Важность использования rms измерений для описания факторов, влияющих на качество электрической энергии

Что все-таки представляют собой RMS? Среднеквадратичные значения получаются в  итоге математической процедуры, применяемой для расчета единичного значения по последовательности отсчетов. Это позволяет ассоциировать один цикл с другим, либо одну фазу с другой. RMS-напряжение является действенным значением изменяющегося или переменного напряжения. Это значение должно соответствовать таковой же мощности, как и в случае неизменного напряжения, приложенного к чистому сопротивлению. В сегодняшнем мире дискретных волновых сигналов, вырабатываемых кристаллами микропроцессоров цифровой обработки сигнала (ЦОС), такие измерения являются одними из более просто реализуемых. Каждое значение данных в течение предопределенного периода (как правило это один цикл) множится само на себя (строительство в квадрат), а потом все такие значения в течение периода усредняются (суммируются с следующим делением на полное количество) и из приобретенного значения извлекается квадратный корень.

Для размеренного неизменного сигнала каждый отсчет имеет одно и то же значение, как следует, хоть какой из их может служить эквивалентом RMS-значения. В случае же синусоидальной волны значения нарастают в границах первой четверти цикла, потом уменьшаются до нуля и перебегают в область отрицательных значений прямо до малого значения в границах 2-ой четверти цикла (см. рис. 1). 

Набросок 1. Форма волны на нагрузке однофазового источника питания с полноволновым измерителем.

RMS-значение незапятнанного синусоидального сигнала составляет приблизительно 70,7% пикового значения. При искаженной форме волны это не правильно, что является ответом на вопрос, почему приборы, измеряющие не в определениях настоящих среднеквадратичных значений, могут выдавать совсем разные результаты при разных степенях искажений и, как следует, не могут употребляться при наличии гармоник. Те приборы, которые только вычисляют 71% от пикового значения будут давать неправильный итог для формы тока, показанного на рис. 1. На рисунке изображена традиционная форма токового сигнала однофазового источника питания с выпрямлением полной волны, присутствующего в почти всех электрических устройствах. Эта форма волны с гармоническими искажениями (THD) на уровне 108% имела пиковое значение 3,6 А и настоящее среднеквадратичное значение 1,4 А, что не совпадает с рассчитанной величиной 0,707*3,6=2,55 А.

Низкого свойства анализаторы электроэнергии, которые настроены на RMS-значения, могут пропускать некие данные. Ряд устройств рассчитывают RMS-значения в процессе нескольких циклов. Весьмавероятно, что эти мониторы не зафиксируют многофазовый провал в течение 1-го цикла, изображенный на рис. 2.

Набросок 2. Провал в течение 1-го цикла в 2-ух фазах.

Такое искажение сигнала приемлимо для варианта, когда проблема устраняется при помощи защитного предохранителя. На рис. 3 провал в течение 1-го цикла, появившийся вследствие пробоя при пиковом напряжении (может быть из-за неисправности изоляции либо удара молнии) будет давать различные RMS-значения на каждом из 3-х циклов.

Набросок 3. Однофазовый провал при пробое пиковым напряжением.

Зависимо от механизма включения триггера и пороговых значений, может быть необнаружение провала прямо до третьего цикла, так как RMS-значение неисправных циклов может превосходить порог срабатывания триггера. Неисправность, выражающаяся в сдвиге фаз, может иметь идентичные значения от 1-го цикла к последующему, невзирая на конфигурации амплитуды волны. Это происходит, когда употребляются электроанализаторы с многими механизмами включения триггера, к примеру при переходных процессах либо искажениях формы волны. Следует держать в голове, что хотя прибор не замечает таких дефектов, это не означает, что они не есть. Для работы по регистрации искажений свойства электронной энергии компания "Энергометрика" советует модель PM175 - Анализатор электроэнергии, измеритель характеристик свойства электронной энергии.