Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
При полной симметрии системы реактивная мощностьСтр 1 из 4Следующая ⇒
Q = 3UфIф sinj = UлIл sinj. (2.20) Измерение реактивной мощности в симметричной трехфазной цепи может быть проведено ваттметрами активной мощности, включенными по специальным схемам (токовая обмотка включается в одну фазу, обмотка напряже- При использовании одного ваттметра его показание PW умножается . (2.21) В схеме с двумя ваттметрами сумма их показаний умножается . (2.22) Измерительные информационные системы (ИИС) представляют собой совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, предназначенных для автоматического сбора измерительной информации от ряда источников с многократным использованием одних и тех же преобразователей сигналов, несущих измерительную информацию; передачи измерительной информации на те или иные расстояния по каналам связи и представления ее в том или ином виде. Канал связи – совокупность технических средств, обеспечивающих передачу информации от передатчика к приемнику. Основным отличием ИИС от других средств измерения является автоматический сбор измерительной информации от ряда источников и многократное использование преобразователей сигналов. Измерительно-вычислительные комплексы (ИВК) – это автоматизированные средства измерения и обработки информации, предназначенные для исследования сложных объектов и представляющие собой совокупность программно-управляемых средств (измерительных и вычислительных) и средств воздействия на объект исследования.
2.2. Задания для самостоятельного решения
2.2.1. Задача № 2. Измерение несинусоидального напряжения Выполнить измерения несинусоидального напряжения с помощью аналоговых измерительных приборов. Задано два вида напряжения:
u = U1msinwt + U3msin(3wt+b3); (2.23) u = Um[0, 5 - ]. (2.24) Напряжение вида (2.23), содержащее первую и третью гармоники, измеряется вольтметрами электродинамической и выпрямительной систем, напряжение вида (2.24), имеющее постоянную составляющую, первую, вторую и третью гармоники, – электронным вольтметром пикового значения и вольтметром магнитоэлектрической системы. Вольтметры имеют одинаковые номинальные напряжения (Uн = 300 В) и шкалы с одинаковым числом делений Определить, на какое число делений шкалы отклонятся стрелки всех вольтметров при определении соответствующих напряжений. Исходные данные вариантов приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1 Исходные данные для задачи № 2
Методические указания
Вольтметры электродинамической системы измеряют действующее значение несинусоидального напряжения
. (2.25)
Показания вольтметров выпрямительной системы пропорциональны среднему по модулю значению измеряемого напряжения. Если за начало отсчета времени принять момент прохождения через ноль первой гармоники напряжения и учесть, что начало третьей гармоники напряжения смещено по отношению к началу первой на угол b3, то для кривых, не содержащих постоянной составляющей и четных гармоник, после интегрирования зависимости u(wt) (2.23) в соответствии с выражением (2.1) получим . (2.26) Поскольку приборы этой системы градуируются в действующих значениях при синусоидальном напряжении, то расчет цены деления требует корректировки в соответствии с уравнением (2.3). Вольтметры электронной системы пикового значения реагируют на амплитудное значение измеряемого напряжения Um. Приборы этой системы также градуируются в действующих значениях U при синусоидальном напряжении, поэтому при определении цены деления также необходима аналогичная корректировка: , (2.27) где ; - коэффициенты амплитуды соответственно для заданной и синусоидальной форм напряжения; U – действующее значение напряжения вида (2.24), определяемое по уравнению (2.25). Вольтметры магнитоэлектрической системы выделяют из заданного входного напряжения u(wt) только постоянную составляющую U0. Результаты измерения записать в табл. 2.2.
Таблица 2.2 Результаты вычислений
2.2.3. Задача № 3. Применение масштабных измерительных
Измерительный механизм магнитоэлектрической системы рассчитан на ток Iи и имеет сопротивление Rи. По данным варианта, выбранного по табл. 2.3, для схемы, представленной на рис. 2.5, а) подобрать шунты Rш1 и Rш2 для расширения предела измерения ИМа до значений I1 и I2, начертить соответствующие схемы; б) определить мощность Pа, потребляемую амперметром при токе I1; в) используя ИМ амперметра с шунтами при номинальном токе Iн = I1 , подобрать добавочное сопротивление Rд для изготовления вольтметра на напряжение Uн , начертить схему; г) найти мощность Рv, потребляемую вольтметром при напряжении U; д) результаты вычислений занести в табл. 2.4.
Рис. 2.5. Схема прибора с шунтами Таблица 2.3 Исходные данные для задачи № 3
2.2.4. Методические указания При расширении предела измерения ИМа по току Iи до величины I1 шунтом является сумма (Rш1 + Rш2 ), до величины I2 – шунт Rш1 , а шунт Rш2 включается последовательно с Rи . Таблица 2.4 Результаты вычислений
2.2.5. Задача № 4. Измерение мощности в цепях трехфазного тока
Трехфазная нагрузка соединена " звездой" без нулевого провода. Для измерения мощности, потребляемой нагрузкой, использовались два одинаковых ваттметра с номинальным током Iн = 5 А, номинальным напряжением В зависимости от варианта задания измеряется активная мощность Р либо реактивная мощность Q в двух режимах: симметричном и несимметричном (короткое замыкание одной из фаз нагрузки). Исходные данные для решения задачи приведены в табл. 2.5. Для работы трехфазной нагрузки в симметричном режиме необходимо выполнить следующее: а) начертить схему включения ваттметров в цепь через измерительные трансформаторы тока и напряжения;
б) подобрать соответствующие коэффициенты трансформации kIн и kUн, учитывая значения вторичных параметров I2н =5A, U2н = 100 B и возможное увеличение тока в несимметричном режиме; в) записать выражение для измеряемой мощности Р или Q и построить в масштабе векторную диаграмму, выделив на ней векторы токов и напряжений, под действием которых находятся последовательные и параллельные обмотки ваттметров; г) определить мощность Р или Q на высокой стороне; д) найти относительную погрешность вычисления суммарной мощности нагрузки, сравнив расчетные значения Р и Q с заданными; е) вычислить показания ваттметров на низкой стороне Р1н и Р2н при определении активной мощности или РW1н и РW2н при определении реактивной мощности и рассчитать соответствующие числа делений шкалы a1 и a2, на которые отклонятся стрелки ваттметров. Для работы трехфазной нагрузки в несимметричном режиме необходимо выполнить следующее: а) построить в масштабе векторную диаграмму, выделив на ней векторы напряжений и токов, под действием которых находятся параллельные и последовательные обмотки ваттметров; б) определить мощность P или Q на высокой стороне; в) вычислить показания приборов на низкой стороне Р1н и Р2н или РW1н и РW2Н и определить соответствующие числа делений шкалы a1 и a2, на которые отклонятся стрелки приборов. Данные вычислений свести в табл. 2.6.
Таблица 2.6 Результаты вычислений
2.2.6. Методические указания Для измерения активной Р и реактивной Q мощности нагрузки применяется метод двух ваттметров. Метод пригоден как при симметричной, так и при несимметричной нагрузке. Подбор номинальных коэффициентов трансформации (2.10) сводится к выбору значений I1н и U1н трансформаторов из рядов I1н = 5, 10, 20, 50, 75, 100, 200, 500, 800, 1000, 1500 А; U1н = 0.6; 3; 6; 10; 20 кВ с соблюдением условий I1н > I, U1н > Uл (где I – величина расчетного тока в любом режиме, Uл – заданное линейное напряжение) и проверкой неравенств А; В, где Iн и Uн – заданные параметры ваттметров.
Исходные данные для задачи № 4
В соответствии с вариантом задания записать расчетное значение активной мощности согласно выражениям (2.15) – (2.17) либо реактивной мощности. В последнем случае независимо от режима работы обмотки ваттметров включаются по одному из трех вариантов: токовые обмотки включены в фазы А и С – ; (2.28) токовые обмотки включены в фазы А и В – ; (2.29) токовые обмотки включены в фазы В и С – ; (2.30) где – углы сдвига фаз соответствующих линейных напряжений и токов, например: ; слагаемые в скобках – показания ваттметров Таким образом, определение активной Р и реактивной Q мощности в любом режиме сводится к определению соответствующих углов После выбора расчетного выражения Р или Q представить на схеме разметку генераторных зажимов обмоток каждого ваттметра.
2.3. Лабораторная работа 5
ПРИМЕНЕНИЕ МАСШТАБНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
Цель работы: изучение практического использования масштабных преобразователей, расчет индивидуальных шунтов и добавочных сопротивлений для магнитоэлектрических приборов, экспериментальная проверка расчета.
2.3.1. Основные теоретические положения
Масштабный измерительный преобразователь предназначен для изменения значения измеряемой величины в заданное число раз. Для расширения пределов измерения измерительных приборов по напряжению и току применяют измерительные трансформаторы, шунты и добавочные сопротивления. Измерительные трансформаторы переменного тока и напряжения применяются для расширения пределов измерения электромагнитных, электродинамических, индукционных приборов по току и напряжению, а также для обеспечения безопасности измерений при высоком напряжении. В работе используется только измерительный трансформатор тока, номинальный первичный ток которого I1н указан на заводском щитке, а номинальный вторичный ток I2н равен 5А. Во вторичную обмотку включается токовая обмотка ваттметра, поэтому мощность нагрузки первичной цепи
, (2.31) где ; – номинальный коэффициент трансформации ИТТ; = 1 – то же, для ИТН; P2 – показание ваттметра.
2.3.2. Порядок выполнения работы
1) Собрать электрическую цепь по схеме, представленной на рис. 2.6, 2) Вычислить погрешность использования ИТТ, являющуюся в первом приближении его токовой погрешностью: %, (2.32) где Р01 = UI – мощность нагрузки по показаниям вольтметра и амперметра.
Рис. 2.6. Схема измерения мощности с трансформатором тока
3) Используя выражение (2.5), подобрать шунт сопротивлением Rш для расширения предела измерения Iн микроамперметра типа М265М до величины Iн', заданной преподавателем из ряда значений: 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 4) Установить на магазине сопротивлений рассчитанное значение сопротивления шунта и подключить к нему микроамперметр М265М для получения схемы миллиамперметра с заданным пределом измерения.
5) Собрать цепь (рис. 2.7) для сличения показаний полученного миллиамперметра и образцового. Проверить экспериментально правильность расчета Rш путем сличения показаний на конечной отметке шкалы прибора М265М с соответствующим показанием образцового прибора Io. 6) Определить относительную погрешность вычислений Rш :
%. (2.33) 7) Использовать измерительный механизм прибора М265М для создания милливольтметра с пределом измерения Uн= IнRи. Подобрать добавочное сопротивление Rд согласно формуле (2.7) для расширения этого предела до величины , заданной преподавателем из ряда значений: 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000 мВ. 8) Установить на магазине сопротивлений рассчитанное значение сопротивления добавочного резистора R0 и подключить к нему прибор М265М для получения схемы милливольтметра с заданным пределом измерения. 9) Собрать схему (рис. 2.8) для сличения показаний полученного милливольтметра и образцового.
Экспериментально проверить правильность расчета Rд путем сличения показаний на конечной отметке шкалы прибора М265М Uн' с соответствующим показанием образцового прибора Uo. 10) Определить относительную погрешность вычислений Rд : %. (2.34) 11) Заполнить табл. 2.7, 2.8. Объяснить причины возникновения погрешностей , , . Наименование параметров, используемых в табл. 2.7, 2.8, приводится в п. 1 – 10.
Таблица 2.7 Измерение тока с шунтом
Таблица 2.8 Измерение напряжения с добавочным сопротивлением
2.3.3. Контрольные вопросы
1) Назвать область применения измерительных трансформаторов, шунтов и добавочных резисторов. 2) Вывести расчетные формулы для определения сопротивлений шунта и добавочного резистора. 3) Как определяются постоянные приборов с использованием масштабного преобразователя? 4) Назвать погрешности, возникающие при использовании измерительных трансформаторов тока и объяснить причины их возникновения. 2.4. Лабораторная работа 6
ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ
Цель работы: изучить методы измерения активной и реактивной
2.4.1. Порядок выполнения работы
1) Собрать электрическую цепь по схеме, представленной на рис. 2.9, для измерения активной мощности трехфазного асинхронного двигателя, обмотки которого образуют симметричную " звезду". В этой и последующих схемах обратить внимание на правильность подключения генераторных зажимов обмоток ваттметра, помеченных знаком *.
Рис. 2.9. Измерение мощности Рис. 2.10. Векторная симметричной нагрузки диаграмма схемы, представленной на рис. 2.9.
В качестве ваттметров используются электроизмерительные установки, позволяющие измерять ток, напряжение и мощность. 2) Произвести измерения мощности, напряжения и тока фазы A (PA, UA и IA ) и, используя выражение , (2.35) вычислить cos j и угол j, на который фазный ток IA отстает от фазного напряжения UA (рис. 2.10). Вычислить мощность двигателя: . (2.36) 3) Собрать электрическую цепь по схеме, представленной на рис. 2.11, для измерения той же активной мощности двигателя методом двух ваттметров, подключение обмоток которых соответствует выражению (2.15).
Рис. 2.11. Измерение мощности Рис. 2.12. Векторная диаграмма двумя ваттметрами измерения двумя ваттметрами
4) Выполнить измерения: а) мощности P1, линейного напряжения UAB и линейного тока IA первым прибором; б) мощности P2, линейного напряжения UCB и линейного тока IC вторым прибором. При определении мощности стрелка одного из ваттметров при отрицательном косинусе отклонится в обратную сторону. В этом случае следует переключить предел измерения с + P на – P и записать показание со знаком минус. 5) Учитывая, что ; (2.37)
, (2.38) определить мощность двигателя: . (2.39) 6) Построить векторную диаграмму (рис. 2.12), определить по ней углы . (2.40) 7) Заполнить табл. 2.9 и провести сравнение измерений и расчета мощности (см. п. 2, 5 и 6), сделать выводы.
Таблица 2.9 Результаты измерения мощности
Построение векторной диаграммы начинается с изображения векторов фазных напряжений , , , модули которых определяются из соотношения . (2.41) Векторы фазных токов , , отстают на угол j от векторов соответствующих фазных напряжений. На диаграмме строятся векторы линейных напряжений (2.42) . (2.43)
На векторной диаграмме выделяются векторы токов и напряжений, участвующих в создании вращающих моментов включенных ваттметров, отмечаются углы b1 и b2. При несимметричной нагрузке на векторной диаграмме необходимо учесть смещение нейтрали. 8) Собрать электрическую цепь по схеме, представленной на рис. 2.13, для измерения реактивной мощности двигателя одним ваттметром (обратить внимание на отсутствие соединения генераторных зажимов обмоток ваттметра).
Рис. 2.13. Измерение реактивной Рис. 2.14. Измерение реактивной мощности одним ваттметром мощности двумя ваттметрами
9) Провести измерения линейного напряжения UBC и тока IA, снять показание прибора Pw. Вычислить реактивную мощность: . (2.44) 10) Построить векторную диаграмму, выделить (согласно рис. 2.13) векторы и , определить угол g между данными векторами, убедившись, что . Учитывая, что , получить расчетное значение реактивной мощности Q. 11) Собрать электрическую цепь по схеме, представленной на рис. 2.14, измерить аналогичные параметры двумя ваттметрами и определить мощность двигателя по их показаниям: . (2.45) 12) Построить векторную диаграмму, выделить (согласно рис. 2.14) векторы и , и , определить углы g между этими векторами. Учитывая, что ; (2.46) , (2.47) получить расчетное значение реактивной мощности Q. 13) Заполнить табл. 2.10 и провести сравнение измерений и расчета мощности Q (см.п. 10 – 12), сделать выводы. Таблица 2.10 Результат измерения реактивной мощности
2.4.3. Контрольные вопросы 1) Доказать возможность измерения активной мощности двумя ватт-метрами. 2) Доказать, что ваттметрами можно измерять реактивную мощность симметричной трехфазной цепи. 3) Начертить возможные варианты схем включения двух ваттметров для измерения активной мощности цепи. 4) Начертить возможные варианты схем включения двух ваттметров для измерения реактивной мощности цепи. 5) В каком случае показания ваттметров будут одинаковыми при измерении активной мощности цепи?
2.5. Лабораторная работа 7
ПОВЕРКА ОДНОФАЗНОГО ЭЛЕКТРОННОГО СЧЕТЧИКА
Цель работы: изучение методики поверки однофазного электронного счетчика. 2.5.1. Основные теоретические положения Поверка заключается в сравнении расчетного значения относительной погрешности счетчика d с допускаемой относительной погрешностью dдоп при различных значениях тока I и cos j. Значение d определяется по формуле:
%, (2.48) где W – значение электрической энергии, соответствующее показаниям W0 – действительное значение энергии, прошедшей через счетчик. Значение dдоп определяется классом точности счетчика и задается таблицей для различных значений тока.
2.5.2. Порядок выполнения работы
1) Собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 2.15. После проверки преподавателем включить установку и прогреть счетчик при его номинальных вторичных параметрах U2ном = 220 В и I2ном = 5 А в течение 5 мин. 2) Установить ток в цепи I = 0, 5 А, что соответствует 10 % от номинального вторичного тока, а фазометром – cos j = 1. Определить энергию, потребляемую в цепи нагрузкой R на высокой , (2.49) где N – число импульсов, подсчитанных с помощью счетчика импульсов СТ за время измерения tи, определенное по электронному секундомеру T; A – передаточное число счетчика электрической энергии, имп./кВт∙ ч.
Рис. 2.15. Схема для поверки электронного счетчика
Вначале запускается счетчик импульсов, и на любом числе Инач включается секундомер. Спустя время tи секундомер выключается, фиксируется число импульсов Икон и время tи. Подсчитывается число прошедших импульсов N = Икон – Инач. (2.50) Рекомендуемые интервалы для выбора времени tи приведены в табл. 2.11.
Таблица 2.11 Время измерения для различных значений тока нагрузки
При отсутствии в схеме счетчика импульсов СТ и секундомера Т величина Wв определяется по разности показаний счетчика за время tи, определенное по часам. 3) Вычислить энергию, потребляемую на низкой стороне: , (2.51) где Kсч = KU·KI – коэффициент счетчика; ; (2.52) . (2.53) Номинальные параметры и значение передаточного числа А указываются на щитке счетчика. 4) Определить расчетное значение энергии в Вт·с: . (2.54) 5) Для заданных U = 220 В, I = 0, 5 А и cos j = 1 вычислить действительное значение мощности активной нагрузки R: . (2.55) Сверить полученное значение с показанием ваттметра. 6) Рассчитать действительное значение энергии: . (2.56) 7) По формуле (2.48) вычислить относительную погрешность d измерения энергии электронным счетчиком. 8) Провести опыты, описанные в п. 2 – 7 при I = 1; 2, 5; 5 А, что составляет 20, 50 и 100% от номинального. 9) Повторить эксперимент при cos j = 0, 5. 10) Заполнить табл. 2.12. 11) Построить графики d (I/I2ном) для каждого значения cos j, на которых отметить область допустимых значений dдоп(I/I2ном) для однофазного электронного счетчика Ф-442 класса точности 2 в соответствии с табл. 2.13. Сделать
Таблица 2.12 Результаты измерений Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-03; Просмотров: 455; Нарушение авторского права страницы