31413

Дослiдження лічильника електроенергії

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Визначити залежність швидкості обертання диска лічильника від потужності активного навантаження. Зичайний асінхронний двигун переважно працює в області малих значень коефіциента ковзання тобто в умовах коли швидкість обертання ротора близка до швидкості обертання магнітного поля. Для двополюсного двигуна масимальна швидкість обертання становить 3000 обертів на минуту для частоти мережі 50 Hz 5060=3000. На відміну від звичайного двигуна ротор лічильника працює в області великих значень ковзання тобто швидкість обертання ротора...

Украинкский

2013-08-29

69 KB

4 чел.

3

Лабораторна робота № 14

Тема: Дослiдження лічильника електроенергії.

Мета: Ознайомитись з принципом дії лічильника електроенергії. Визначити

залежність швидкості обертання диска лічильника від потужності активного навантаження.

Дослідити співвідношення між струмом, напругою і потужністю для реактивного навантаження. Розрахувати значення cos(φ).  Визначити ємність невідомого конденсатора.

Обладнання: Стенд з лічильником електроенергії, мультиметр з можливістю

виміру змінного струму, блок живлення змiнного струму, секундомер або годинник.

Загальні відомості.

Електромеханічний лічильник електроенергії можна з певним спрощенням розглядати як асінхронний двигун змінного струму. Зичайний асінхронний двигун переважно працює в області малих  значень коефіциента ковзання, тобто в умовах, коли швидкість обертання ротора близка до швидкості обертання магнітного поля. Для двополюсного двигуна масимальна швидкість обертання становить 3000 обертів на минуту для частоти мережі 50 Hz (50·60=3000).  На відміну від звичайного двигуна, ротор лічильника працює в області великих значень ковзання, тобто  швидкість обертання ротора значно менша швидкості обертання магнітного поля. Наприклад, побутовий лічильник розрахований на максимальну потужність наватаження 1.5KW робить 2500 обертів за годину для потужності 1KW. Тобто максимальна швидкість ротора лише 62 обертів на минуту (2500·1.5/60=62.5), або майже у 50 разів повільніше швидкості обертання магнітного поля.

Щоб забезпечити такі умови, за яких швидкість обертання ротора лічильника n пропорційна активній потужності Pa=U·I·cos(φ), у конструкції личильника використовуються особливі конструктивні рішення:

  1.  

Обертаючеся магнітне поле утворюєтся двома електромагнітами (напруги – ФU і струму – ФI) магнітні поля котрих зсунуті на кут 90º.  Для цього:

- обмотка напруги виконується таким чином, щоб вона мала великий індуктивний опір. Тоді струм і магнитне поле цієї обмотки пропорційні напрузі навантаження і зсунуті видносно напруги на кут  90º;

- обмотка струма виконується за схемою трансформатора з короткозамкненую вторинною обмоткою. Тоді опір обмотки струму має переважно активну складову і відносно малий опір. Тобто магнітне поле цієї обмотки пропорцийне струму навантаження і немає зсуву відносно напруги для активного навантаження.

  1.  Осереддя електромагнітів ротора виконано так, що струми Фуко індуковані у роторі токовою обмоткою взаємодіють з магнітним полем обмотки напруги, а струми індуковани обмоткою напруги взаємодіють з магнітним полем обмотки струму, таким чином, що  моменти сил кожної пари Mi= Fi·Ri=ΔLi·Bi·Ii  пропорційні активній потужності Pa=U·I·cos(φ). Тобто обертаючий момент ротора MI=kP·Pa.
  2.  Ротор рухається повз магнітне поле постійного магніту ФS, що виконує функції динамічного гальма. Момент гальмування MS= FS·RS пропорційний швидкості обертання n, тобто MS=kS·n.

Таким чином на ротор одночасно діють моменти сил, такі що, з одного боку, намагаються прискорити обертання - MI=kP·Pa, а з другого боку, загальмувати - MS=kS·n  У сталому режимі ці моменти урівноважуються MI= MS. Тобто kP·Pa = kS·n, або n =K·Pa= K·U·I·cos(φ)  – швидкість обертання пропорційна активній потужності.   Коефіціент K залежить від конструктивних особливостей лічильника.

Для забезпечення можливості роботи учбового лічильника з небезпечними (низькими) напругами до конструкції лічильника було внесено деякі зміни:

  •  обмотка напруг живиться від підвищуючого трансформатора;
  •  обмотку струму перемотано на більшу кількість витків, щоб підвищити чутливість до малих струмів;
  •  для зменшення індуктивного навантаження на джерело живлення ( лічильник є істотним додатковим навантаженням для малопотужного джерела) до вторинної обмотки трансформатора, паралельно обмотці напруг лічильника під’єднано узгоджуючий конденсатор, такий, шоб збільшити cos(φ) лічильника.

План роботи

1. Дослідження лічильника з активним навантаженням

Під’єднати до лічильника змінний опір за наведеною схемою.

Джерело змінного струму E під’єднується до гнізда паралельно точкам 1, 2.

  1.  Під’єднати змінний опір до точок 3, 4.
  2.  Під’єднати блок живлення.
  3.  Виміряти швидкість обертання диска (ротора) лічильника в залежності від потужності, що споживає змінний опір R для декілька значень опору від максимального до мінімального значень. Результати вимирів занесіть до таблиці. Для цього, для кожного значення опору:
  4.  Виставити потрібне значення опору R за шкалою на опорі.
  5.  Виміряти напругу на опорі UR.
  6.  Виміряти час t  потрібний для певної кількості обертів диску N. Для забезпечення відповідної точності кількість обертів N повинна бути не менше 5, а час t не менше 20 секунд.

Таблиця “Активне навантаження”

R,  Ω

UR, V

N, об.

t, сек

n, об/хвилину

P,  W

K, об/хвил/W

δK, %

  1.  Розрахувати потужність P за значенням напруги UR і опором R. Резульати занести до таблиці. Навести формулу розрахунку

P =

  1.  Розрахувати швидкість обертання n у обертах за хвилину
  2.  Розрахувати коефіціент швидкості обертання лічильника K= n/P
  3.  Визначити відносну похибку δKi=Ki/Kmin відносно мінімального значення коефіціент швидкості обертання Kmin 

2. Дослідження лічильника з реактивним навантаженням

Під’єднати до лічильника конденсатор C і амперметр A за наведеною схемою.

Увага! Струм у цій схемі може перебільшувати 200mA. Тому, щоб не пошкодити мультиметр, необхідно під’єднувати вимірювальні щупи до гнізда 20A.

Виміряти швидкість обертання лічильника n, напругу на конденсаторі UC, і струм I.

  1.  Під’єднати конденсатор C до точок 3, 5.
  2.  Під’єднати амперметр A до точок 4, 5 ( у розрив кола).
  3.  Під’єднати блок живлення.
  4.  Виміряти струм I.
  5.  Виміряти час t  потрібний для певної кількості обертів диску N.
  6.  Від’єднати блок живлення.
  7.  Вилучити амперметр зі схеми. Перемкнути щупи мультиметра на вимір напруги.
  8.  Під’єднати конденсатор C до точок 3, 4.
  9.  Під’єднати блок живлення.
  10.  Виміряти напругу на конденсаторі UC
  11.  Результати вимирів занести до таблиці

Таблиця “Реактивне навантаження”

I, A

N, об.

t, сек

UC, V

n, об/хв

Pa,  W

PX,  W

  1.  Розрахувати кількість оборотів за хвилину n
  2.  Розрахувати активну потужність Pa за значеннями коефіциенту K таблиці “Активне навантаження”для найближчої швидкості обертання.
  3.   Розрахувати “уявну” потужність PX =UC·I
  4.  Розрахувати cos(φ) і кут φ

cos(φ) =

φ =

  1.  Розрахувати ємність конденсатора C за відомими значеннями напруги UC, струму I і частоти мережі живлення f = 50Hz. Навести формули розрахунку

XC=                                                      C=

C =


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

40100. Обеспечение стабильной работы ftp и http сервера 4.11 MB
  Спецификация защищаемого объекта В сети Internet имеется закрытый ftpсервер доступ к которому предоставляется через открытую http страницу в глобальной сети Интернет. ftpсервер предоставляет доступ к файлам различных музыкальных форматов. Сервер функционирует на базе операционной системы Windows Xp. Сервер территориально располагается в пределах одной комнаты имеет выход в глобальную сеть Интернет через сторонний сервер компании предоставляющей услуги доступа.
40101. Разработка системы защиты выбранного объекта 98.5 KB
  Объект представляет собой локальную сеть с выделенным сервером и 4 рабочих станции. Сеть находится в одном адресном пространстве с корпоративной сетью другого учреждения в дальнейшем СЕТЬ построенной по принципу internet. Кроме того имеется подключение к сети интернет через модемное соединение и через локальную сеть. Подключение к internet через локальную сеть происходит через проксисервер расположенный в СЕТИ.
40102. Математическая модель маятника на каретке 1.46 MB
  В качестве обобщенных координат для рассматриваемой системы с двумя степенями свободы выберем t угол отклонения маятника и xt положение каретки. Для записи уравнений динамики механической системы воспользуемся уравнениями Лагранжа второго рода 1.1 получим математическую модель рассматриваемого объекта в виде системы двух дифференциальных уравнений второго порядка 1. Дифференциальные уравнения в форме Коши Для записи системы дифференциальных уравнений в форме...
40103. СИНТЕЗ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ МЕХАНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА 13.61 MB
  Построение компьютерной модели с целью имитации движений, а также применение методов теории управления упрощается, если исходные уравнения привести к форме Коши. Для этого разрешим исходные уравнения относительно старших производных. Заметим, что старшие производные входят в уравнение линейно, что позволяет представить уравнения в матричной форме
40104. Синтез алгоритмов управления нестабильным объектом 449.5 KB
  Для достижения цели проекта необходимо решить следующие задачи: 1 – составить нелинейную математическую модель объекта и провести анализ методом компьютерного моделирования; 2 – провести анализ устойчивости управляемости и наблюдаемости объекта по линеаризованной модели; 3 – синтезировать регулятор состояния методом размещения собственных значений [2]; 4 – синтезировать наблюдатель состояний и динамический регулятор; 5 – оценить размеры области притяжения положения равновесия нелинейной системы с непрерывным регулятором; 6 – построить...
40105. Двойственный симплекс-метод, основные принципы, алгоритм. Случаи, когда удобно применять двойственный симплексный метод 178 KB
  ДСМ ДСМ как и СМ называется методом последовательного улучшения оценок и применяется для решения задачи: исходным пунктом этого метода является выбор такого базиса . Таким образом основные принципы ДСМ заключаются в том чтобы: каждый раз выполнялось 2 значения целевой функции убывало. Для этого воспользуемся 2м принципом ДСМ. Чтобы обеспечить это надо выбрать так что: 6 Алгоритм ДСМ формулируется так: Выбираем базис и строим I симплекстаблицу Если все то решение оптимально иначе переход к 3.
40106. Задача максимизации прибыли при заданных ценах на продукцию и ресурсы. Анализ оптимальных решений с помощью множителей Лагранжа 34.5 KB
  Требуется решить задачу максимизации прибыли при заданных P0 и p: mx P0fx – p x 1 x  0 2 Исследование задачи будем проводить с помощью функции Лагранжа: – балансовое соотношение В оптимальном плане x для любых используемых ресурсов отношение цены к предельной эффективности постоянно. Для этих же ресурсов показали что соотношение предельных эффективностей равно соотношению цен. Наибольшая отдача будет от тех ресурсов которые имеют самую большую предельную эффективность в текущей точке.
40107. Теорема о необходимых и достаточных условиях оптимальности смешанных стратегий 167.5 KB
  Пусть игра определена матрицей и ценой игры V. – оптимальная стратегия 1 игрока х является первой координатой некоторой седловой точки фции выигрыша Мх у. СЛЕДСТВИЕ: Если для смешанных стратегий и числа V одновременно выполняются 1 и 2 то будут оптимальными стратегиями игроков а V– цена игры. Докво: умножим 1 на y и просуммируем: умножим 2 на x и просуммируем: Получаем Тогда по следствию Т о седловой точке точка – седловая и –...