Download
1 / 50
500 likes | 879 Views
Л17. Измерение энергии и мощности. Схемы включения параллельной обмотки ваттметра. Схемы включения параллельной обмотки ваттметра. Ферродинамические ваттметры. Применяют их главным образом на переменном токе промышленной частоты. Функция преобразования.
E N D
Л17 Измерение энергии и мощности
Схемы включения параллельной обмотки ваттметра
Схемы включения параллельной обмотки ваттметра
Ферродинамические ваттметры • Применяют их главным образом на переменном токе промышленной частоты
Функция преобразования • Для получения равномерной шкалы в ваттметрах необходимо постоянство • где
Схематическое изображение устройства и включения в цепь однофазного индукционного счетчика
где W — энергия, израсходованная в цепи за интервал времени Δt; N — число оборотов диска за этот же интервал времени; С — постоянная счетчика.
Погрешность измерения Где — энергия, измеренная счетчиком, — действительное значение энергии, израсходованной в цепи.
Для измерения мощности • на высоких частотах применяют термоэлектрические и электронные ваттметры, представляющие собой магнитоэлектрический измерительный механизм, снабженный преобразователем активной мощности в постоянный ток. • В преобразователе мощности осуществляется операция умножения ui = р и получение сигнала на выходе, зависящего от произведения ui, т. е. от мощности.
Нагрузочные характеристики однофазного индукционного счетчика • кривые 1 и 2 соответствуют классам 2,5 и 2,0
Характер кривых при нагрузках 5—20% объясняется влиянием неравенства компенсационного момента и момента трения. • При нагрузке более 20% сказывается непропорциональность между токами и магнитными потоками в последовательной и параллельной цепях, а также влияние тормозного момента УИТ, создаваемого последовательным электромагнитом
Измерение активной мощности и энергии в трехфазных цепях
Мощность Ρ и энергия W за время t определяются выражениями
В симметричной трехфазной системе в которой все фазные и линейные напряжения, токи и углы сдвига между фазными напряжениями и токами равны между собой
Схема измерения активной мощности в трехфазной цепи одним ваттметром при включении нагрузки звездой
Метод одного прибора Если трехфазная система симметрична, а фазы нагрузки соединены звездой с доступной нулевой точкой, то однофазный ваттметр включают по схеме и измеряют им мощность одной фазы. Для получения мощности всей системы показания ваттметра нужно утроить.
Схема измерения активной мощности в трехфазной цепи одним ваттметром при включении нагрузки треугольником
Метод одного прибора Если трехфазная система симметрична можно также измерить мощность при соединении фаз нагрузки треугольником, но при условии включения последовательной обмотки ваттметра в одну из фаз. Для получения мощности всей системы показания ваттметра нужно утроить.
Если нагрузка включена треугольником или звездой с недоступной нулевой точкой, то применяется включение ваттметра с искусственной нулевой точкой
Схема измерения активной мощности в трехфазной цепи с искусственной нулевой точкой
Метод двух приборов Этот метод применяется в асимметричных трехпроводных цепях трехфазного тока. • В зависимости от характера нагрузки фаз знак показаний ваттметров может меняться. • Следовательно, активная мощность трехфазной системы должна определяться как алгебраическая сумма показаний обоих ваттметров.
Схемы включения двух ваттметров для измерения активной мощности трехфазной сети
Метод трех приборов • В том случае когда несимметричная нагрузка включается звездой с нулевым проводом, т. е. когда имеется асимметричная трехфазная четырехпроводная система, применяются три ваттметра. • При таком включении каждый из ваттметров измеряет мощность одной фазы. • Полная мощность системы определится как арифметическая сумма показаний ваттметров.
Схема измерения активноймощности тремя ваттметрами
Методы одного, двух и трех ваттметров применяются главным образом в лабораторной практике. • В эксплуатационных условиях применяются двух- и трехфазные ваттметры и счетчики, которые представляют собой сочетание в одном приборе двух или трех однофазных измерительных механизмов, имеющих общую подвижную часть, на которую действует суммарный вращающий момент всех элементов.
Двухэлементный трехфазный счетчик
Измерение реактивной мощности и энергии в однофазной и трехфазной цепях • Под реактивной мощностью понимается
Измерение угла сдвига фаз и частоты • Для измерения угла сдвига фаз между током и напряжением, а также коэффициента мощности в однофазной цепи переменного тока можно воспользоваться косвенным методом и определить значения этих величин по показаниям амперметра, вольтметра и ваттметра. • Недостатком этого метода является необходимость одновременного отсчета показаний трех приборов и вычисления значения искомой величины, что снижает точность измерений.
Специальные приборы, предназначенные для непосредственного измерения угла сдвига фаз и коэффициента мощности, называются фазометрами. • Промышленностью выпускается большое число разнообразных типов фазометров, в которых используются электромеханические измерительные механизмы. • Наиболее часто при этомиспользуются электродинамические логометры.
Схема электродинамического однофазного фазометра • угол поворота подвижной части логометра определяется только углом φ. • Шкала фазометра может быть отградуирована в значениях угла φ или cos φ.
Недостатки фазометра • В частности, параллельная цепь такого прибора может быть рассчитана только на одно значение напряжения, так как при изменении сопротивления добавочного резистора изменится угол φ и вместе с ним характеристика шкалы. • Существенным недостатком является также большая зависимость показаний от частоты.
Принцип действияконденсаторного частотомера • В положении 1 переключателя В конденсатор Сзаряжается до напряжения U источника, приобретая заряд Q = CU.
В положении 2 переключателя конденсатор разряжается через магнитоэлектрический измерительный механизм. • Если положение переключателя менять с частотой, равной измеряемой частоте fx, то среднее значение тока в измерительном механизме будет Iср=Qfx = CUfx.
Схема включения электромеханических приборов через измерительные трансформаторы токаи напряжения
При включении приборов с измерительными трансформаторами необходимо всегда помнить следующее: 1. Генераторные зажимы ваттметров и других приборов должны быть присоединены к зажиму «а» трансформатора напряжения (параллельные цепи) и к зажиму «И1»трансформатора тока (токовые цепи), а при последовательном соединении токовых цепей приборов — так, как показано на рисунке
2. Вторичная цепь трансформаторов тока при наличии первичного тока не должна размыкаться. Вторичная обмотка трансформатора напряжения не должна подвергаться короткому замыканию
3. В целях безопасности обслуживающего персонала и защиты приборов вторичные цепи измерительных трансформаторов должны обязательно заземляться, как это показано на рисунке.
Заземление вторичных цепей трансформаторов исключает возможность появления высокого напряжения в цепях приборов относительно земли при порче (пробое) изоляции между обмотками трансформатора.
Измерение параметров электрических цепей
Измерение параметров электрических цепей — сопротивлений, емкостей, индуктивностей, взаимных индуктивностей — может быть выполнено различными методами и приборами. • Выбор того или иного из них определяется конкретными условиями задачи — ожидаемым значением измеряемой величины, требуемой точностью, имеющейся в распоряжении экспериментатора аппаратурой и т. п.
Для точных измерений (с погрешностью менее 1—1,5%) используют мосты, потенциометры и цифровые приборы • для более грубых измерений применяют электромеханические приборы.
При этом используют или приборы, градуированные в единицах измеряемой величины (омметры, фарадметры), или несколько приборов, по показаниям которых можно подсчитать измеряемую величину (косвенный вид измерений).
Измерение сопротивлений способом вольтметра и амперметра • Эти способы могут быть применены для измерения различных по значению сопротивлений. • Достоинство этих схем заключается в том, что по резистору с измеряемым сопротивлением можно пропускать такой же ток, как и в условиях его работы, что очень важно при измерениях сопротивлений, значения которых зависят от тока.
пользоваться схемой следует в тех случаях, когда сопротивление Rv вольтметра велико по сравнению с измеряемым сопротивлением R, для измерения малых сопротивлений
когда сопротивление амперметра RAмало по сравнению с измеряемым сопротивлением, для измерения больших сопротивлений
