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

81271. Историческая школа права 38.03 KB
  Основные положения Представители исторической школы права исходили из консервативного исторического понимания права. Их идеи были своеобразным противопоставлением концепции естественного права являвшейся идеологическим оружием революционной буржуазии. Историческая школа права выступала в защиту феодальных порядков против преобразования существующих отношений с помощью нового законодательства объясняя это тем что право должно складываться исторически.
81272. Социологическая школа права 34.87 KB
  Сторонники социологической школы права считали что действующие правовые акты не всегда адекватны экономическим и социальным условиям. Основные положения социологической теории права сводятся к следующему: Теория подходит к праву не формальноюридически а с позиций реальной жизни. Обращаясь к ней как к источнику права становится возможным понять его сущность.
81273. Психологическая теория права 37.25 KB
  Оригинальную психологическую теорию права выдвинул Лее Иосифович Петражицкий 18671931 профессор юридического факультета Петербургского университета депутат I Государственной Думы от партии кадетов. Его взгляды наиболее полно изложены в книге Теория права и государства в связи с теорией нравственности 1907 г. Интерпретация права с позиций психологии позволяет поставить юридическую науку на почву достоверных знаний полученных путем самонаблюдения либо наблюдений за поступками других лиц.
81274. Нормативистская школа права 35.26 KB
  Теория права должна быть свободной от идеологии и представлять собой чистую науку. Суть нормативистской теории составляют следующие положения: право является пирамидой норм; во главе данной пирамиды стоит суверенная норма определяющая смысл остальных норм конституция; каждая норма в данной иерархии черпает юридическую силу от вышестоящей и в конечном итоге от суверенной нормы; сила права зависит от разумности построения всей иерархической правовой системы; право живет только в кодифицированных юридических нормах то есть не...
81275. Право и политика 37.71 KB
  Мицкевич зародилось и понятие политики как общественного светского института выражавшего общие дела интересы полиса городагосударства типичного для государственности Древней Греции и Рима . Поэтому политики не существовало в первобытном обществе где даже индивид не отделял свои интересы от интересов родовой общины. Государство главный политик центральный субъект политической жизни и политической организации любого общества: если все другие субъекты политики политические партии профсоюзы отдельные политики и др. выражают...
81276. Право и экономика 36.48 KB
  Определяющую роль в сфере экономики играют отношения собственности. В марксистской теории соотношение права и экономики трактуется исходя из общих закономерностей связи базиса экономической структуры общества экономического строя которая складывается независимо от воли и сознания людей и надстройки идеологических отношений и институтов. В то же время Маркс и Энгельс не рассматривали определяющее значение экономики по отношению к праву прямолинейно не упрощали его: учитывалось влияние на право других факторов других частей...
81277. Право и мораль. Единство права и морали 38.26 KB
  Соотношение между правом и моралью сложное оно включает в себя четыре компонента: единство различие взаимодействие и противоречия. Единство права и морали состоит в том что: право и мораль представляют собой разновидности социальных норм образующих в совокупности целостную систему нормативного регулирования и в силу этого обладают некоторыми общими чертами у них единая нормативная основа; право и мораль преследуют в конечном счете одни и те же цели и задачи упорядочение и совершенствование общественной жизни внесение в нее...
81278. Формы (источники) права 38.83 KB
  Наряду с этим источником права следует также признать форму выражения государственной воли форму в которой содержится правовое решение государства. Обычно в теории называют четыре вида источников права: нормативный акт судебный прецедент санкционированный обычай и договор. В отдельные исторические периоды источниками права признавали правосознание правовую идеологию а также деятельность юристов.
81279. Нормативно-правовой акт: понятие, виды 39.43 KB
  Нормативные акты создаются в основном государственными органами имеющими право принимать нормативные решения по тем вопросам которые переданы им для разрешения. Нормативные акты характеризуются следующими признаками. Нормативные акты это носители хранилища жилища правовых норм из них мы черпаем знания о правовых нормах. 2 Нормативные акты должны издаваться только в пределах компетенции правотворческого органа иначе по одному и тому же вопросу в государстве будет существовать несколько нормативных решений между которыми возможны...