Назначение
Анализаторы частотных характеристик FRA 5310 (далее по тексту - анализаторы) предназначены для обнаружения дефектов в силовых трансформаторах путем измерения ослабления сигнала.
Описание
Анализаторы частотных характеристик FRA 5310 представляют собой цифровые электроизмерительные приборы. Управление процессом измерения осуществляется при помощи встроенного микропроцессора.
На лицевой панели анализаторов расположены: сенсорный дисплей, разъёмы передающего и принимающего каналов, предназначенные для присоединения измерительных датчиков, разъемы интерфейсов USB и RS232, разъем питания от сети переменного тока, клемма заземления.
Принцип действия анализаторов основан на методе анализа частотных характеристик SFRA (Sweep Frequency Response Analyzer). Анализатором измеряются амплитуды сигналов изменяющейся частоты: зондирующего и прошедшего через исследуемое устройство. При этом определяются амплитудные и фазовые характеристики исследуемого устройства. В результате измерений происходит накопление массива данных о состоянии объекта и интерпретация этого массива данных на основе определенного алгоритма распознавания образов.
В анализаторах FRA 5310 в качестве источника зондирующих сигналов используется генератор синусоидального напряжения изменяющейся частоты. Двухканальный АЦП приборов записывает два сигнала: 1-й канал записывает подаваемое от генератора на вход объекта измерений (например, обмотки трансформатора) напряжение, плавно изменяющееся по частоте в широком диапазоне - от нескольких герц до нескольких мегагерц; 2-ой канал записывает реакцию объекта измерений на приложенное воздействие.
Далее анализатором рассчитывается передаточная функция как отношение спектров входного и выходного сигналов. Степень отличия передаточных функций, рассчитанных до и после воздействия на объект измерений, производится с помощью рассчитываемых коэффициентов парной корреляции, стандартных отклонений , анализа резонансных частот.
Значения амплитуды и фазы для обоих каналов могут быть отображены на графике и экспортированы как амплитуда, фаза, импеданс (полное сопротивление), адмиттанс (полная проводимость) и т.д. Функция создания пользовательских моделей, встроенная в анализаторы, позволяет вычислить практически любой параметр, основываясь на измеренных и сохраненных данных.
Так как трансформатор состоит из цепочек емкостей, индуктивностей и сопротивлений и представляет собой сложную комплексную электрическую схему, имеющую свою уникальную кривую отклика при подаче сигнала переменной частоты, то даже незначительные локальные изменения положения элементов обмотки трансформатора (витков, катушек, отводов) приводят к резкому изменению соответствующих емкостей и индуктивностей и, соответственно, к изменению собственных частот колебаний обмотки. Разные виды деформаций приводят к изменениям в разных диапазонах спектра частот, что отображается на построенных графиках. Таким образом, регистрация частотных параметров обмоток силовых трансформаторов по методу SFRA позволяет выявлять возникающие в процессе работы искажения геометрической формы обмоток. Такой опасный дефект, приводящий к деформации изоляционных промежутков в обмотке, возникает в силовых трансформаторах при наличии двух взаимно связанных условий - при ослаблении усилия прессовки обмоток и в результате протекания по обмоткам трансформатора сквозных токов короткого замыкания, имеющих большие значения.
Фотография общего вида анализаторов представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Фотография общего вида анализаторов частотных характеристик FRA 5310
Программное обеспечение
Программное обеспечение «FRA5310» записано на жесткий диск анализатора, работает под управлением операционной системы Windows XP и представляет собой программу, позволяющую управлять процессом измерения, сохранять установки и параметры измерений для различных видов устройств; проводить быструю оценку и сравнения результатов измерений; распечатывать отчеты; сохранять результаты измерений на жестком диске. Метрологические характеристики анализаторов нормированы с учетом влияния программного обеспечения. Идентификационные данные программного обеспечения анализаторов представлены в таблице 1. Таблица 1
| Наименование программного обеспечения | Идентификационное наименование программного обеспечения (метрологически значимая часть) | Номер версии программного обеспечения, не ниже | Цифровой идентификатор программного обеспечения (для указанной версии) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора программного обеспечения |
| FRA5310 | FRA5310.exe | V2.1.7 | 853cd21f9846e95ef8 3a6c6ad8617160 | MD5 |
Уровень защиты программного обеспечения «C» по МИ 3286-2010.
Технические характеристики
Основные метрологические и технические характеристики анализаторов частотных характеристик FRA 5310 представлены в таблице 2.
Таблица 2
| Характеристика | Значение |
| Диапазон рабочих частот | от 10 Гц до 20 МГц |
| Выходное напряжение, В | от 0,1 до 12 |
| Динамический диапазон измерения ослабления сигнала, дБ | от 0 до минус 100 |
Продолжение таблицы 2
| Характеристика | Значение |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения ослабления сигнала, дБ | ± 0,5 (в диапазоне измерения от 0 до минус 90 дБ) |
| Сопротивление измерительного тракта, Ом | 50 |
| Напряжение питания | 90 - 265 В (50/60 Гц) |
| Потребляемая мощность, В^А, не более | 50 |
| Габаритные размеры (длина х ширина х высота), мм | 410 х 310 х 170 |
| Масса, кг, не более | 8 |
| Условия эксплуатации: температура окружающего воздуха, °С относительная влажность, % | от 0 до плюс 50 от 10 до 90 |
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносят на лицевую панель анализаторов методом трафаретной печати со слоем защитного покрытия и на титульный лист руководства по эксплуатации типографским способом.
Комплектность
Комплект поставки анализаторов представлен в таблице 3.
Таблица 3
| Наименование | Количество |
| Анализатор частотных характеристик FRA 5310 | 1 |
| Сумка для кабелей и аксессуаров | 1 |
| Активный передающий датчик с кабелем длиной 15 м | 1 |
| Активный принимающий датчик с кабелем длиной 15 м | 1 |
| Лента заземления длиной 10 м | 2 |
| Зажим к ленте заземления | 2 |
| Кабель электропитания | 1 |
| Руководство по эксплуатации | 1 |
| Методика поверки | 1 |
Поверка
Поверка анализаторов частотных характеристик FRA 5310 осуществляется по документу МП-1595/550-2013 «Анализаторы частотных характеристик FRA 5310. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФБУ «Ростест-Москва» 27 мая 2013 г. и входящему в комплект поставки.
Перечень основных средств, применяемых при поверке:
- прибор для поверки аттенюаторов Д1-13А
диапазон рабочих частот: от 0 до 30 МГц
динамический диапазон ослабления: от 0 до 110 дБ
предел допускаемой абсолютной погрешности: от ± 0,004 до ± 0,022 дБ.
Сведения о методах измерений
Методы измерений с помощью анализаторов указаны в документе «Анализаторы частотных характеристик FRA 5310. Руководство по эксплуатации».
Нормативные документы
Техническая документация фирмы-изготовителя.
Рекомендации к применению
Выполнение работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям.
