Вимірювання енергій в трифазних колах

 

МЕТА РОБОТИ – Виміряти активну і реактивну енергію в трифазному колі за допомогою

Індукційних лічильників і вимірювальних трансформаторів.

В результаті виконання роботи студент повинен:

– знати: схеми включення багатоелементних трифазних лічильників активної і

реактивної енергії; прямі та непрямі методи вимірювання енергій в

трифазних колах;

– вміти: накреслити та збирати схеми включення трифазних лічильників з

вимірювальними трансформаторами струму та напруги.

 

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ

При підготовці до роботи необхідно вивчити теоретичний матеріал по [І, с. 400-411].

Двоелементні лічильники складаються з двох вимірювальних механізмів з електромагнітами, кожний з яких має обмотки струму або напруги. Ці лічильники призначені для вимірювання електричної енергії в трифазних трипроводових колах.

 

а) б)

 

Рисунок 7.1 - Схеми прямого підключення обмоток а) двоелементних лічильників активної

енергії та б) триелементних лічильників реактивної енергії

 

Схема включення обмоток лічильників через вимірювальні трансформатори струму та напруги показана на рис 7.2.

Для правильного підключення генераторних виводів струмових обмоток лічильників виводи (затискачі) первинної і вторинної обмоток трансформаторів струму маркіруються Л1-Л2 і И1-И2, відповідно. Слід мати на увазі, що порядок послідовності фаз у випадку включення лічильника активної енергії може бути довільним, у той час як при включенні реактивного лічильника необхідно дотримуватися прямого порядку послідовності фаз.

У випадку трифазної системи без нульового проводу включення трьох струмових обмоток лічильників можна виконати через два трансформатори струму (рис.7.2, б та рис. 7.3). При цьому струмова обмотка третього елементу може бути включена на сумарний струм двох інших обмоток.

 

а) б)

 

Рисунок 7.2 - Схеми підключення обмоток а) двоелементних лічильників активної

енергії та б) триелементних лічильників реактивної енергії за допомогою

вимірювальних трансформаторів струму та напруги

Обмотки напруги як двоелементних, так і триелементних лічильників активної і реактивної енергії можуть бути підключені до трифазного кола через два однофазних трансформатори напруги, які будуть з’єднані у схему «відкритого трикутника» (рис. 7.4).

 

 

Рисунок 7.3 - Схема включення Рисунок 7.4 - Включення двох

струмових обмоток триелементного однофазних трансформаторів

лічильника за допомогою двох напруги у схему «відкритого

трансформаторів струму трикутника»

 

Виміряну лічильником активну або реактивну енергію W первинного кола розраховують, використовуючи номінальні коефіцієнти трансформації трансформаторів струму К_ІН, напруги К_UH, номінальну постійну лічильника С_H і підраховане за час t число обертів N диска лічильника

W =N∙K_IH∙K_UH∙С_H.

 

Дійсне значення енергії W можна визначити по результатамнепрямих вимірювань величин первинного кола

 

W_а = P · t= (U_A∙I_A∙cosφ_A+U_B∙I_B∙cosφ_B+U_C∙I_C∙cosφ_C)∙t

 

Для розрахунку реактивної енергії використовують формулу

 

W_р = Q · t= (U_A∙I_A∙sinφ_A+U_B∙I_B∙sinφ_B+U_C∙I_C∙sinφ_C)∙t.

 

 

ОБЛАДНАННЯ СТЕНДУ

Для дослідження трифазних лічильників використовується коло, схема якого наведена на рис. 7.5.

Необхідний режим навантаження може бути заданий включеннямтумблерів, що встановлені в колах резисторів R і індуктивностей L.

Для контролю наданого режиму навантаження використовуються амперметр, вольтметр та фазометр. Підключення приладів здійснюється тумблером "Сеть", який перемикається у верхнє положення. При цьому верхня межа виміру амперметра А змінюється з 10 до 5 А шляхом виключення внутрішнього трансформатора струму.

 

 

Рисунок 7.5 - Схема стенда для вимірювання активної і реактивної енергій в трифазовому колі

 

З метою забезпечення можливості опосередкованого (непрямого) вимірювання потужностей кожної фази, переключення амперметра, вольтметра і фазометра у будь-яку фазу може бути виконано за допомогою перемикача, що мас три положення – А, В, С (на схемі не показано).

У вторинних колах трансформаторів струму ТТ1 і ТТ2 з номінальними коефіцієнтами трансформації К_ІН = 1/5 встановлено тумблери, призначені для замикання їхніх вторинних обмоток. Трансформатори напруги ТН1 і ТН2 мають номінальні коефіцієнти трансформації К_UH = 220/100.

Дослідженню підлягають двоелементний лічильник активної енергії И670 і триелементний лічильник реактивної енергії типу И673.

 

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

 

1.Вивчити теоретичний матеріал згідно з вказівками розділу "Основні положення".

2. Підготувати бланк звіту по лабораторній роботі.

Привести в звіті:

- принципову схему включення двоелементного лічильника активної і

триелементного лічильника реактивної енергії через вимірювальні трансформатори

струму і напруги;

- методику вимірювання активної та реактивної енергій непрямим методом

вимірювання.

3.Вирішити задачу (варіант вибрати відповідно особистого шифра).

Задача. В трифазне коло за допомогою вимірювальних трансформаторів струму з коефіцієнтами трансформації К_ІН = 1/5 і трансформаторів напруги з коефіцієнтами K_UH = 220/100 включено двоелементний лічильник активної і триелементний лічильник реактивної енергій. На протязі однієї хвилини диски лічильників виконали, відповідно, N_a і N_р обертів. При цьому режим навантаження визначався лінійними струмами I_A, I_B, I_C, фазними напругами U_A, U_B, U_C і фазними кутами зсуву φ_A, φ_B, φ_C між ними (табл. 7.1).

Паспортні данні лічильника: номінальна напруга – 380 V; номінальний струм – 5 А; номінальна стала – 1 k∙Wh (1kVarh) відповідає 1750 обертам диску.

 

Таблиця 7.1 - Вхідні дані задачі домашнього завдання до лабораторної роботи

Варі-ант	Na	Nр	UA	UB	UC	IA	IB	IC	cosφA	cosφB	cosφC
Оберт	V	A
								1.8	0.94	0.91	0.95
							1.7	1.7		0.81	0.83
						1.6		1.6	0.83		0.83
						1.7	1.7		0.84	0.81	-
						1.4	2.4	1.2		0.8
						1.9	0.5	2.2	0.02	0.8	1.0
						2.3	1.6	1.1	0.83	0.03	0.83
						1.4	1.9	1.8	1.0	1.0	0.83
						1.9	1.8	0.9	0.83	0.03	0.03
						1.9	1.8	0.9	0.83	0.03	0.03

 

Знайти активну і реактивну енергії, виміряні лічильниками, і порівняти їх з енергіями, які визначені при використанні опосередкованого методу вимірювань.

 

 

ЛАБОРАТОРНЕ ЗАВДАННЯ

 

1. Ознайомитися зі стендом та скласти таблицю метрологічних характеристик

вимірювальних приладів.

2. Підключити трифазні лічильники для вимірювання активної і реактивної енергій.

Розрахувати номінальні постійні лічильників.

3. Виміряти активну і реактивну енергії у трифазній системі навантаження (режим

задається керівником), для чого необхідно полічити числа обертів дисків лічильників N_a і N_p на протязі однієї хвилини.

4. Результати вимірювань порівняти з енергією, розрахованою по показам амперметра, вольтметра та фазометра, отриманих при вимірюванні відповідних величин в фазах А, В, С.

Результати вимірювань і розрахунків занести в табл. 7.2.

Таблиця 7.2 - Результати дослідження трифазних лічильників енергії

Експерементальні дані

Розрахункові дані

Na

Np

UA

UB

UC

IA

IB

IC

φA

φB

φC

Wa

Wp

Wa

Wp

оберт

V

A

grad

W, h

var,h

W, h

var,h

 

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

 

1. Як визначити дійсну постійну трифазного лічильника електричної енергії?

2. Запишіть рівняння вимірювання а) двоелементного б) триелементного

лічильника активної енергії.

3. Назвіть можливі причини виникнення похибок лічильників при їх прямому включенні.

4. Приведіть схеми включення двохелементних лічильників активної

енергії через вимірювальні трансформатори струму.

5. Приведіть схеми включення триелементних лічильників активної

енергій через вимірювальні трансформатори струму.

6. Приведіть схеми включення триелементних лічильників реактивної

енергії через вимірювальні трансформатори напруги.

7. Приведіть схеми включення триелементних лічильників реактивної

енергій через вимірювальні трансформатори струму.

8..Назвіть можливі причини виникнення похибок лічильників при включенні їх з

допомогою вимірювальних трансформаторів.

9. Накресліть схему вимірювання струмів і напруг в трифазному трипроводовому колі.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 8