Page 34 - elektro.info 1-2/2020 demo

jakość energii elektr
jakość energii elektr ycznejycznej

cel stosowania przekładników

prądowych oraz sposoby

kompensacji mocy biernej

zagadnienia wybrane

mgr inż. Karol Kuczyński

Rozwój elektryczności spowodował potrzebę mierzenia wielkości elektrycznych
w szczególności napięcia i prądu elektrycznego. Dodatkowo pomiary różnych wiel-
kości elektrycznych, w tym nocy biernej, są stosunkowo łatwe do zrealizowania, szyb-
kie i względnie dokładne.

ozwojowi elektryczności towarzy- ległych prostoliniowych, nieskończe-
Rszyły prace nad pomiarami prą- nie długich przewodach o przekroju a) U b) U
du. Pierwsza definicja ampera, która kołowym znikomo małym, umiesz- Rys. K. Kuczyński
miała charakter międzynarodowy, po- czonych w próżni w odległości 1 me-
jawiła się w 1893 r. na Międzynarodo- tra od siebie, wywołałby między tymi I I
–7
wym Kongresie Elektrycznym w Chi- przewodami siłę 2 × 10 niutona na
cago. Definicja ta została potwierdzo- każdy metr długości.
na na międzynarodowej konferencji Rozwój metrologii, w tym metro-
w Londynie w 1908 r. „Międzynaro- logii elektrycznej, spowodował, że
dowy amper” była to realizacja jed- zjawiska kwantowe wykorzystuje Rys. 1. Wykresy wskazowe [3]: a) odbiornik o charakterze pojemnościowym
(j < 0), b) odbiornik o charakterze indukcyjnym (j > 0)
nostki miary zdefiniowana jako prąd, się w jednych z najdokładniejszych
który w sekundę wytrąci 1,118 mili- wzorców jednostek miar – wzorce ne brzmienie: amper – jest to jed- Dotychczasowa definicja ampera,
grama srebra z roztworu azotanu sre- napięcia elektrycznego i rezystancji. nostka prądu elektrycznego w ukła- która w swojej formie (poprzez niuto-
-2
bra. Obecnie dokładne pomiary poka- Pierwszy z nich jest oparty na zjawi- dzie SI zdefiniowana poprzez przy- na – N = kg·m·s ) odnosiła się do jed-
zują, że ówczesny 1 „międzynarodo- sku kwantowym Josephsona, a drugi jęcie ustalonej wartości liczbowej ła- nostki masy (kilograma) wciąż zdefi-
wy amper” to dzisiejsze 0,99985 A. – zjawisku kwantowym Halla. Dzię- dunku elementarnego e, wynoszą- niowanej, jako niestabilny wzorzec
Powyższa definicja miała jednak ki nim można stacjonarnie (niezależ- cej 1,602 176 634×10 , wyrażonej materialny (tzw. kilogram z Sèvres)
–19
zasadniczą wadę – silnie wiązała nie od czasu i miejsca) odtwarzać jed- w Kulombach C (C = A s), gdzie se- została zastąpiona stałymi definiu-
jednostkę z jej praktyczną realizacją, nostki miar tych wielkości z dużą do- kunda zdefiniowana jest za pomocą jącymi e i ∆ν Cs.
a nieustający postęp w wytwarzaniu kładnością, sięgającą ośmiu, dziewię- ∆ν Cs. Nowa definicja ampera opisu- Nowe brzmienie definicji zosta-
i pomiarze prądu elektrycznego poka- ciu miejsc po przecinku. Współcze- je dokładną relację e = 1,602 176 634 ło ostatecznie sformułowane i za-
zywał, że istnieją znacznie lepsze me- śnie jednostkę prądu elektrycznego ×10 A s. Przekształcenie tego rów- twierdzone podczas XXVI General-
−19
tody odtworzenia jednostki ampera. realizujemy poprzez wykorzystanie nania daje wyrażenie na określenie nej Konferencji Miar, która odbyła się
Z tego powodu 9. Generalna Konfe- zależności z prawa Ohma. Wykorzy- ampera w odniesieniu do stałych de- w dniach 13–16 listopada 2018 r [1].
rencja Miar (CGPM) w 1948 r. zatwier- stujemy kwantowy wzorzec Joseph- finiujących e i ∆ν Cs [1]:
dziła nową definicję ampera, która sona do bardzo dokładnego wytwa-  e  pomiar prądu i energii
obowiązywała do maja 2019 r. Jej ofi- rzania i pomiaru napięcia elektrycz- 1A =  1 602176634 10× − 19   s − 1
cjalne brzmienie jest następujące: am- nego oraz kwantowy wzorzec Halla  , Oprócz pomiaru energii liczniki
per – prąd elektryczny niezmieniają- do wytwarzania wzorcowej rezystan- co jest równe: energii umożliwiają pomiary szere-
cy się, który, płynąc w dwóch równo- cji. W obu wzorcach zjawiska fizyczne 1A = gu innych wielkości, np. mocy, prą-
są scharakteryzowane stałymi fizycz- = 9192 631770 1 602176 634 10 ) ∆ ve ≈ du, napięcia i częstotliwości. W za-
1
×
)( ,
streszczenie nymi, odpowiednio stałą Josephsona ( ≈ , 6 789 687 10 ∆ CCs e − 19 Cs leżności od napięć i mierzonych prą-
×
8
−
v
W artykule omówiono możliwości za- i stałą von Klitzinga. Obie stałe wyra- dów liczniki mogą mierzyć prąd i na-
stosowania regulatorów mocy biernej żone są w odniesieniu do stałych pod- Wynika stąd, że jeden amper jest prą- pięcie w sposób bezpośredni lub po-
w układach jej kompensacji. Zwrócono
uwagę na wymagania prawne dotyczą- stawowych, takich jak ładunek ele- dem elektrycznym odpowiadającym średni poprzez przekładniki.
ce przekładników prądowych. mentarny (e) oraz stała Plancka (h) [1]. przepływowi 1/(1,602 176 634×10 ) Niestety Rozporządzenie Mini-
−19
Słowa kluczowe: wzorzec ampera, prze-
kładnik prądowy, kompensacja mocy Od 20 maja 2019 r. definicja am- ładunków elementarnych na se- stra Gospodarki z dnia 19 kwietnia
biernej.
pera uzyskała następujące oficjal- kundę. 2007 r. w sprawie wymagań, którym
www.elektro.info.pl nr 1-2/2020
82