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Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per impulsi di tensione Relatore: Ch.mo Prof Giancarlo Pesavento Laureando: Stella Eros 12/03/04 A.A.

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1 Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per impulsi di tensione Relatore: Ch.mo Prof Giancarlo Pesavento Laureando: Stella Eros 12/03/04 A.A. 2002/2003

2 Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive 2 Calibrazione grandezze impulsive Necessità tracciabilità grandendezze impulsive imposte dalla normativa internazzionale IEC 60-1 e 60-2 Necessità tracciabilità grandendezze impulsive imposte dalla normativa internazzionale IEC 60-1 e 60-2 Mancanza di campioni primari per le grandezze impulsive Mancanza di campioni primari per le grandezze impulsive Allora si rende limpulso di tensione referibile alla tensione continua mediante la misura dei componenti che determinano la sua forma Allora si rende limpulso di tensione referibile alla tensione continua mediante la misura dei componenti che determinano la sua forma Limpulso di tensione è caratterizzato dai parametri convenzionali introdotti nalla norma IEC 60-2: Limpulso di tensione è caratterizzato dai parametri convenzionali introdotti nalla norma IEC 60-2: T 1 T 1 T 2 T 2 V Max V Max

3 Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive 3 IEC Tipologia di impulsoParametri misuratiValori Incertezza[1] [%][1] Stabilità a breve termine[2] [%][2] Impulso di fulminazione tronco e pieno. Tempo allemivalore55-65µs 20,2 Tempo al fronte µs 20,5 Tensione al picco Allinterno della scala usata 0,70,2 Impulso di fulminazione troncato sul fronte Tempo al troncamento µs 21 Tensione massima Allinterno della scala usata 10,2 Impulso di manovra Tempo al massimo15-300µs 20,2 Tempo allemivalore µs 20,2 Tensione massima Allinterno della scala usata 0,70,2 Impulso rettangolare Durata µs 20,5 Valore di picco Allinterno della scala usata 21

4 Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive 4 Tipologie di calibratori a bassa tensione TIPOLOGIE DI CALIBRATORI DIRECT VOLTAGE CALIBRATOR ALTERNATING VOLTAGE CALIBRATOR PULSE GENERATORS STEP GENERATORS FOR CALIBRATORS REFERENCE PULSE CALIBRATORS matched Calibrators Un-Matched Calibrator Low Imp High Imp PONTE AD IMPEDENZA

5 Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive 5 Sistema di Calibrazione Generatore d.c. stabilizzato Generatore d.c. stabilizzato Testa di calibrazione Testa di calibrazione PC di controllo PC di controllo Strumento da calibrare Strumento da calibrare

6 Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per impulsi di tensione 6 Generazione Impulso di tensione Resistenza di coda Resistenza di coda Resistenza di fronte Resistenza di fronte Capacità di coda Capacità di coda Capacità di fronte Capacità di fronte Carico Carico

7 Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive 7 Calibratore ad alta impedenza Generazione V Carico R=1M C=30pF Collegamento BNC diretto Collegamento PC Tramite RS 232(9pin) Rcoda=1400 Rfronte=330 Ccoda=14,7 nF Cfronte=1 nF

8 Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive 8 Calcolo dellimpulso Tempo di fronte: Tempo di fronte: Tempo allemivalore: Tempo allemivalore: Rendimento: Rendimento:

9 Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive 9 Calcolabilità dellimpulso Abaco per la determinazione dei coefficienti del doppio esponenziale Abaco per la determinazione dei coefficienti del doppio esponenziale 1/ 1 [ns] 1/ 2 [ns] T1[ns] T2[ns]

10 Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive 10 Fase di sperimentazione Costruzione testa di calibrazione in laboratorio; Costruzione testa di calibrazione in laboratorio; Prova e qualificazione con TDS 510A e AS Prova e qualificazione con TDS 510A e AS

11 Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive 11 Deriva di T 1 Allaumentare di V in, aumenta T 1 Allaumentare di V in, aumenta T 1

12 Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive 12 Deriva di T 1 Cause Inserzione in fase di chiusura del relè di una resistenza addizionale tale da modificare la costante di tempo R 1 C 1 che in prima approssimazione determina T 1 Inserzione in fase di chiusura del relè di una resistenza addizionale tale da modificare la costante di tempo R 1 C 1 che in prima approssimazione determina T 1 Soluzione Riprogettazione del calibratore con un valore di R1 più elevato. Inserzione in derivazione al contatto n.a. di un C in ceramica

13 Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive 13 Soluzione Compensazione effetto fino a 350 V Compensazione effetto fino a 350 V

14 Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive 14 Effetto induttanza parassita Alla chiusura dellinterruttore forte variazione di corrente sul contatto accenttuata da C che deforma limpulso tra 10-30% di T1 Alla chiusura dellinterruttore forte variazione di corrente sul contatto accenttuata da C che deforma limpulso tra 10-30% di T1

15 Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive 15 Compensazione delleffetto Usare un condensatore ad alta perdita Usare un condensatore ad alta perdita Inseriree una resistenza che smorza effetto e limita la corrente massima nel contatto Inseriree una resistenza che smorza effetto e limita la corrente massima nel contatto Valore di C tale che: Valore di C tale che: Aumenti la corrente nel contatto in modo da stabilizzare la resistenza non lineare che appare in fase di chiusura; Aumenti la corrente nel contatto in modo da stabilizzare la resistenza non lineare che appare in fase di chiusura; Usare C<3nF per limitare energia iniettata nel contatto in chisura Usare C<3nF per limitare energia iniettata nel contatto in chisura Rendere la maglia del condensare-contatto la più piccola possibile per limitare linduttanza; Rendere la maglia del condensare-contatto la più piccola possibile per limitare linduttanza;

16 Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive 16 Risultato finale: Particolare tra 0-70% Particolare tra 0-70% Impulso Finale

17 Sviluppo e qualificazione di calibratori calcolabili per grandezze impulsive 17 Strade per lo Sviluppo del sistema di calibrazione Ridurre le dimensioni per ridurre il peso dei componenti parassiti che influenzano i parametri caratteristici dellimpulso campione; Ridurre le dimensioni per ridurre il peso dei componenti parassiti che influenzano i parametri caratteristici dellimpulso campione; La messa in opera di un banco dedicato specificatamente alla taratura degli strumenti atti alla misura degli impulsi di tensione; La messa in opera di un banco dedicato specificatamente alla taratura degli strumenti atti alla misura degli impulsi di tensione;

18 Fine.


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