воздействия, возникающие в нормальном или аварийном режиме работы электрооборудования, не вызывают воспламенения взрывоопасной смеси. Датчики температуры ОВЕН имеют уровень искрозащиты Ex ia (особо взрывобезопасный), что сохраняет условия безопасности даже в случае одновременных и независимых повреждений.

Взрывозащищенность датчика обеспечивается следующими средствами:

• выполнение конструкции датчика в соответствии с требованиями ГОСТ Р МЭК 60079-11-2010;
• ограничение максимального тока Ii и максимального напряжения Ui в цепях датчика до искробезопасных значений;
• ограничение емкости Ci конденсаторов, содержащихся в электрических цепях датчика, и суммарной величины индуктивности Li.

Ограничение тока и напряжения в цепях датчика до искробезопасных значений достигается за счет обязательного подключения датчика через барьер искрозащиты (рекомендуется ОВЕН ИСКРА–ТС.02), имеющий вид взрывозащиты выходных цепей «искробезопасная электрическая цепь» с уровнем «ia» для взрывоопасных смесей подгруппы IIC по ГОСТ Р МЭК 60079-11-2010 (маркировка [Ex ia] IIC). 

Расшифровка маркировки взрывозащиты датчиков температуры ОВЕН

0Ех ia IIC T1…Т6 Ga Х

0	Датчики относятся к категории особо взрывобезопасного оборудования
Ех	Знак соответствия стандартам взрывозащиты
ia	Вид взрывозащиты – искробезопасная цепь, уровень «ia» (наивысший)
IIC	Группа позволяет использовать датчик в наиболее взрывоопасных нерудничных средах (например, водород, ацетилен)
Т1…Т6	Датчик может использоваться в температурных классах Т1…Т6, указанных в таблице
Ga	Уровень взрывозащиты датчика – «очень высокий», применены дополнительные средства взрывозащиты
Х	Особые условия эксплуатации датчиков

Температурный класс в маркировке взрывозащиты 

Температура окружающей и контролируемой среды, не более	425 °С	275 °С	195 °С	130 °С	95 °С	80 °С

Особые условия эксплуатации датчиков (знак Х в конце маркировки)

• Подключение датчика к внешним цепям должно производиться через сертифицированные барьеры искробезопасности.
• Установка, подключение, эксплуатация, тех. обслуживание и отключение датчика должно производиться в соответствии с технической документацией производителя.
• Температурный класс в маркировке взрывозащиты термопреобразователей выбирается исходя из максимальной температуры окружающей среды и максимальной температуры контролируемой среды в соответствии с таблицей.

Термопреобразователи сопротивления ТС-Б

Назначение и принцип действия

Термопреобразователи сопротивления ТС-Б предназначены для измерения температуры твердых, сыпучих, жидких и газообразных сред в различных отраслях промышленности.             

Термопреобразователи сопротивления выпускаются в двух модификациях:

    — ТС-Б  – Термопреобразователи сопротивления, имеющие выходную характеристику, соответствующую номинальной статической характеристике преобразования (НСХ)

Pt100, Pt500, Pt1000, 50П, 100П, 500П, 50М, 100М.

     — ТС-Б-У – Термопреобразователи сопротивления с унифицированным выходным сигналом постоянного тока (4-20) мА, (0-5) мА; цифровым протоколом HART, совмещенный с унифицированным выходным сигналом.

Принцип действия ТС-Б основан на изменении сопротивления чувствительного элемента в зависимости от температуры.

Принцип действия ТС-Б-У основан на преобразовании сигнала первичного преобразователя температуры в унифицированный выходной сигнал постоянного тока (4-20)мА либо (0-5) мА и передачи преобразованного сигнала, посредством HART протокола, на устройство, поддерживающее данный протокол (в случае исполнения с HART протоколом) с помощью преобразователя измерительного. В качестве первичных преобразователей температуры в ТС-Б-У применяются ТС-Б. Преобразователь измерительный (ПИ) вмонтирован в клеммную голову ТС-Б-У.

ТС-Б-У имеют линейную или нелинейную (корнеизвлекающую), возрастающую или убывающую зависимость выходного сигнала от температуры.

ТC-Б-У могут иметь встроенный индикатор, на котором отображаются символы соответствующие определенным режимам настроек или величина входного параметра в цифровом виде в установленных при настройке единицах измерения, или величина выходного сигнала в процентном соотношении от диапазона измерения.

ТС-Б классифицированы по типу чувствительного элемента (ЧЭ) в соответствии с ГОСТ 6651 следующим образом:

          — платиновые — изготавливаются с ЧЭ из платины;

          — медные — изготавливаются с ЧЭ из меди.

 

Средний срок службы, гарантийный срок эксплуатации, межповерочный интервал

                      Термопреобразователи сопротивления ТС-Б (платиновые)

Температура применения,°С	Группа условий эксплуат.	Средний срок службы, лет	Условия эксплуатации
св. – 50 до + 300 включ	I	12	от -50 °С до +85 °С
от – 196 до – 50 включ.	II	6
св. 300 до 660 включ.

                             Термопреобразователи сопротивления ТС-Б (медные)

Температура применения,°С	Группа условий эксплуат .	Средний срок службы, лет	Условия эксплуатации
св. – 180 до + 200 включ.	II	6	от -50 °С до +85 °С

             Термопреобразователи сопротивления с унифицированным сигналом ТС-Б-У

Температура применения,°С	Группа условий эксплуат.	Средний срок службы, лет	Условия эксплуатации
св. – 50 до + 300 включ	I	12	от -50 °С до +85 °С для датчиков с жидкокристаллическим индикатором от -40 °С до +70 °С
от – 196 до – 50 включ.	II	6
св. 300 до 660 включ.
ТС-Б, ТС-Б-У демонтаж, которых осуществить по техническим причинам невозможно, подвергаются только первичной поверке при вводе в эксплуатацию

 

 

Термопреобразователи сопротивления 90.2820

Термопреобразователи сопротивления 90.2820 предназначены для измерения температуры поверхности твердых тел и газообразных сред в технологических процессах. Применяются для измерения температуры поверхности обогреваемых труб и окружающего воздуха. Представлены в различных исполнения, в том числе по виду взрывозащиты.

Принцип действия термопреобразователей основан на зависимости сопротивления тонкопленочного платинового термочувствительного элемента от температуры воздействующей на него среды, с последующим непрерывным преобразованием значения сопротивления в унифицированный токовый сигнал 4.

..20 mA при помощи аналогового измерительного преобразователя. Унифицированный выходной сигнал в указанном диапазоне прямо пропорционален измеряемой температуре.

Гибкий выносной измерительный зонд в соответствующем исполнении выполнен в защитной металлической оболочке из нержавеющей стали по специальной технологии, благодаря которой вся часть от клеммной головки до измерительного зонда обладает гибкостью, не значительно отличающейся от аналогов с применением кабеля без оболочки. Также выносной измерительный зонд фиксируется в заданной при монтаже форме и не требует дополнительной защиты от механических повреждений, например, при вводе под теплоизоляцию или при креплении к несущей конструкции.

---

Типы клеммных головок

---

Варианты монтажа

На примере изображен монтаж термопреобразователей с клеммной головкой 1Ex d [ia] IIC T1…T6X. Монтаж термопреобразователей с клеммной головкой 0Ex [ia] IIC T1…T6X полностью аналогичен.

---

Информация для заказа

1. Обозначение термопреобразователя сопротивления
2. Кодировка опций
3. Вид исполнения 1Ex d [ia] IIC T1…T6X (отсутствие данной группы цифр обозначает вид исполнения 0Ex [ia] IIC T1…T6X)
4. Кодировка опций
5. Уникальный код конструктивного исполнения термопреобразователя (см. таблицу технических характеристик)
6. Диапазон измерения −50…+600 °C только для кодов исполнения «2xxx». Для стандартного диапазона измерения −50…+200 °C символы отсутствуют.
7. C — температура эксплуатации от −60 °C до +55 °C

Примечания:

• подчеркнутые значения кодировки являются статичными и всегда присутствуют в коде любого исполнения.
• кодировка «C» (температуры эксплуатации от −60 °C) подразумевает собой также диапазон измерения от −60 °C вместо стандартного от −50 °C.

---

Дополнительные изделия (заказываются отдельно)

1. Устройство ввода под теплоизоляцию УВК.0200
2. Кронштейн ПЛ.РТВ 0606-10
3. Ввод герметичный гибкий ВГГ

Характеристики

Термопреобразователи с унифицированым выходным сигналом

Термопреобразователи с унифицированным выходным сигналом ТУС ТАДУ 405200.025 (далее – термопреобразователи, ТУС) предназначены для непрерывного измерения и преобразования в унифицированный токовый сигнал  температуры газов,  паров, жидкостей и твердых тел при работе  в автоматизированных и автоматических системах контроля, регулирования и управления технологическими процессами в промышленности, энергетике и, в частности, на атомных электростанциях  с  реакторами типов ВВЭР, РБМК, БН. Термопреобразователи  при эксплуатации на АЭС могут быть установлены как в зоне свободного так и  ограниченного доступа.

Термопреобразователи, применяемые на АЭС, соответствуют классам безопасности 3 или 4 по НП-001-15  «Общие положения обеспечения  безопасности атомных станций».

Термопреобразователи с унифицированным выходным сигналом состоят из сборки первичного преобразователя температуры (далее – ПП)  с головкой и измерительного преобразователя аналоговых сигналов (нормирующего усилителя, далее – НУ), установленного непосредственно в головку.
 В качестве первичного преобразователя температуры (ПП)  используются термоэлектрические преобразователи (ТП) типов КТК(L)-01;-02 (ТАДУ 405220.002ТУ), КТК(L)-03 (ТАДУ 405220.003ТУ) или термопреобразователи сопротивления (ТС) типов СП(М)-01, СП(М)-02 (ТАДУ 405210.001ТУ).
В качестве НУ используются преобразователи аналоговых сигналов измерительные: напряжение – ток или сопротивление – ток, установленные в головке преобразователя (см. Рис. 3.1.а). Для термопреобразователей с НУ проводится  поверка , межповерочный интервал два года.

По требованию Заказчика может проводиться калибровка с точностью ± 0,2 ºC.

 

                                   Рабочий диапазон измеряемых температур, °С

Основные характеристики  и условия эксплуатации

термопреобразователей ТУС

                  

 Время установления выходного сигнала

 Условное обозначение термопреобразователя с унифицированным выходным сигналом  в КД и при заказе

1  Наименование

2  Обозначение сборки первичного преобразователя температуры  (СБ210 –сборки с ТС или СБ220 – сборки с ТП)

3  Тип и обозначение НСХ первичного преобразователя температуры

    (по ТАДУ 405210. 001ТУ или по ТАДУ 405220.002ТУ)

4  Тип измерительного спая первичного преобразователя (указывается только для СБ220)

5  Длина монтажной части, L, м

6  Тип и конструктивное исполнение коммутационной головки

7  Длина защитного чехла коммутационной головки, h, м,

8  Диапазон выходного сигнала* (от 4 до 20 мА), обозначение НУ420)

9  Диапазон рабочих температур, °С (см. таблицу 3)

10  Обозначение ТУ

11  Класс безопасности (при поставке на АЭС)

12  Дополнительные точки калибровки (по требованию Заказчика)

Пример записи  в КД и при заказе:

 Пример 1  Термопреобразователь с унифицированным выходным  сигналом ТУС, состоящий из термопреобразователя сопротивления СМ-01, с НСХ  100М, с монтажной длиной L=0,1 м; в сборе с головкой клеммной исполнения 03 и длиной защитного чехла головки h=0,16 м; диапазон рабочих температур от 0 до +150°С; выходной сигнал от 4  до 20 мА; класс безопасности 3Н; с дополнительными точками поверки: +80, +120°С.

Термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом ТУС

«ТУС СБ210/ СМ-01-100М-0,1/ГК 03-0,16/НУ420  0…+150°С
ТАДУ 405200.025ТУ 3Н,  +80, +120°С»

Термопреобразователи, термопары, термосопротвиления в Ростове и Юге РФ

Датчики температуры. Термопреобразователи, термопары, термосопротивления

Принципы работы датчиков температуры,.термопреобразователей, термопар, термосопротивлений

Принцип действия термоэлектрических преобразователей (термопар) основан на возникновении термоэлектродвижущей силы (термоЭДС) в месте соединения двух проводников с разными термоэлектрическими свойствами. Значение термоЭДС зависит от разности температур спая и холодных концов термопары. В качестве материала термоэлектродов применяются специализированные сплавы, наиболее распространенными являются хромельалюмель (ХА) и хромель-копель (ХК). Для измерения высоких температур наиболее часто применяется термопара с термоэлектродами из чистой платины и сплава платины с 10 ͢ родия (ПП), нихросил-нисил (НН).

Типы датчиков температуры,.термопреобразователей, термопар, термосопротивлений

В данном разделе каталога представлен весь спектр термопреобразователей (датчиков температуры), а также защитной арматуры для них. Термопреобразователи применяются для непрерывного измерения температур в различных отраслях промышленности.

Принцип действия термопреобразователей сопротивления основан на свойстве проводника менять электрическое сопротивление пропорционально изменению температуры окружающей среды (ГОСТ Р 6651-2009). Конструктивно такие термопреобразователи выполняются в виде катушки из тонкой медной или платиновой проволоки на каркасе из изоляционного материала или используются тонкопленочные чувствительные элементы, заключенные в защитную гильзу.

Термосопротивления

В последнее время платиновые термосопро­тивления активно начали вытеснять медные и термопары. Связано это с появлением на рынке недорогих платиновых плёночных термочув­ствительных элементов, которые в отличие от
медных являются более стабильными и рабо­тают в более широком диапазоне температур. А по сравнению с термопарами — обеспечи­вают более высокую точность измерения и нетребуют использования дорогого кабеля. Однако в России медные термометры до сих пор находят широкое при­менение. Одно из основных преимуществ меди — это очень хорошая линейная зависимость её сопротивления от температуры в диапазоне от -50 до +200 °С и более высокая чем у платины чувствительность. Свыше 200 °С медь начинает очень быстро окисляться на воздухе, поэтому обычно верхний предел измерения для медных термосопротивлений устанавливается до 180 °С. При производстве используется проволока диаметром от 30 до 80 мкм. При дальнейшем уменьшении диаметра стоимость проволоки резко возрастает, а изготовление термосопро­тивления с заданными параметрами становится проблематичным.

Монтаж термосопротивления

При монтаже датчика температуры нужно максимально увеличить его тепловой контакт с контролируемой средой и одновременно уменьшить отток тепла от места подключе­ния. Необходимо помнить, что чувствительный элемент имеет конечную длину, поэтому глу­бина погружения датчика должна быть как минимум на несколько диаметров зонда больше, чем длина 43. При монтаже датчиков контроля поверхности очень важно место соединения предварительно смазать каким-либо вязким веществом. Также важно обеспечить тепловой контакт кабеля с контролируемым объектом, чтобы минимизировать отвод тепла от 43 датчика по кабелю.

Термопара

Термопа́ра (термоэлектрический преобразователь) — устройство, применяемое в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики. Применяется, в основном, для измерения температуры.
Международный стандарт на термопары МЭК 60584 (п.2.2) дает следующее определение термопары: Термопара — пара проводников из различных материалов, соединенных на одном конце и формирующих часть устройства, использующего термоэлектрический эффект для измерения температуры.

По сравнению с термометрами сопротивления термопары обладают рядом очень больших преимуществ и таких же больших недостатков. По большому счёту эти два класса приборов очень органично дополняют друг друга. И
задача киповца — определить, какой датчик температуры ему нужен для той или иной задачи. Технические требования, классификация, методы испытаний преобразователей термоэлектрических приведены в ГОСТ 6616-94.
Номинальные статические характеристики приведены в ГОСТ Р 8.585-2001. Термопары имеют очень большой диапазон рабочих температур. При этом чем больше максимальная рабочая температура термопары, тем меньше её чувствительность. С этим фактом связан большой ассортимент применя­емых термопар. При помощи термопар можно измерять температуру очень маленьких объек­тов. Для этого достаточно сварить между собой две термоэлектродные проволоки маленького диаметра. Естественно, что такая термопара имеет и очень незначительную инерционность. Термопара из недрагоценных металлов малой длины дешевле термосопротивления.

Термопара. Выбор типа

Для использования в диапазоне до +200 °С лучше применять платиновые или медные термосопротивления. В случае контроля тем­пературы очень небольшого объекта малой теплоёмкости можно использовать термопару медь-константан, которая замечательна тем, что очень легко сваривается над поверхно­стью раствора медного купороса, имеет самую высокую чувствительность и очень низкую стоимость. Для диапазона до +800 °С в России
используется термопара хромель-копель XK(L). Данные термопары имеют очень высокую чув­ствительность в широком диапазоне начиная от -200 °С. В других странах данный тип термо­пары не применяется. Самыми популярными в промышленности являются термопары типа ХА(К) хромель-алюмелевые. Теоретический диапазон их использования составляет от -200 до +1300 °С. Термопары типа К замечательны хорошей линейностью характеристики от 0 до 1000 °С.

Подключение термопар

Требования к проводам для подключения термопар установлены в стандарте МЭК 60584-3.
Следующие основные рекомендации позволяют повысить точность измерительной системы, включающей термопарный датчик:

• Миниатюрную термопару из очень тонкой проволоки следует подключать только с использованием удлинительных проводов большего диаметра;
• Не допускать по возможности механических натяжений и вибраций термопарной проволоки;
• При использовании длинных удлинительных проводов, во избежание наводок, следует соединить экран провода с экраном вольтметра и тщательно перекручивать провода;
• По возможности избегать резких температурных градиентов по длине термопары;
• Материал защитного чехла не должен загрязнять электроды термопары во всем рабочем диапазоне температур и должен обеспечить надежную защиту термопарной проволоки при работе во вредных условиях;
• Использовать удлинительные провода в их рабочем диапазоне и при минимальных градиентах температур;
• Для дополнительного контроля и диагностики измерений температуры применяют специальные термопары с четырьмя термоэлектродами, которые позволяют проводить дополнительные измерения сопротивления цепи для контроля целостности и надежности термопар.

Доставка термопреобразователей в города Юга России

Мы доставим термопреобразователи в течении одного — двух дней в города: Таганрог, Новочеркасск, Азов, Шахты, Волгодонск, Сальск, Краснодар, Тихорецк, Тимашевск, Сочи, Новороссийск, Анапа, Туапсе, Геленджик, Ейск, Майкоп, Армавир, Волгоград, Элиста, Астрахань, Ставрополь, Невинномысск, Минеральные Воды, Кисловодск, Пятигорск, Железноводск, Черкесск, Нальчик, Владикавказ, Грозный, Махачкала.

Термопреобразователи сопротивления

Термопреобразователь сопротивления (ТС) предназначен для измерения температуры металлоконструкций, оборудования, газообразных, жидких сред различной агрессивности, не подвергающих разрушению защиту корпуса.

Изготавливаются с номинальными статическими характеристиками согласно ГОСТ 6651-2009 и диапазоном измерений температур в прямой зависимости от материала чувствительных элементов и материалов корпуса: 50М и 100М от — 50°С до +120°С — корпус латунный, 50М и 100М от — 50°С до +180°С -корпус стальной, 50П и 100П, Pt100 от — 50°С до +400°С — корпус стальной, 100П и 500П от 0°С до +160°С — корпус стальной

Выполнены в жестких корпусах с полиамидными либо металлическими головками, с узлами крепления и герметизации, а также удлинительными кабелями.

Тип	Название	НСХ	Диапазон измерений, 0С	Класс допуска	Класс безопасности
Термопреобразователи сопротивления	ТСМ-01	50М;100М;	-50…150	В, С	2НУ или 3НУ
Термопреобразователи сопротивления	ТСП-01	50П;100П;500П;Pt 100;	-50…400	А, В, С	2НУ или 3НУ
Термопреобразователи сопротивления	ТСМ-02	50М;100М;	-50…150	В, С	2НУ или 3НУ
Термопреобразователи сопротивления	ТСП-02	50П;100П;Pt 100;	-50. ..250	В, С	2НУ или 3НУ
Термопреобразователи сопротивления	ТСП-03	50П;100П;Pt 100;	-50…400	А, В и С	2НУ или 3НУ
Термопреобразователи сопротивления	ТСП-04	50П;100П;Pt 100;	-50…400	А, В и С	2НУ или 3НУ
Термопреобразователи сопротивления	ТСП-05	50П;100П;Pt 100;	-50…400	А, В и С	2НУ или 3НУ
Термопреобразователи сопротивления	ТСП-06	10П;50П;100П;Pt 100;	-50…150	АА, А, В, С	2НУ или 3НУ
Термопреобразователи сопротивления	ТСП-08	50П	-50. ..400	B	3Н
Термопреобразователи сопротивления	ТСП-09	50П;Рt 50;100П;Pt 100;	-50…400	А, В, С	—
Термопреобразователи сопротивления	ТСП-10	300П	0…120	В и С	4Н

Термопреобразователи тсм, тсп, pt100 НПК «Приборист»

Вопрос технического оснащения производства на сегодня остается одним из самых ключевых и болезненных. Об этом свидетельствуют данные опроса НИУ ВШЭ об инвестициях предприятий за 2018 г: основные расходы приходятся на замену изношенного оборудования и автоматизацию процессов. Современная автоматизация предприятий направлена на оптимизацию обязательных показателей работы:

• — производительность труда
• — охрана труда
• — забота об окружающей среде
• — стандартизация функционирования службы контроля качества

В подборе технических средств главным критерием является характер технологических процессов, определяющим типы оборудования, их численность и последовательность установки. Производитель термометров сопротивления НПК “Приборист” предлагает вашему вниманию публикацию для всех, кто испытывает сложности в вопросе выбора поставщиков высокотехнологичной номенклатуры.

Термометрия, средства термоэлектрического измерения

Термометрия является одной из наиболее типовых метрологических процедур: материалы изменяют физические свойства под воздействием температур. Наблюдая за сопротивлением полупроводников, металлов и их сплавов, мы отмечаем возможность определять их температуру с высокой степенью точности. Устройства для проведения таких операций называются термопреобразователями сопротивления (ТС) или термометрами сопротивления. Термопреобразователи подразделяются на два вида: стационарные и мобильные. Форм-фактором определяются:
— большая или меньшая герметическая изолированность датчиков от внешней среды
— количество измеряемых сред
— защищенность от механических воздействий
— число пар термоэлектродов
Назначение термометров сопротивления — постоянные измерения температур в нетвёрдых (жидкость, газ, пар) средах, сыпучих материалах, например, в изготовлении стройматериалов; системах водотеплоснабжения, вентиляции, кондиционировании и т. п.

Особенности подбора термопреобразователей сопротивления

Современная промышленность предполагает важную роль термометрии в технологических процессах, поэтому подбору профессионального оборудования производителям следует уделить предельную внимательность:

• — оно не должно выходить из строя в неподходящий момент;
• — отличаться низкой степенью погрешности в выгружаемых данных;
• — выдерживать возможное эрозивное воздействие.

ТМС (медные) и ТМП (платиновые) термопреобразователи сопротивления от производителя НПК “Приборист”, отличаясь стабильностью в обстоятельствах нахождения среди высоких температур и агрессивных сред, а также с констатной термо-ЭДС, массово применяются в замерах высоких температур в условиях лабораторий и фабрикаций. Сотрудничество с нами обезопасит вас от некачественной продукции и обеспечит порядок в сопроводительной документации – такой тип товаров непременно должен пройти ратификацию характеристик, в том числе соответствие градуировочным таблицам; сертифицируется национальными стандартами.

Продукция проходит различные испытания с помощью аппаратов проверки износостойкости и отбраковки. Будьте ответственны при рассмотрении материала, из которого изготавливаются комплектующие устройства – параметры их эффективности в различных ситуациях могут глобально различаться.

Наименование проверкиТехнические требования

1. Проверка комплектности поставки	Комплект поставки должен соответствовать п.5.4
2. Внешний осмотр. Проверка габаритных и присоединительных размеров	Целостность упаковки, отсутствие механических повреждений на кабельной части, корпусе  головки, штуцере. Соответствие габаритных и присоединительных размеров значениям, указанным в паспорте.

Градуировочные таблицы

Что такое градуировка? Для чего предназначены вышеупомянутые таблицы? Градуировкой называется снабжение измерительных средств, в нашем случае термометров сопротивления, шкалой или таблицей значений, по которой сверяют показания. В качестве примера, таблицы эталонных термопреобразователей сопротивления pt100 от производителя НПК “Приборист” – платиновых термометров с сопротивлением 100 Ом при температуре 0 °C. Для таблицы справедливо отражение связи величины, поступающей со входа, с эффектом на выходе (при замере эффекта термо-эдс). Коэффициент термо-ЭДС — это величина электродвижущих сил внутри полупроводников, образующихся за счёт разности сопротивления в таковых. Она обеспечивается, как правило, неидентичностью материалов, из которых изготовлен прибор. Соответствие термопреобразователей сопротивления от производителя предъявляемым требованиям проверяют с помощью калибрования устройства.

Калибровка – это метод поверки измерителей, заключающийся в сравнении различных мер, сочетаний таковых или значений шкал в разнообразных комбинациях и вычислениях по результатам сравнений значений отдельных мер или отметок шкалы исходя из известного значения некоторых из них.

В случае с термопреобразователями сопротивления тмс и тмп от производителя НПК “Приборист” калибрование бывает следующих видов:
— полевая (мобильная) калибровка относится к внелабораторным событиям. Точность измерений находится в диапазоне от 5 до 0,5 °C. Переносные теплогенераторы поддерживают постоянную температуру, в то время как носимые агрегаты считывания показаний снимают справочные температуры в более просторном диапазоне по отношению к источникам тепла.
— лабораторная (вторичная) калибровка применяется для эталонных и высокоточных термисторов и термопар из благородных металлов. Высокостабильные универсальные температурные ванны и печи горизонтальной теплоподачи используются совместно с эталонными платиновыми термометрами сопротивления (ЭПТС). Точность таких цепей доходит 0,5/0,02 °C.
— калибрование с точкой затвердевания (первичное) выполняется с задействованием ячеек точки затвердевания, что при верной конфигурации позволяет получать высокоточные температурные величины в условиях лабораторий. Такие структуры используют вместе с ЭПТС и термопарами со значениями до 0,001 °C.
Производитель термопреобразователей сопротивления НПК “Приборист” благодарит вас за внимание.
Мы надеемся, что приведённая нами информация о качествах нашей продукции помогла вам устранить недопонимание темы и послужит отличным руководством в подборе технических средств. Теперь вы готовы принять решение, желаем вам успехов в вашей сфере деятельности.

Что такое термопреобразователь? (с изображением)

Термопреобразователь, также известный как преобразователь термопары или термоэлектрический генератор, представляет собой электронное устройство, способное преобразовывать тепловую энергию в электрическую. Хотя существует несколько типов термопреобразователей, все они основаны на эффекте Зеебека. Эффект Зеебека — это явление, при котором разность температур может использоваться для генерации электрического тока. Впервые он был обнаружен Томасом Иоганном Зеебеком в 1826 году, когда он заметил, что два разных металла могут генерировать электрический заряд, если точки соединения двух металлов находятся при разных температурах. С тех пор было обнаружено, что термоэлектрический эффект, вызванный этими обстоятельствами, увеличивается по мере увеличения разницы температур.

Распространено заблуждение, что термопреобразователь — это то же самое, что и тепловой двигатель.Тепловой двигатель преобразует разницу температур в механическую мощность, а термопреобразователь преобразует разницу температур непосредственно в электрическую энергию. Кроме того, хотя тепловые двигатели часто более эффективны, чем тепловые преобразователи, в некоторых ситуациях могут быть предпочтительнее тепловые преобразователи, поскольку они меньше и более компактны, чем большинство тепловых двигателей. Ключевое различие между термопреобразователями и тепловыми двигателями заключается в том, что, в отличие от большинства генераторов, термопреобразователь обычно не имеет движущихся частей, за исключением возможного охлаждающего вентилятора.

Термопреобразователи могут применяться в различных ситуациях. Помимо использования для замены тепловых двигателей, проводятся исследования по использованию отработанного тепла двигателей внутреннего сгорания, например, используемых в автомобилях и самолетах.Если это удастся сделать, топливная экономичность этих машин может быть увеличена на довольно большую величину. Термопреобразователи также используются в космических зондах дальнего действия для выработки постоянного источника электроэнергии.

Однако при использовании термопреобразователя возникают некоторые проблемы.Например, преобразователи обычно дают КПД только 5-10%, если напряжение не увеличивается значительно. Чтобы создать достаточно большую мощность, чтобы термопреобразователь мог конкурировать с КПД двигателя внутреннего сгорания, необходимо увеличить количество разнородных элементов, используемых для генерации электрического тока. Конечным результатом является то, что термопреобразователь становится слишком большим, чтобы быть эффективным. Однако проводятся исследования по увеличению генерирующей способности термопреобразователей, чтобы со временем эти перепады температур можно было использовать более эффективно, не делая их настолько большими, что они теряли свою эффективность.

Термопреобразователи | Термопреобразователи высокого напряжения

Measure Tech предлагает широкий выбор высоковольтных тепловых преобразователи для различных приложений.Наш уникальный дизайн использует наши самые современные вакуумные термопары для минимизировать ошибки AC-DC.

Стандартные термопреобразователи — Информация о модели
Номер модели	Входное сопротивление (Ом)	Входное напряжение (Vrms)	Комментарии
EL-1100	50. 0 ± 0,15	3	Стандартный AC-DC ошибок
EL-1100-75	75,0 ± 0,2	3
EL-1100-600	600,0 ± 3,0	3
EL-1200	50.0 ± 0,15	1
EL-1200-75	75,0 ± 0,2	1
EL-1300	50,0 ± 0,15	0,5
EL-1300-75	75,0 ± 0,2	0,5
EL-2255	50. 0 ± 0,15	0,5	Улучшено AC-DC ошибок
EL-2255-75	75,0 ± 0,2	0,5
EL-2256	50,0 ± 0,15	1
EL-2256-75	75.0 ± 0,2	1
EL-2257	50,0 ± 0,15	3
EL-2257-75	75,0 ± 0,2	3
EL-2257-600	600,0 ± 3,0	3
EL-2258	50. 0 ± 0..15	6
EL-2258-75	75,0 ± 0,2	6
EL-2258-600	600,0 ± 3,0	6
EL-1400	50	0.25	Используется для калибровки устройств RF при низких уровнях выходного сигнала
Указанные выше модели являются стандартными устройствами, производимыми компанией Measure Tech. По запросу могут быть изготовлены любые вариации или модификации вышеуказанных агрегатов.

Для всех стандартных термопреобразователей действуют следующие спецификации.

Кроме того, для всех термопреобразователей доступен 4-футовый кабель с низким уровнем шума (номер модели EL-2000) с отличными экранирующими характеристиками. Этот продукт совместим со всеми термопреобразователями Measure Tech, а также с любым другим термопреобразователем с выходным разъемом MS3102A-10SL-3P.

Navy — 21.A STTR — Advanced Thermal Management of Power Converter

N21A-T012 НАЗВАНИЕ: Расширенное управление температурным режимом преобразователей мощности

ОБЛАСТЬ ФОКУСА RT&L: Общие требования к ведению боевых действий

ОБЛАСТЬ ТЕХНОЛОГИИ: Электроника; Наземная / морская техника

ЦЕЛЬ: Разработка технологий управления температурным режимом для увеличения удельной мощности высоковольтных преобразователей энергии.

ОПИСАНИЕ: Усовершенствованные датчики и исполнительные механизмы подталкивают судовые системы распределения энергии к более высоким напряжениям, что приводит к более высоким тепловым нагрузкам на модули преобразования энергии. Использование полупроводников с широкой запрещенной зоной (WBG), таких как карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN), может помочь снизить тепловую неэффективность за счет использования высокочастотной топологии переключения, но тепловыделение по-прежнему является основным ограничивающим фактором при их реализации. Недавно были продемонстрированы модули с плотностью мощности, приближающейся к 100 кВт / л, и тепловыми потоками на уровне устройства, превышающими 500 Вт / см2.Однако повышенная удельная мощность приводит к гораздо более высоким температурам на уровне устройства и корпуса, снижая надежность таких систем и вызывая потребность в более агрессивных решениях для охлаждения.

В этом разделе рассматриваются улучшения в технологии термоупаковки, чтобы обеспечить более высокую удельную мощность и более дешевые системы, использующие устройства WBG. В частности, подходы, использующие совместную тепловую / электрическую конструкцию, интегрированное охлаждение и холодные пластины с улучшенной поверхностью и новой геометрией проточных каналов, обеспечиваемые аддитивным производством, могут привести к значительному снижению теплового сопротивления и падения давления.Новые подходы к охлаждению и усовершенствования упаковки должны быть совместимы с современными устройствами WBG. Технологии холодных пластин, помимо хороших тепловых характеристик, также должны обеспечивать хорошую структурную поддержку. Любые новые предложения по упаковочным материалам должны учитывать компромисс между толщиной и термическим сопротивлением, а также коэффициентом теплового расширения (КТР) и долговечностью. Наконец, надежность изготовления и стоимость в конечном итоге будут способствовать коммерческому внедрению.

ФАЗА I: Разработка концепций уменьшения объема корпуса преобразователя мощности и улучшения характеристик теплопередачи.Подтвердите характеристики теплового дизайна с помощью аналитического моделирования и / или демонстрации подшкалы. Выявление технических рисков с упором на процессы производства и изготовления, необходимые для реализации данного подхода. Разработайте план для Фазы II демонстрации концепции.

ФАЗА II: Уточнение конструкции фазы I и изготовление прототипа модульного многоуровневого преобразователя постоянного тока (MMC) с использованием устройств SoA WBG. Прототип должен быть основан на технологии Power Electronic Building Block (PEBB) на уровне мощности не менее 100 кВт. Экспериментально проверьте характеристики агрегатов в различных условиях эксплуатации (от частичной до полной мощности и двунаправленного потока мощности), поддерживая при этом рабочую температуру устройства ниже 175 ° C, и при необходимости уточните модели. Выполните анализ стоимости разработанных концепций, чтобы убедиться, что выбранная технология конкурентоспособна с традиционными упаковочными технологиями.

ПРИЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ДВОЙНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФАЗЫ III: Завершите окончательный дизайн и производственные планы, используя знания, полученные на этапах I и II, для поддержки перехода системы на платформы ВМФ.Убедитесь, что окончательная система соответствует уникальным требованиям ВМФ, таким как удары, вибрация и электромагнитные помехи (EMI). Силовые модули WBG все чаще используются в самых разных коммерческих приложениях, от электромобилей до накопителей возобновляемой энергии.

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

1. Дорожная карта развития технологий морской энергетики и энергетических систем. https://www.navsea.navy.mil/Resources/NPES-Tech-Development-Roadmap/
2. Дорожная карта технической группы по приводной электротехнике и электронике США.https://www.energy.gov/eere/vehicles/downloads/us-drive-electrical-and-electronics-technical-team-roadmap
3. Iradukunda, A.C., Huitink, D.R. и Луо, Ф. «Обзор передовых решений по управлению температурным режимом и их значение для интеграции в высоковольтные блоки». IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics 8, 2020, pp. 256-271. https://ieeexplore.ieee.org/document/8896946
4. Бротон Дж., Смет В., Туммала Р. Р. и Ю. К. Джоши. «Обзор технологий термоупаковки для силовой автомобильной электроники тягового назначения.»Journal of Electronic Packaging 140 (4), 040801, декабрь 2018 г. https://asmedigitalcollection.asme.org/electronicpackaging/article-abstract/140/4/040801/366154/Review-of-Thermal-Packaging-Technologies-for ? redirectedFrom = fulltext

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: управление температурой; силовая электроника высокого напряжения; упаковка электроники; Cold Plate

Микросхема многопереходных термопреобразователей — NASA / ADS

Абстрактные

Чтобы разработать улучшенные стандарты для измерения напряжения и тока переменного тока, была разработана новая технология изготовления тонких пленок для многопереходного термопреобразователя. Способность термопреобразователя связывать среднеквадратичное значение переменного напряжения или тока со значением постоянного тока характеризуется величиной, называемой «разностью переменного и постоянного тока», которая в идеале равна нулю. Лучшие устройства, изготовленные с использованием новых технологий, имеют разность переменного и постоянного тока ниже 1 × 10 ^-6 в диапазоне частот от 20 Гц до 10 кГц и ниже 7,5 × 10 ^-6 в диапазоне частот от 20 кГц до 10 кГц. 300 кГц. Это уменьшение на два порядка в нижнем частотном диапазоне и на один порядок в более высоком частотном диапазоне по сравнению с устройствами, произведенными в Национальном институте стандартов и технологий в 1996 году.Достигнутые характеристики сопоставимы с лучшими в мире методами измерения переменного тока, поэтому требуется дополнительная оценка для определения пригодности устройств для использования в качестве национальных стандартов, которые формируют правовую основу для прослеживаемых измерений среднеквадратичного значения напряжения для изменяющихся во времени сигналов в США. Состояния. Конструкция новых устройств основана на изготовлении тонкой пленки из нагретой проволоки, поддерживаемой термоизолированной тонкопленочной мембраной. Мембрана изготовлена ​​с использованием реактивного ионно-плазменного травления.Технология снятия фоторезиста используется для формирования рисунка металлических тонкопленочных слоев, которые образуют нагреватель и схему многопереходной термопары. Травление и отрыв позволяют изготавливать устройство без влажного химического травления, которое требует много времени и затрудняет исследование структур из различных материалов. Эти методы приводят к подходу к изготовлению, который является простым, недорогим и свободным от ручных методов изготовления, используемых при изготовлении обычных одно- и многопереходных термоэлементов.Тепловые, термоэлектрические и электрические модели были разработаны, чтобы облегчить конструкции, которые уменьшают низкочастотную ошибку. На высоких частотах, от 300 кГц до 1 МГц, характеристики устройства ухудшаются из-за эффекта емкостной связи, который создает разность переменного и постоянного тока приблизительно -90 × 10 ^-6 на частоте 1 МГц. Разработана модель, объясняющая такое поведение. Модель показывает, что улучшение характеристик в высокочастотном диапазоне возможно за счет использования кремниевых подложек с очень высоким или очень низким удельным сопротивлением.

Стэнфордский университет | arpa-e.energy.gov

• Accio Energy — новый вариант ветроэнергетики
• Мощность Achates — эффективная конструкция двигателя
• Бостонская электрометаллургическая корпорация — высокоэффективное производство титана.
• Университет Кейс Вестерн Резерв — Энергоаудит виртуальных зданий
• Университет штата Колорадо (CSU) — теплоотражающее оконное покрытие
• Университет штата Колорадо (CSU) — окрашиваемые теплоотражающие покрытия для недорогих энергоэффективных окон
• Корпоративные исследования и технологии Cummins — высокоэффективные двигатели
• Диоксидные материалы — Электролизер щелочной воды для усовершенствованной системы преобразования энергии в газ
• Институт газовой технологии (GTI) — Реакторный двигатель
• Глобальные исследования General Electric (GE) — суперпереход из карбида кремния
• INFINIUM — переработка магния с низким энергопотреблением
• Университет штата Айова (ISU) — недорогая надежная батарея
• Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) — фотоэлектрические элементы высокой эффективности
• Newton Energy Group — Сооптимизация газовой и электрической энергии
• Национальная лаборатория Окриджа (ORNL) — Прочные металлические сплавы
• Национальная лаборатория Окриджа (ORNL) — Новые протоноселективные мембраны для хранения энергии
• Ocean Renewable Power Company (ORPC) — Морская гидрокинетическая турбина
• Государственный университет Орегона (OSU) — от природного газа к топливу
• Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория (PNNL) — Оптимизация энергосистемы
• Порошок Pajarito — высокоэффективное производство водорода
• Princeton Optronics — новая архитектура устройства для более быстрой передачи данных
• ProsumerGrid — Студия моделирования оператора распределения
• Proton Energy Systems — Система преобразования и хранения энергии
• RedWave Energy — Электроэнергия от утилизации отработанного тепла
• Стэнфордский университет — высокоэффективные преобразователи энергии
• Starfire Energy — энергоэффективное и экономичное производство аммиака
• Texas A&M Agrilife Research — радар для визуализации биоэнергетических культур
• Компания Mackinac Technology — модернизация системы единого окна
• Tibbar Technologies — плазменные электрические трансформаторы
• Калифорнийский университет в Санта-Барбаре (Калифорнийский университет в Санта-Барбаре) — высокоэффективная передача данных
• Калифорнийский университет в Санта-Барбаре (Калифорнийский университет в Санта-Барбаре) — твердотельное освещение на основе лазера
• Университет Иллинойса, Урбана-Шампейн (UIUC) — Эффективность использования воды с использованием биомассы
• Мичиганский университет — усовершенствованный двигатель.
• Университет Нью-Мексико (UNM) — эффективное производство аммиака
• Университет Теннесси (Юта) — интеллектуальная и гибкая микросеть
• Университет Теннесси (Юта) — Продвинутая биоинженерия для биотоплива
• Университет Вирджинии (UVA) — сверхбольшая ветряная турбина
• Университет Вандербильта — Программное обеспечение для более умных сетей
• Zakuro — переход передовых керамических электролитов в производимые твердотельные батареи для электромобилей

Калибровка высокоточных источников переменного тока однопереходными термопреобразователями на ИНМ

1.Введение

Электрические величины очень важны в современной жизни; Производство и распределение энергии, воздушный и наземный транспорт, производственные процессы, военная промышленность, исследования и академия, среди прочего, требуют высокоточных электрических измерений. Национальный институт метрологии Колумбии (INM) отвечает за промышленную и научную метрологию в стране и отвечает за сохранность и поддержание эталонов физических величин [1].

Стандарты электрических величин прошли путь от электрохимических устройств в начале двадцатых до квантовых экспериментов в последние десятилетия. В 1988 году CIPM (Международный комитет мер и весов) установил точные значения для констант Джозефсона и фон Клитцинга (используемых для установления эффекта Джозефсона и квантового эффекта Холла в качестве основных стандартов — квантовых стандартов — для постоянного напряжения и сопротивления постоянному току, соответственно). и рекомендовали лабораториям основывать свои стандарты на этих значениях с соответствующими неопределенностями с января 1 ^st , 1990 [2].Эти стандарты чрезвычайно точны (с относительной погрешностью около 0,001 мкВ / В [3] для постоянного напряжения и 0,0001 мкОм / Ом для сопротивления постоянному току [4]), воспроизводимы и доступны во всем мире [5]. Электрические квантовые стандарты и экспериментальный прогресс в определении фундаментальных констант [6] сыграли важную роль в новой редакции СИ [7].

Ампер является базовой единицей электрического тока и может быть получен из Джозефсона и квантового эффекта Холла (через отношение Ома между током, сопротивлением и напряжением) для значений постоянного тока, но не для переменного тока.В настоящее время связующим звеном между электрическими величинами переменного тока и единицами СИ являются стандарты передачи переменного тока в постоянный [8]. Эти стандарты основаны на термопреобразователях (TC), которые могут иметь либо один переход (SJTC), либо несколько переходов (MJTC). SJTC состоит из нагревательного элемента с термопарой, прикрепленной к его средней точке с помощью небольшой электроизоляционной полоски, помещенной в вакуумный стакан, как показано на рис. 1.

Рис. 1
Схема однопереходного термопреобразователя (на основе [8]) и изображение двух последовательно соединенных SJTC, взятых из стандарта передачи переменного тока в постоянный INM.
Источник: Авторы.

Принцип действия переносных эталонов основан на тепловом воздействии; когда через нагреватель протекает известный (стандартный) постоянный ток, энергия рассеивается в виде тепла, и термопара измеряет температуру как выходное постоянное напряжение. Затем прикладывается неизвестный переменный ток и также измеряется характеристика постоянного напряжения термопары, как показано на рис. 2. Если среднеквадратичное значение (среднеквадратичное значение) подаваемых сигналов такое же, ожидается, что будет такая же мощность. рассеивается на нагревателе, а также такой же отклик напряжения термопары.Однако на SJTC влияют термоэлектрические эффекты, такие как нагрев Пельтье и Томсона [9], что вызывает отклонение от идеального поведения, известного как разность передачи переменного тока в постоянный термопреобразователь.

Рис. 2 Принцип работы стандарта передачи постоянного и переменного тока
.
Источник: Авторы.

Комбинация SJTC и токового шунта известна как тепловой преобразователь тока (TCC), и ее можно использовать для калибровки высокоточных инструментов, таких как калибраторы и 8.5-ти разрядные мультиметры.

В настоящее время в INM переменный ток передается через калибраторы высокой точности, такие как Fluke 5720A и 5730A, для токов до 2 А и усилитель крутизны -Clarke Hess 8100- для токов от 2 до 20 А. Усилитель крутизны представляет собой устройство, способное подавать ток, пропорциональный входному напряжению. Для приборов с высокой точностью в диапазоне от 5 мА до 20 А [10] требуются методы калибровки, которые могут обеспечить лучшие погрешности. Калибровка этих приборов переменным током требует выполнения процедур калибровки, основанных на стандартах передачи постоянного и переменного тока.

В этой исследовательской работе описывается процедура калибровки, разработанная INM на основе TCC с SJTC, предоставленным PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Национальный метрологический институт Германии). Эти TCC имеют разницу в передаче постоянного и переменного тока от 2 мкА / А до 27 мкА / А с погрешностями от 30 мкА / А до 120 мкА / А, согласно результатам измерений CENAM. Процедура, описанная в этой работе, позволяет проводить калибровку калибраторов переменного тока от 5 мА до 2 А (от 40 Гц до 5 кГц) с погрешностями от 68 мкА / А до 151 мкА / А, а также калибровку усилителей крутизны от 2 А до 20 A (от 40 Гц до 5 кГц) с погрешностями от 0. От 49 мА / А до 2,6 мА / А. Процедура калибровки также применима к другим источникам переменного тока, требующим большей погрешности, чем полученная при прямом измерении стандартным мультиметром.

2. Материалы и методы

Это исследование демонстрирует реализацию двух калибровочных установок с использованием SJTC в качестве стандартов теплопередачи для калибровки высокоточных калибраторов и усилителей крутизны. Диапазон калибровки составляет 5 мА — 20 А (от 40 Гц до 5 кГц).

Условия окружающей среды контролируются в лаборатории, чтобы гарантировать результаты калибровки.Температура и относительная влажность поддерживаются на уровне 23 ° C ± 1 ° C и 45% ± 15% соответственно. Атмосферное давление измеряется с вариациями в пределах 752 гПа ± 5 гПа. Температуру и относительную влажность измеряли с помощью термогигрометра Fluke 1620A, а атмосферное давление — с помощью барометрического индикатора GE Druck DPI 142.

2.1 Калибровочная установка высокоточных калибраторов

Как показано на рис. 3, эта установка состоит из калибруемого прибора (IUC), стандартного источника постоянного тока (калибраторы Fluke 5720A / 5730A), установленного шунта SJTC в качестве стандарта передачи постоянного и переменного тока (от 5 от мА до 2 А) и нановольтметр (Agilent 34420A) в качестве стандарта для измерения выходного напряжения SJTC.

Рисунок 3
Калибровочная установка для высокоточных источников переменного тока от 5 мА до 2 А.
Источник: Авторы.

2.2 Настройка калибровки усилителей крутизны (ТА)

Эта установка, представленная на рис. 4, состоит из IUC, эталона источника постоянного тока, трансдуктивного усилителя Clarke Hess 8100, набора резисторов SJTC-Shunt в качестве стандарта передачи постоянного тока в переменный (от 2 А до 20 А). A) и нановольтметр (Agilent 34420A) в качестве стандарта для измерения выходного напряжения SJTC.

Рисунок 4
Калибровочная установка для высокоточных источников переменного тока от 2 до 20 А.
Источник: Авторы.

Важно отметить, что для обеих схем калибровки калиброванный прибор в функции переменного тока использовался в качестве эталона в функции постоянного тока; стандарт постоянного тока должен иметь лучшие характеристики, чем неизвестный источник переменного тока.

2.3 Процесс измерения

Все оборудование прогревалось согласно рекомендациям руководства пользователя.Установки, показанные на фиг. 3 и 4, были выполнены для расчета разности передачи переменного и постоянного тока (δ) измерительной системы. Δ вычисляется из выходного напряжения SJTC в соответствии с приложенным последовательным током, как показано в уравнении. (1); где I _ac1 = I _ac2 = I _ac3 — неизвестный переменный ток, а I _dc- и I _{dc +} — приложенные отрицательные и положительные опорные постоянные токи, эквивалентные среднеквадратичному значению неизвестного переменного тока. Текущий.Каждый ток подается в течение 60 с, а затем регистрируется ответ напряжения SJTC.

Разница передачи постоянного и переменного тока — как отклонение от идеального отклика SJTC — показана в формуле. (2); где средние выходные напряжения SJTC для приложенных токов переменного и постоянного тока из ур. (1), где n — коэффициент теплопередачи — параметр модели выходного напряжения ТС, представленный в формуле. (14) — m — количество измерений.

Процесс измерения представлен на рис.5; где I _dc — номинальный приложенный ток, E ₁ и E ₂ — выходные напряжения SJTC, измеренные для расчета ηindex. Приложение LabVIEW было разработано для автоматизации этого процесса измерения. Это приложение выполняет настройку приборов, сохраняет данные калибровки в указанной папке и отображает график зависимости напряжения SJTC в реальном времени. Для регистрации условий окружающей среды использовалось другое приложение.

Рисунок 5
Процесс измерения для калибровки высокоточных источников переменного тока.
Источник: Авторы.

2.4 Модель измерения

Согласно Международному словарю метрологии [11], модель измерения — это математическая связь между всеми известными величинами, которые участвуют в измерении. В этой исследовательской работе модель измерения определена в формуле. (3); где ошибка E — это величина, предназначенная для измерения, I _{ac_ind} — это значение, отображаемое высокоточным источником переменного тока, а I _{ac_ref} — эталонный переменный ток.

Выходной ток усилителя крутизны определяется как произведение входного напряжения V _inac и крутизны усилителя (G), как показано в уравнении. (4). Значение входного напряжения следует скорректировать в соответствии с его сертификатом калибровки (δV _inac ).

Уравнение (5) используется для определения I _{ac_ref} с использованием стандартного источника постоянного тока и стандартов теплопередачи тока. δ — измеренная разность передачи постоянного и переменного тока, а δ _cert — разница, указанная в сертификате калибровки.

— стандартный постоянный ток, рассчитанный как среднее значение между положительным и отрицательным скорректированными постоянными токами (I _{dc +} и I _dc-), как показано в уравнении. (6), эти значения получены из номинального приложенного постоянного тока I _dc с соответствующими погрешностями E _{idc +} и E _idc-, как показано в уравнении. (7) и ур. (8).

Замена ур. (7) и ур. (8) в ур. (6) приводит к упрощенному выражению для, как показано в уравнении. (9).

Когда стандартный постоянный ток устанавливается усилителем крутизны, I _{dc +} и I _dc- определяются в терминах крутизны усилителя G и стандартного входного напряжения постоянного тока V _dc , как показано в уравнении.(10) и ур. (11). E _{Vdc +} и E _Vdc- — это сообщенные ошибки стандартного источника напряжения для положительных и отрицательных значений соответственно.

Замена ур. (10) и ур. (11) в ур. (6) приводит к упрощенному выражению, как показано в уравнении. (12); где δI _dc представляет погрешность, обусловленную спецификациями стандартного источника постоянного тока, и включено только для анализа погрешности.

В ур. (13), δ определяется в терминах и которые являются средними выходными напряжениями SJTC для каждого тока, приложенного из последовательности, представленной в формуле.(1). и корректируются согласно свидетельству о калибровке нановольтметра.

Индекс теплопередачи n исходит из модели выходного напряжения термопары TC, как показано в уравнении. (14) k — константа, которая зависит от каждого TC, а I — приложенный ток; Теоретическое значение n, обусловленное джоулевым теплом [12], составляет 2.

Очистка от ур. (14) приводит к выражению в ур. (15); (18) E ₁ и E ₂ — это реакция напряжения SJTC на входные токи I ₁ и I ₂ (как показано на рис.5).

Когда крутильный усилитель является стандартным источником постоянного тока, I ₁ и I ₂ определены, как показано в уравнении. (16) и ур. (17). В этом случае V ₁ и V ₂ — это скорректированные стандартные напряжения, подаваемые на усилитель для генерации I ₁ и I ₂ δI ₁ и δI ₂ — это поправка на постоянный ток для I _{. 1} и я ₂

Наконец, модель измерения определяется в общем виде в ур.(18) и ур. (19).

2.5 Оценка неопределенности

Бюджет неопределенности оценивается в соответствии с Руководством по выражению неопределенности в измерениях — GUM [13]. Комбинированная стандартная неопределенность ошибки в источнике переменного тока определяется в формуле. (20) и соответствующие им коэффициенты чувствительности представлены в таблице 1.

Таблица 1

Источники неопределенности модели измерения и соответствующие им коэффициенты чувствительности.

Источник: Авторы.

Стандартная погрешность из-за I _{ac_ind} обычно равна нулю, поскольку она соответствует значению настройки калибруемого устройства. Однако, когда используется усилитель крутизны, другие переменные играют важную роль, как показано в формуле. (4) и неопределенность для источника опорного напряжения следует рассматривать как указано в уравнении. (21). u (δ) — неопределенность типа A, а u (δ _{_cert} ) — неопределенность, обусловленная прослеживаемостью, где cert означает сертификат калибровки.

Неопределенность, связанная со стандартным постоянным током, представлена ​​в ур. (22) для калибровки калибраторов высокой точности, и в ур. (23) для усилителей крутизны. Эта оценка неопределенности основана на моделях, представленных в ур. (9) и ур. (12). в экв. (23) — погрешность из-за технических характеристик усилителя в постоянном токе. Эта переменная используется только для оценки неопределенности, но не для расчета.

Комбинированная стандартная неопределенность для индекса теплопередачи 𝑛 представлена ​​в формуле.(24). Обратите внимание, что погрешности, связанные с входным напряжением усилителя уравн. (16) и ур. (17) следует учитывать в случае усилителя крутизны проводимости.

Наконец, расширенная неопределенность была оценена в соответствии с ур. (25) где k — коэффициент охвата, рассчитанный на основе требуемого уровня достоверности, который обычно составляет 95% для распределения t-Стьюдента с эффективными степенями свободы, как представлено в уравнении. (26) формула Велча-Саттертуэйта.

В ур.(26) u _i — компоненты стандартной неопределенности из модели измерения, а v _i — их связанные степени свободы.

3. Результаты и обсуждение

3.1 Результаты измерений

Результаты измерений для калибровки калибратора Fluke 5720A до 2 А показаны в таблице 2. Каждое значение переменного тока было откалибровано на 5 различных частотах: 40 Гц, 55 Гц, 60 Гц, 1 кГц и 5 кГц; однако не все они представлены в таблице из-за схожести результатов, полученных на низких частотах.В таблице 3 показаны результаты измерений для калибровки усилителя крутизны Clarke Hess 8100 от 2 до 20 А. В приведенном ниже анализе TUR означает коэффициент погрешности теста.

Таблица 2

Результаты измерений для калибровки калибратора Fluke 5720A.

Источник: Авторы.

3.2 Совместимость результатов

TUR — это соотношение между точностью тестируемого прибора и погрешностью калибровки; этот параметр используется для оценки того, подходит ли неопределенность, полученная данным методом, для калибровки какого-либо типа оборудования.Для результатов наших измерений TUR варьировался от 1,4 до 4,9, что означает, что полученная погрешность лучше, чем характеристики калибруемого устройства. Более высокий TUR был получен для значений при 5 кГц для Fluke 5720A, это связано с тем, что характеристики калибратора выше на этой частоте по сравнению с частотами ниже 5 кГц. Для усилителя крутизны неопределенность калибровки, как правило, в два раза лучше, чем характеристики точности прибора, как показано в таблице 3.

Таблица 3

Результаты измерений для калибровки трансдуктивного усилителя Clarke Hess 8100.

Источник: Авторы.

Результаты измерений также соответствовали техническим требованиям для всех значений. На рис. 6 показана ошибка и связанная с ней неопределенность в сравнении со спецификациями калибратора Fluke 5720A.

Рисунок 6 Ошибка
и связанная с ней погрешность для 0,3 A / 5 кГц (слева) и 200 мА / 1 кГц (справа) для Fluke 5720A.
Источник: Авторы.

Совместимость результатов измерений анализировалась с помощью нормированной ошибки (E _n ). В таблице 4 представлены результаты измерений CENAM и Fluke и нормализованные ошибки между этими результатами и результатами, полученными INM для калибратора Fluke 5720A. Мы получили E _n меньше 1 для всех сравниваемых значений, что означает, что наши результаты совместимы с результатами CENAM и Fluke, как показано на рис. 7.

Таблица 4

Результаты калибровки, предоставленные CENAM и Fluke, и совместимость (нормализованная ошибка E _n ) с нашими результатами.

Источник: Авторы.
Рисунок 7
Сравнение результатов калибровки для 20 мА / 1 кГц (слева) и 2 А / 5 кГц (справа).
Источник: Авторы.

Для результатов калибровки усилителя крутизны не проводился анализ совместимости, так как у нас нет результатов калибровки этого прибора от внешних организаций или национальных метрологических институтов.

3.3 Температурные эффекты

Результаты измерений показывают, что выходное напряжение SJTC и температура, измеренные рядом с калибровочной установкой, обратно пропорциональны.Рис. 8 и Рис. 9 показывают реакцию выходного напряжения SJTC на приложенную последовательность тока, представленную в формуле. (1), и изменение температуры на калибровочной установке; наблюдается отрицательная линейная зависимость между напряжением и температурой. Диаграмма напряжения на рис. 8 показывает дрейф напряжения, который может быть вызван разницей температур между внутренней термопарой SJTC и изменениями внешней температуры. Таблица 5 и Таблица 6 представляют максимальную температурную дельту во время калибровки для различных значений, коэффициент корреляции Пирсона ρ и выборочные коэффициенты корреляции Пирсона r ₁ , r ₂ и r ₃ между линейной регрессией температуры и Выходное напряжение SJTC.Шумное выходное напряжение SJTC (сигнал, который не представляет периодический отклик, как сигнал, представленный на рис. 8) и измерения с нетипичными данными, как показано на рис. 11 и рис. 12, не были включены в корреляционный анализ.

Рисунок 8 Отклик выходного напряжения и температура
SJTC во время калибровки (20 мА / 40 Гц).
Источник: Авторы.

Коэффициент корреляции Пирсона ρ был рассчитан между данными выходного напряжения SJTC и данными, полученными в результате линейной регрессии температуры установки, измеренной во время калибровки.Некоторые значения ρ обозначают умеренную или даже слабую линейную зависимость между напряжением и температурой — например, результаты на рис. 8 имеют ρ = -0,64 — хотя очевидно, что существует сильная отрицательная линейная зависимость.

Это связано с тем, что выходное напряжение SJTC колеблется из-за разницы в передаче постоянного и переменного тока. По этой причине выборочный коэффициент корреляции r ₁ оценивает корреляцию между температурой и реакцией выходного напряжения SJTC на I _{dc +} , r ₂ оценивает корреляцию между температурой и реакцией выходного напряжения SJTC на I _dc- и r ₃ оценивает корреляцию между температурой и выходным напряжением SJTC из-за I _ac в соответствии с ур.(1).

Рисунок 9 Отклик выходного напряжения и температура
SJTC во время калибровки (1 A / 40 Гц).
Источник: Авторы.

Для значения 20 мА / 40 Гц r ₁ = r ₂ = r ₃ = -0,99, что представляет собой сильную отрицательную линейную зависимость между температурой и напряжением. В этом случае r ₁ , r ₂ и r ₃ позволяют провести более надежный корреляционный анализ.

В некоторых измерениях температура резко изменилась, как показано на рис.10. В этом случае были сделаны две линейные регрессии температуры: при повышении температуры и при понижении температуры. Стрелка показывает изменение дрейфа напряжения при понижении температуры.

Рисунок 10 Отклик выходного напряжения и температура на выходе
SJTC во время калибровки (20 A / 55 Гц).
Источник: Авторы.

Результаты, представленные в таблицах 5 и 6, показывают, что изменение температуры вблизи экспериментальной установки приводило к вариациям дрейфа напряжения SJTC. Следовательно, важно избегать значительных изменений температуры, которые могут привести к изменениям напряжения и измеренной разницы передачи постоянного и переменного тока.

Таблица 5

Максимальное изменение температуры установки и коэффициенты корреляции Пирсона — данные, полученные при калибровке калибратора Fluke 5720A.

Источник: Авторы.

Таблица 6

Максимальные колебания температуры во время измерений и коэффициенты корреляции Пирсона — данные, полученные при калибровке усилителя Clarke Hess 8100.

Источник: Авторы.

3.4 Электростатические эффекты

Измерения показывают, что SJTC чувствительны к электростатическим воздействиям; Когда сотрудники лаборатории приблизились к калибровочной установке, наблюдались изменения напряжения, измеренного нановольтметром, от нескольких микровольт (как показано на рис.11), до десятых долей микровольт (как показано на рис. 12), даже до сотен микровольт. Электростатические эффекты приводят к нетипичным данным и, следовательно, к увеличению измеренной разницы передачи постоянного и переменного тока. Во избежание получения нетипичных данных было определено безопасное расстояние около 3 м вокруг калибровочной установки. Лучшая альтернатива, такая как экранированный ящик, может быть использована для защиты экспериментальной установки от электростатических эффектов. Измерения в пределах токовых интервалов от 22 мА до 2,2 А показывают чувствительность к электростатическим эффектам, особенно на низких частотах (40 Гц, 55 Гц и 60 Гц).

Рисунок 11
Нетипичные данные из-за электростатических эффектов — Значение 5 мА / 60 Гц.
Источник: Авторы.
Рисунок 12
Нетипичные данные из-за электростатических эффектов — Значение 300 мА / 60 Гц.
Источник: Авторы.

3.5 Анализ бюджета неопределенности

Важно четко определить бюджет неопределенности, чтобы определить, какие компоненты неопределенности являются доминирующими и как можно их минимизировать. Основные составляющие совокупной неопределенности ошибки (ур.(20)) были взвешены с использованием ур. (27): где u _i (%) обозначает вес соответствующей составляющей неопределенности, u _i обозначает составляющую неопределенности и c _i обозначает коэффициент чувствительности согласно модели измерения из ур. (19).

На рис. 13 показано, что для малых токов (<200 мА) наиболее существенные составляющие погрешности были связаны со стандартным постоянным током, разницей передачи переменного и постоянного тока из сертификата калибровки комплекта SJTC-Shunt и стандартного измерителя постоянного напряжения. Улучшение неопределенностей из сертификата калибровки комплекта SJTC-Shunt может привести к глобальному снижению неопределенности.Компонент неопределенности из-за нановольтметра был очень высоким, и он оказывает значительное влияние на общую неопределенность.

Рисунок 13
Составляющие неопределенности для значений 5 мА / 40 Гц (слева) и 200 мА / 1 кГц.
Источник: Авторы.

Неопределенность из-за оценки n была незначительной для всех значений. Неопределенность типа A u (δ) имеет вес менее 1% во всех текущих интервалах; От атипичных данных следует отказаться, так как они приводят к ошибкам в измерениях (из-за увеличения δ), увеличению неопределенности типа А и, как следствие, расширенной неопределенности.

При более высоких токах (от 1 A ​​до 20 A), как показано на рис. 14, преобладающий компонент неопределенности был обусловлен стандартной точностью постоянного тока и неопределенностью сертификата калибровки.

Рисунок 14
Составляющие неопределенности для значений 1 A / 55 Гц (слева) и 20 A / 5 кГц.
Источник: Авторы.

4. Выводы

Наши результаты измерений были совместимы с международными результатами CENAM и Fluke; это означает, что наши результаты действительны и что INM может обеспечить прослеживаемость до SI для переменного электрического тока по стандартам передачи постоянного и переменного тока.Погрешности, полученные от 5 мА до 20 А, подходят для калибровки высокоточных источников переменного тока, таких как калибраторы Fluke 5720A и Fluke 5730A, а также усилители крутизны.

Стандарты передачи тока

AC-DC чувствительны к условиям окружающей среды (например, температуре) и электростатическим эффектам; Как правило, существует отрицательная корреляция между температурой и выходным напряжением SJTC. Следует избегать резких изменений температуры, так как это может изменить реакцию выхода SJTC, что приведет к ошибкам измерения.

Электростатические эффекты, вызванные нетипичными данными, рекомендуется использовать экранирующую коробку или экранирующую камеру для защиты измерения от электростатического шума. Если это невозможно, калибровочная установка должна находиться вдали от источников электростатического шума; Персонал лаборатории должен находиться на расстоянии не менее 3 м от измерительной установки.

Поскольку SJTC основаны на тепловых эффектах, также рекомендуется уменьшить время переключения между неизвестным переменным током и стандартным постоянным током, подаваемым на SJTC.В настоящее время это время переключения составляет около 2 с, поскольку калибратор Fluke 5720A был одновременно калибруемым прибором и стандартным постоянным током. Система переключения может улучшить характеристики ТС до более стабильного теплового рабочего состояния.

Измеренная разница передачи постоянного и переменного тока системы для некоторых значений была значительной. Это можно улучшить, отрегулировав выход стандартного источника постоянного тока так, чтобы выходное напряжение SJTC было практически одинаковым при применении I _dc и I _ac .Это означает, что и будет настолько близко, что погрешность из сертификата нановольтметра не будет учитываться, будет включена только погрешность краткосрочной стабильности в соответствии со спецификациями нановольтметра. Это приведет к уменьшению расширенной неопределенности.

Анализ весов неопределенности является ценным инструментом для определения доминирующих неопределенностей в соответствии с моделью измерения и дает представление о том, как уменьшить некоторые компоненты неопределенности.Рис. 14 показывает, что неопределенность из-за стандартного источника постоянного тока оказывает значительное влияние на бюджет неопределенности; чтобы уменьшить эту составляющую неопределенности, необходимо охарактеризовать стандартный источник постоянного тока. Таким образом, можно было бы оценить с помощью регрессионной модели вместо использования спецификации из текущего источника, что приведет к снижению неопределенности.

Получение более точной прослеживаемой неопределенности также приведет к уменьшению расширенной неопределенности.

В настоящее время TCC состоят из плоских многопереходных термопреобразователей (PMJTC) с более низкими различиями передачи постоянного и переменного тока и погрешностями по сравнению с SJTC благодаря усовершенствованиям в производстве, что приводит к снижению ошибок, связанных с термоэлектрическими эффектами.Хотя SJTC показал хорошие результаты для калибровки источников переменного тока, использование PMJTC приведет к большей неопределенности.

Список литературы

Ministerio de Comercio, Industria y Turismo. Por el cual se escinden unas funciones de la Superintendencia de Industria, y Comercio, se crea el Instituto Nacional de Metrología y se establece su objetivo y estructura. [en línea]. [Consltado: 15.09.2020]. Disponible en: Disponible en: http://www.secretariasenado.gov.co/senado/basedoc/decreto_4175_2011.html.

Международное бюро поид и мер — BIPM. Практическая реализация единиц электрических величин. [Онлайн]. [Доступ: 04.09.2020]. Доступно по адресу: Доступно по адресу: https://www.bipm.org/en/publications/mises-en-pratique/electrical-units.html.

Жаннере Б. и Бенц С. Применение эффекта Джозефсона в электрической метрологии. Специальные темы Европейского физического журнала. 172 1), pp. 181-206, 2009. DOI: 10.1140 / epjst / e2009-01050-6

Клитцинг, К.V. Квантовый эффект Холла: открытие и применение. Ежегодный обзор физики конденсированного состояния. 8 (1), pp. 13-30, 2016. DOI: 10.1146 / annurev-conmatphys-031016-025148.

Флетчер Н., Ритвельд Г., Олтофф Дж., Будовский И. и Милтон М. Электрические единицы в новой системе СИ: прощаемся со ценностями 1990 года. Измерение NCSLI, The Journal of Measurement Science, 9 (3), стр. 30-35, 2014. DOI: 10.1080 / 19315775.2014.11721692

Мор, П.Дж., Ньюэлл, Д. и Тейлор, Б.Н., CODATA, рекомендуемые значения фундаментальных физических констант: 2014.Справочный журнал физических и химических данных, 45 (4), стр. 1-74, 2016. DOI: 10.1063 / 1.4954402

Генеральная конференция мер и весов (CGPM). О пересмотре Международной системы единиц (СИ). [Онлайн]. [Доступ 09-04-2020]. Доступно по адресу: Доступно по адресу: https://www.bipm.org/en/CGPM/db/26/1/.

Инглис, Б., Стандарты для переключения переменного тока в постоянный. Метрология. 29 (1), pp. 191-199, 1992. DOI: 10.1088 / 0026-1394 / 29/2/007

Виддис Ф.К., Теория ошибок эффекта Пельтье и Томсона в тепловом А.CDC. передаточные устройства. Труды IEE — Часть C: Монографии. 109 (16), pp. 328-334, 1962. DOI: 10.1049 / pi-c.1962.0048.

Клонц, М. Современные разработки в области точных измерений передачи переменного тока в постоянный. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 44 (2), pp. 363-366, 1995. DOI: 10.1109 / 19.377853

Международное бюро помощи и мер — BIPM. Международный словарь метрологии — Основные и общие понятия и связанные с ними термины (VIM), [Online], 2012. [Доступно 09-04-2020].Доступно по адресу: Доступно по адресу: https://www.bipm.org/utils/common/documents/jcgm/JCGM_200_2012.pdf.

Филипски П.С., Стандарты и калибровка термопереноса AC-DC, в: Международный семинар по электрической метрологии — VIII SEMETRO, 2009, Жуан Песоа, Бразилия. Обучение и развитие SIM-карты в области электрической метрологии, Жуан-Песоа, Бразилия, 2009 г.

Международное бюро поид и мер — BIPM. ГУМ: Руководство по выражению неопределенности измерения, [Online], 2008. [Доступно 09-04-2020].Доступно по адресу: Доступно по адресу: https://www.bipm.org/utils/common/documents/jcgm/JCGM_100_2008_E.pdf.

Банкноты

К. Эрнандес родился в Боготе, Колумбия, в 1987 году. Он получил степень бакалавра наук. Англ. в области электроники и степень магистра. получил степень бакалавра электротехники в Национальном университете Колумбии в 2010 и 2016 годах соответственно. Карлос сосредоточил свою исследовательскую работу в университете на экспериментах и ​​моделировании микробных топливных элементов. Он также имеет опыт работы с солнечными фотоэлектрическими системами, системами управления энергопотреблением и разработкой приборов для измерительных систем.Он работал в академии и в телекоммуникационном секторе. В 2018 году он присоединился к ИВМ в Лаборатории постоянного и переменного тока. В настоящее время он работает со стандартами передачи переменного тока в постоянный для калибровки высокоточных стандартов переменного тока и напряжения. ORCID: 0000-0002-2740-9880

М. Сачика родился в Боготе, Колумбия, в 1987 году. Он получил степень бакалавра наук. Англ. в области электроники из Окружного университета имени Франсиско Хосе де Калдаса, Богота, в 2009 году, а также Sp. получил степень магистра в области автоматизации промышленных процессов Университета Лос-Андес, Богота, в 2012 году.В 2010 году он присоединился к группе метрологии из Управления промышленности и торговли в Боготе (реорганизован в Национальный метрологический институт Колумбии, Богота, в 2011 году). В 2011 и 2012 годах разрабатывал системы автоматизации насосных станций углеводородов. С 2013 года он работал в Национальном метрологическом институте Колумбии, где занимался электрической метрологией. ORCID: 0000-0003-3148-1153

А. Мартинес, родился в Боготе, Колумбия, в 1966 году. Получил степень бакалавра наук.получил степень доктора физики в Национальном университете Колумбии, Богота, в 1993 году. В 1994 году он присоединился к метрологической группе Управления промышленности и торговли Боготы, где он отвечал за установление национальных стандартов напряжения и сопротивления и с тех пор участвует в метрологии и исследованиях измерения неопределенности. В 2012 году он присоединился к Национальному метрологическому институту Колумбии (INM), Богота, где он является координатором лабораторий по электрической метрологии, температуре и влажности.Он является вторым руководителем исследовательской группы INM Research Group по разработке эталонов. ORCID: 0000-0002-9518-2454

Как цитировать: Эрнандес-Прада, К.Ф., Сачика-Авельянеда, М. и Мартинес-Лопес, А., Калибровка источников переменного тока высокой точности с помощью однопереходных термопреобразователей в INM. DYNA, 88 (216), стр. 117-125, январь — март 2021 г.

Преобразователь

баксов с термодинамикой — MATLAB и Simulink

В этом примере показано, как смоделировать импульсный источник питания, который преобразует источник постоянного тока 30 В в регулируемый источник постоянного тока 15 В.Модель может использоваться как для определения размера индуктивности L и сглаживающего конденсатора C, так и для разработки контроллера обратной связи. Выбирая между непрерывным и дискретным контроллерами, можно изучить влияние дискретизации. Моделирование переключающих устройств в виде полевых МОП-транзисторов, а не идеальных переключателей, гарантирует правильное представление сопротивлений устройств в открытом состоянии. Модель также фиксирует время включения / выключения устройств, это зависит в первую очередь от значений емкости затвора и выходного сопротивления драйвера ШИМ.

См. Пример модели power_switching_power_supply для абстрактной версии этой модели, в которой используется идеальное переключение для сокращения времени моделирования. Приведенную здесь модель можно использовать для определения значений сопротивления в открытом состоянии, необходимых для идеальных переключателей, плюс временные смещения, если это необходимо. Использование идеального подхода к переключению power_switching_power_supply может использоваться для моделирования более сложных преобразователей мощности.

МОП-транзисторы сконфигурированы для отображения тепловых портов, которые подключены к подсистемам, моделирующим радиаторы и окружающую среду.Общий тепловой поток рассчитывается и отображается в Scope 3. Только для абстрактной модели тепловой динамики см. Пример «Тепловые характеристики синхронного понижающего преобразователя», ee_switching_power_supply_thermal_only. Абстрактная модель используется для определения начальных температур для этой модели. Тепловые порты диодов не открыты, так как их тепловая составляющая очень мала по сравнению с полевыми МОП-транзисторами

.

Модель

Подсистема драйвера

Подсистема Thermal 1

Результаты моделирования от Simscape Logging

График ниже показывает выходное напряжение по сравнению с опорным напряжением.Он также показывает изменение тока нагрузки и рассеиваемую мощность двух полевых МОП-транзисторов, усредненную за цикл ШИМ.

График ниже показывает время включения / выключения двух полевых МОП-транзисторов и ток сток-исток.

На графиках ниже показано поведение различных реализаций ПИ-регулятора.