Měřič THD síťového napětí

Tímto zařízením můžeme např. kontrolovat „čistotu“ sítě používané k napájení Hi-Fi audio zařízení a můžeme měřit jaký vliv na tuto „čistotu“ má zapojený stmívač osvětlení nebo PC zdroj.

Definice THD

Zapojení měřiče vyplývá právě z této definice THD, která říká že:

THD = ( P2 + P3 + P4 + … ) / P1,

kde P1 je výkon základního kmitočtu, P2 druhé harmonické, P3 třetí atd. THD se udává v % (THD = 1 tedy odpovídá 100%).

THD lze definovat i pomocí efektivních napětí:

THD = sqrt( U2 + U3 + U4 + … ) / U1

kde U1 je efektivní napětí základního kmitočtu, U2 je efektivní napětí druhé harmonické, U3 třetí atd.

Druhý vztah lze interpretovat tak, že THD je poměr (vyjádřený v %) efektvního napětí signálu s odfiltrovaným základním kmitočtem k efektivnímu napětí základního kmitočtu. Je-li efektivní napětí základního kmitočtu rovno 1V, pak efektivnímu napětí 1V měřeného signálu s odfiltrovaným základním kmitočtem odpovídá THD = 100%.

Schéma

Měřič TD síťového napětí – schéma

Popis

Zapojení pro měření THD obsahuje odporový dělič napětí, který zmenšuje vstuplní efektivní síťové napětí 230V na 1V, a dále pásmová zádrž, která odstraňuje základní frekvenci 50Hz. Efektivní napětí singnálu za filtrem pak přímo vyjadřuje THD (v %).

Signál výstupu filtru je nutné měřit střídavým V-metrem, který měří skutečné efektivní napětí (true RMS). Běžné levné DMM, které vyhodnocují střední hodnotu, i když jsou ocejchovány v efektivní, nejsou použitelné pro měření THD.

Dělič napětí je tvořen rezistory R1 – R5, na rezitoru R5 je efektivní napětí 1V. Rezistory R1 – R4 také oddělují fázový vodič od celého zařízení – mají tak velký odpor, že proud z fáze není nebezpečný.

Z rezistoru R5 je napětí připojeno pásmovou zádrž, která odstraní základní frekvenci 50Hz. Jako filtr je použit dvojitý T článek tvořený součástkami R8 – R10, C2 – C5 a P1 – P3.

Frekvenční charakteristika dvojitého T článku odpovídá charakteristice LC odlaďovače s velkou jakkostí. Ladění filtru je velmi ostré proto musí být součísky hodně stabilní.

Součástí filtru jsou i dva oddělovače s OZ zapojenými jako sledovače signálu. Předpětí pro OZ je odebíráno z děliče R6, R7.

Oživení

Při oživení je potřeba naladit filtr přesně na 50Hz. To se pozná tak, že 50Hz proniká minimálně na výstup a údaj na DVM je co nejmenší – tak je možné zařízení oživit s co nejmenším počtem dalších zařízení.

Nejprve se běžce trimrů nastaví na střed. Přivede se síťové napětí a běžcem trimru P1 se otáčí na jednu stranu, dokud není údaj na DVM co nejmenší. Tuto polohu si označíme a běžeč vrátíme zpět, přibližně do poloviny polohy mezi značkou a středem. Pak se nastaví trimr P3 také tak, aby byla hodnota na DVM co nejmenší. Toto otravné nastavování P1 a P3 opakujeme, dokud není hodnota na DVM co nejmenší. Dbáme na to, aby ve finále polohy běžců trimrů P1 a P3 byly zhruba totožné. Nakonec se ještě nastaví trimr P2 na nejnižší možný údaj na DVM.

A to je vše, filtr je nastaven, můžeme začít měřit!


A Radio – Praktická elektronika 2007/1