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

81775. Роль отцовского завета в судьбах героев произведений отечественной классики 19 века 33.3 KB
  Главный герой Петр Гринев отправляясь на службу получает наказ от отца: Прощай Петр. Петр Гринев являясь главным участником событий повествователеммемуаристом следует завету своего отца. Сын своего отца честного служаки времен Елизаветы который ушел в отставку чтобы не присягать Екатерине продолжает традиции своей семьи построенных на любви к ближним уважении к родителям любви к своей Родине и с честью выходит из всех испытаний. Главная героиня романа Маша Миронова дочь бедных дворян бесприданница олицетворение любви и...
81776. Художественные приемы создания образа Печорина в романе М. Лермонтова «Герой нашего времени» 47.87 KB
  Образ Печорина одно из главных открытий Лермонтова. Изображению и раскрытию образа Печорина как героя особой исторической эпохи и подчинена своеобразная композиционносюжетная структура романа. Одна представляет собою объективное повествование о Печорине извне в записках странствующего офицера Бэла Максим Максимыч Предисловие к Журналу Печорина другая субъективноисповедальное самораскрытие героя изнутри в его Журнале Тамань Княжна Мери Фаталист .
81777. Символизм как литературное направление. Анализ стихотворения одного из поэтов-символистов 47.33 KB
  Бальмонта Ю. В поэтических формулах Бальмонта Сологуба Гиппиус Мережковского отрицается истинность реального мира объявляемого лишь комплексом ощущений творцахудожника: . Бальмонта М. В 90х годах вышли сборники его стихотворений: Под северным небом 1894 В безбрежности 1895 Тишина 1897; в 900е годы в период творческого взлета Бальмонта Горящие здания 1900 Будем как солнце 1903 Только любовь 1903.
81778. Образ метели в произведениях отечественной литературы 32.93 KB
  Все ее действие развертывается на фоне разгулявшихся природных стихий: Ветер ветер На всем божьем свете Ветер хлесткий гуляет свищет и зол и рад Разыгралась чтойто вьюга ох пурга какая спасе Вьюга долгим смехом Заливается в снегах Очевидно что образы ветра метели романтичны и имеют символический смысл. Ветер ветер На ногах не стоит человек. Ветер ветер На всем Божьем свете. Во второй строфе напор стихии как бы смягчается ее действия становятся не гневны а почти нежны и появляются уменьшительноласкательные...
81779. Наука и философия. Статус научной философии 28.69 KB
  Многолетний спор философии и науки о том в чем больше нуждается общество в философии или науке и какова их действительная взаимосвязь породил множество точек зрения обилие возможных трактовок и интерпретаций этой проблемы. Остановимся на основных тезисах раскрывающих суть соотношения философии и науки: Специальные науки служат отдельным конкретным потребностям общества: технике экономике искусству врачевания искусству обучения законодательству и др. Частные науки ограничиваются отдельными частями мира. Философия задумывается о...
81780. Функции науки. Роль науки в современном образовании и формировании личности 28.41 KB
  Роль науки в современном образовании и формировании личности. Проблема связанная с классификацией функций науки до сих пор остается спорной отчасти потому что последняя развивалась возлагая на себя новые и новые функции отчасти в силу того что выступая в роли социокультурного феномена она начинает больше заботиться не об объективной и безличностной закономерности а о коэволюционном вписывании в мир всех достижений научнотехнического прогресса. В качестве особой и приоритетной проблемы выделяют вопрос о социальных функциях науки...
81781. Преднаука и наука. Генезис науки и проблема периодизации её истории 31.74 KB
  Генезис науки и проблема периодизации её истории. Исследуя историю любого материального или духовного явления в том числе и науки следует иметь в виду что это сложный диалектический поступательный процесс появления различий включающий в себя ряд качественно своеобразных этапов фаз и т. Применяя сказанное о периодизации к истории науки следует прежде всего подчеркнуть следующее. Вопрос о периодизации истории науки и ее критериях по сей день является дискуссионным и активно обсуждается в отечественной и зарубежной литературе.
81783. Средневековая наука. Организация науки в средневековых университетах 33.78 KB
  Первый из них факультет свободных искусств trium был наиболее многочисленным и считался подготовительным для трех других факультетов: медицинского юридического и теологического самого малочисленного но обучение на котором было самым продолжительным. Таким образом Парижский университет оказался в плену противоречивых тенденций: превратиться в центр беспристрастных исследований связанных с изучением античного наследия но всегда стоящих перед опасностью впасть в инакомыслие либо подчинить исследование религиозным целям и тем самым...