66571

ВИМІРЮВАННЯ ПОТУЖНОСТІ В ТРИФАЗНИХ КОЛАХ

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Електричні схеми трифазного електричного кола при з’єднанні споживачів зіркою а трикутником б для вимірювання активної потужності фази одним ватметром Ватметром PW вимірюють активну потужність тільки в одній фазі: PФ = UФIФcos φФ де PФ UФ IФ відповідно фазні потужність...

Украинкский

2014-08-22

1.03 MB

7 чел.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 7

ВИМІРЮВАННЯ ПОТУЖНОСТІ В ТРИФАЗНИХ КОЛАХ

Мета роботи 

Освоїти методику вимірювання активної та реактивної потужностей у трифазних колах.

  1.  Основні теоретичні відомості

Активна Р і реактивна Q потужності трифазної симетричної системи визначаються за формулами:

Р = 3 РФ = 3 UФ ІФcos φ Ф =UЛ ІЛ cos φ Ф;

Q = 3 QФ = 3 UФ ІФ sin φ Ф =UЛ ІЛ sin φ Ф.

Вимірювати активну потужність у трифазних симетричних трипровідних колах при з’єднанні споживачів зіркою і трикутником можна за допомогою одного ватметра PW, згідно електричних схем зображених на рисунку 7.1,а,б.

Рисунок 7.1 – Електричні схеми трифазного електричного кола при зєднанні споживачів зіркою а), трикутником б) для вимірювання активної потужності фази одним ватметром

Ватметром PW вимірюють активну потужність тільки в одній фазі:

PФ = UФIФcos φФ,

де PФ, UФ, IФ  відповідно фазні потужність, напруга і струм;

cos φФ коефіцієнт потужності навантаження фази.

Активна потужність трифазної симетричної системи:

P = 3 PФ = 3 UФIФcos φФ.

Для вимірювання реактивної потужності трифазної симетричної системи застосовується схема вмикання однофазного ватметра на "чужу напругу" (рисунок 7.2). При цьому показам приладу відповідає:

Q ' = Ubc Ia (Ubc ^ Ia cos (90° φ) = Ubc Ia sin φ .

 Тоді, реактивна потужність трифазної симетричної системи:

Q = Q '.

Рисунок  7.2 – Електрична схема вимірювання реактивної потужності в фазі трифазної симетричної системі

У трифазній несиметричній трипровідній системі при з’єднанні споживачів зіркою або трикутником активну потужність можна визначити за показами двох ватметрів, схема вмикання яких  приведена на рисунку 7.3 (схема Арона).

Значення активної потужності трифазного споживача у цьому випадку визначиться за алгебричною сумою показів двох ватметрів:

P = PW1 + PW2.

Рисунок  7.3 – Електрична схема вимірювання активної

потужності трифазної системи двома ватметрами

У трифазній мережі, при з’єднанні споживачів зіркою з нульовим проводом (чотирипровідна мережа) використовують три ватметри (рисунок 7.4). За такого зєднання кожен з ватметрів вимірює потужність однієї фази споживача. Значення активної потужності трифазного споживача визначиться за сумою показів трьох ватметрів:

Р = Ра + Рb + Рс = Uа Іа cos φ а + Ub Іb cos φ b + Uс Іс cos φ с.

Рисунок 7.4  Електрична схема вимірювання активної

потужності трифазної системи трьома однофазними ватметрами

Описані способи вимірювання активної потужності трифазної системи є незручні за потреби безперервного контролю за роботою стаціонарних електроспоживачів. У таких випадках використовують трифазні лічильники.

2 Програма роботи

2.1 Ознайомитися  з  обладнанням  експериментальних лабораторних  установок (рисунок 7.5,а ÷ 7.7,а),  які живляться від трифазної електричної мережі змінної напруги через трифазний вимикач SF, а їхнім навантаженням служать лампи розжарення, вмонтовані в лабораторний стенд (рисунок 7.5,б ÷ 7.7,б). Частота змінної напруги мережі дорівнює 50 Гц.

2.2 Записати технічні дані вимірювальних приладів в таблицю 7.1.

Таблиця 7.1 – Паспортні дані вимірювальних приладів

Назва приладу

Вид струму

Система

Клас точності

Номінальний струм (напруга)

Шкала

Ціна

поділки

2.3 Скласти електричне коло для вимірювання активної потужності трифазної симетричної системи за схемою, приведеною на рисунку 7.5,а (Симетричний режим роботи електричного кола забезпечується ввімкненням відповідної кількості ламп розжарення  (рисунок 7.5,б),  вмонтованих в лабораторний стенд). Ввімкнути трифазний вимикач SF. Результати вимірювань записати в таблицю 7.2.

Рисунок 7.5 – Електрична схема для вимірювання активної

потужності  одним однофазним ватметром а) та схема ввімкнення лампового реостату б)

Таблиця 7.2  –  Результати досліджень та обчислень

Дослідні дані

Обчислити

Uа,В

Іа,А

Ра,Вт

cosφ а

Zа,Ом

Rа,Ом

Xа,Ом

Qа,Вар

Ра,Вт

Q,Вар

Р,Вт

S,ВА

δ, %

2.4 Скласти електричне коло для вимірювання реактивної потужності трифазної симетричної системи одним однофазним ватметром та активної потужності з  допомогою амперметра й вольтметра за схемою, приведеною на рисунку 7.6,а. Ввімкнути трифазний вимикач SF.  Результати вимірювань записати в таблицю 7. 3.

Таблиця 7.3  –  Результати досліджень та обчислень

Дослідні дані

Обчислити

QW, Вар

UФ,В

ІФ,А

Р, Вт (ZФ = RФ)

Q, Вар

Рисунок 7.6 – Електрична схема для вимірювання реактивної потужності трифазної симетричної системи одним однофазним ватметром а)  та схема ввімкнення лампового реостату б)

2.5. Скласти електричне коло для вимірювання активної потужності трифазної системи двома однофазними ватметрами за схемою, приведеною на рисунку 7.7,а. Ввімкнути трифазний вимикач SF. Результати вимірювань записати в таблицю 7.4.

Рисунок 7.7 – Електрична схема для вимірювання активної потужності трифазної системи двома ватметрами а) та схема ввімкнення лампового реостату б)

Таблиця 7.4  –  Результати досліджень та обчислень

Дослідні дані

Обчислити

PW1, Вт

PW2, Вт

Р, Вт

3 Опрацювання результатів дослідів

3.1 Розрахувати параметри навантаження (Z, R, X), активну P, реактивну Q та повну S потужності трифазної симетричної системи при вимірюванні одним та двома однофазними ватметрами. Результати обчислень записати в таблиці 7.1…7.4.

3.2 Зробити висновки з проведеної роботи.

  1.  Контрольні запитання

4.1 В  яких  випадках  і  за якими  схемами  можна  виміряти  активну потужність у трифазному колі одним однофазним ватметром?

4.2 Як можна виміряти реактивну потужність в трифазному симетричному колі одним однофазним ватметром?

4.3 Як можна виміряти активну потужність в трифазному несиметричному колі?

ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНИХ ДЖЕРЕЛ

  1.  Малинівський С. М. Загальна електротехніка. – Львівська політехніка, 2003- 627с.
  2.  Будіщев М. С. Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка. – Львів: Афіша, 2001 – 424 с.
  3.  Борисов Ю. М., Липатов Д. Н. Общая электротехника. – М.: Энергоатомиздат, 1985-518 с.
  4.  Касаткин А. С., Немцов М. В. Электротехника. – М.: Энергоатомиздат, 2001.
  5.  Иванов А. А. Злектротехника. Лабораторные работы. – Киев, Выща школа, 1986 - 296 с.
  6.  Мілих В.І. Електротехніка та електромеханіка: Навчальний посібник. –К.: Каравела, 2006. – 376с.

7 Паначевний Б.І., Свергун Ю.Ф. Загальна електротехніка: Підручник. – 2-е вид. –К.: Каравела, 2007. – 296с.

ДОДАТКОВО РЕКОМЕНДОВАНІ ДЖЕРЕЛА

1  Перхач В. С. Теоретична електротехніка. – К.: Вища школа, 1992 – 436 с.

2 Вартабедян В. А. Загальна електротехніка. – К.: Вища школа, 1986 – 360 с.

3 Чорноус В. М., Карпінець. Б. І., Михайлів В. І., Курилів О.І, Боднарчук А.П. Розрахунок лінійних електричних кіл. Практикум. – Івано- Франківськ: Факел, 2010.55 с.

Додаток А

ПРИКЛАД ОФОРМЛЕННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Івано-Франківський національний технічний

університет нафти і газу

Кафедра електротехніки

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3

ДОСЛІДЖЕННЯ ЛІНІЙНОГО НЕРОЗГАЛУЖЕНОГО

ЕЛЕКТРИЧНОГО КОЛА СИНУСОЇДНОГО СТРУМУ

Виконав:

Ст. гр. НО-05-2

Українець В.М.

Перевірив:

Івано-Франківськ

2010

Мета роботи

 

Експериментально визначити параметри резистора, котушки індуктивності та конденсатора в колі синусоїдного струму. Експериментально дослідити явище резонансу напруг, фазові та енергетичні співвідношення в колі з послідовним з’єднанням резистора, котушки індуктивності (з індуктивністю L і резистивним опором Rk) та конденсатора.

  1.  Опис лабораторної установки

Експериментальне дослідження лінійного нерозгалуженого електричного кола синусоїдного струму виконують на установці, електрична схема якої приведена на рисунку 1.1. Установка живиться від електричної мережі однофазного змінного струму через автоматичний вимикач SF і автотрансформатор ЛАТР.

З допомогою ЛАТРа на затискачах електричного кола встановлюють і підтримують сталим значення вхідної напруги U, (U = 40 80 В) задане викладачем. Однополюсні вимикачі SА1, SА2, SА3 використовують для отримання електричних кіл з різними приймачами. Вольтметром РV вимірюють вхідну напругу U, а

Рисунок 1.1   Електрична схема для експериментального

дослідження  лінійного нерозгалуженого електричного кола синусоїдного струму

також спади напруг UR, Uk , UC на окремих елементах електричного кола. Фазометром вимірюють значення кута зсуву фаз  між напругою U та струмом I, а також коефіцієнт потужності cos. Струм I вимірюють за допомогою амперметра РА. Частота мережі живлення електричного кола дорівнює 50 Гц.

2 Програма роботи

2.1 Зібрати електричне коло (рисунок 1.1).

2.2 Після перевірки схеми викладачем ввімкнути вимикач SF.

2.3 Дослідити електричні кола (рисунок 1.1) синусоїдного струму окремо з резистором R, з конденсатором С та з котушкою індуктивності (з індуктивністю L та резистивним опором Rk). Експериментальні дані записати в таблицю 1.1.

Таблиця 1.1 Результати досліджень та обчислень

№ п/п

Дослідні дані

Обчислити

Реж.роб. елек. кола

U,В

I,А

, град.

cos

UR,B

Uk,B

UC,B

C,мкФ

R,Ом

Rk,Ом

Zk,Ом

XL,Ом

L,Гн

XС,Ом

URk,B

UL,B

P,Вт

Q,ВАр

1

R

100

1.0

0

1

100

-

-

-

100

-

-

-

-

-

-

-

51.84

-

2

L

100

0.72

86

0.068

-

100

-

-

-

9.44

138.89

138.57

0.4413

-

6.8

99.68

4.89

71.83

3

C

100

0.76

90

0

-

-

100

23.25

-

-

-

-

-

131.58

-

-

-

76

2.4 Дослідити коло синусоїдного струму з послідовним з’єднанням резистора R, котушки індуктивності (з індуктивністю L та резистивним опором Rk) і конденсатора С (рисунок 1.1), при різних значеннях ємності С в межах 0÷64,75 мкФ (провести 6÷8 дослідів). Експериментальні дані записати в таблицю 1.2.

2.5 Змінюючи ємність С конденсатора отримати явище резонансу напруг. Експериментальні дані записати в таблицю 1.2.

Таблиця 1.2 Результати досліджень та обчислень

№ п/п

Дослідні дані

Обчислити

U,В

I,А

, град.

cos

UR,B

Uk,B

UC,B

C,мкФ

Z,Ом

XL,Ом

XС,Ом

URk,B

UL,B

P,Вт

Q,ВАр

S, ВА

1

100

0,298

- 67

0,39

28

42,5

135

10

335,6

139,3

453,2

9,2

41,49

11,62

-27,86

29,8

2

100

0,08

- 47

0,68

60

85

158

15

164,5

139,3

259,9

7,2

84,7

41,3

-44,6

60,8

3

100

0,89

- 12

0,978

89,5

123

143,5

20

112,4

137,9

161,3

8,8

122,7

87,04

-18,53

89

4

100

0,904

6

0,993

90,5

125

110

25

110,6

137,9

121,7

8,9

124,68

89,77

13,27

90,4

5

100

0,883

16.3

0,96

87,5

122

93,5

30

113,25

137,89

105,89

7,7

121,76

84,768

24,95

83,3

6

100

0,84

24

0,9135

83

116

75,2

35

119,05

137,82

89,52

7,35

115,77

76,734

34,08

84

7

100

0,81

29

0,88

80

112

64

40

123,4

138,0

79,01

7,0

111,8

71,28

38, 70

81

8

100

0,766

32,2

0,846

76,5

107,5

53,5

45

128,9

138,5

68,94

7,0

107,4

65,65

41,73

77,6

9

100

0,755

34,4

0,84

74,5

104,5

46,8

50

132,5

138,0

61,92

8,1

104,2

63,1

43,4

75,5

10

100

0,73

35,4

0,815

72,75

101,5

42

54.75

136,99

138,5

57,53

8,5

101,1

59,5

43,17

73

Резон.

100

0,918

0

1

91,5

126.5

126.2

23.25

108,9

137,6

137,6

8,2

126,2

91,8

0

91,8

  1.  Опрацювання результатів дослідів

1 Будуємо в масштабі векторні діаграми напруг та струму для дослідів вказаних в таблиці 1.1 і таблиці 1.2 для випадків: XL > XC; XL = XC; XL < XC.

Діаграми напруг і струмів при резонансі напруг

Масштаб mI  = 0,5 А/см; mU  = 25 В/см (для URk mU  = 10 В/см)

Резистор R         Котушка індуктивності L         Конденсатор C

Рисунок 3.2 – Векторні діаграми напруг та струму: для резистора R а),; котушки індуктивності L (з індуктивністю L й резистивним опором Rk) б); конденсатора C в)

ХL < ХС

ХL  > ХС

ХL = ХС

Масштаб mI = 0,1 А/см; mU  (mUR, mUL) = 25 В/см, 

(для mUС  = 40 В/см, а

mURk  = 10 В/см).

Масштаб mI  = 0,25 А/см;

mUR (mUL, m ) = 40 В/см

(для mU  = 31,25 В/см, а

URk mU  = 10 В/см).

Рисунок 3.2 – Векторні діаграми напруг та струму  для випадків:

XC > XL а);  XC  < XL б);  XC  = XL  в)                           

2. Будуємо в одних координатних осях графіки (рисунок1.3): І = f(С); UR  = f(С); UL =  f(С); UC  = f(С); XC  = f(С); XL = f(С).

Рисунок 1.3 Графіки залежностей напруг, струму та реактивних опорів від ємності конденсатора C

Висновки: Під час виконання лабораторної роботи визначено опір резистора R = 100 Ом, індуктивність L = 0,44 Гн та внутрішній опір котушки індуктивності RK = 9,44 Ом. Вcтановлено, що в даному колі синусоїдного струму виникає резонанс напруг при ємності конденсатора C = 23,25 мкФ. При цьому XL = XC = 137,6 Ом. Експериментально доведено, що при XL > XC кут зсуву фаз між напругою і струмом є додатнім, при XL < XC – від’ємним, а при резонансі напруг дорівнює нулю. Струм в колі досягає максимального значення при резонансі напруг, оскільки у цьому випадку повний опір кола є мінімальним . Реактивна потужність Q при резонансі напруг дорівнює нулю.

ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНИХ ДЖЕРЕЛ

  1.  Малинівський С. М. Загальна електротехніка. – Львівська політехніка, 2003- 627с.
  2.  Будіщев М. С. Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка. – Львів: Афіша, 2001 – 424 с.
  3.  Борисов Ю. М., Липатов Д. Н. Общая электротехника. – М.: Энергоатомиздат, 1985-518 с.
  4.  Касаткин А. С., Немцов М. В. Электротехника. – М.: Энергоатомиздат, 2001.
  5.  Иванов А. А. Злектротехника. Лабораторные работы. – Киев, Выща школа, 1986 - 296 с.
  6.  Мілих В.І. Електротехніка та електромеханіка: Навчальний посібник. –К.: Каравела, 2006. – 376с.

7 Паначевний Б.І., Свергун Ю.Ф. Загальна електротехніка: Підручник. – 2-е вид. –К.: Каравела, 2007. – 296с.

ДОДАТКОВО РЕКОМЕНДОВАНІ ДЖЕРЕЛА

1  Перхач В. С. Теоретична електротехніка. – К.: Вища школа, 1992 – 436 с.

2 Вартабедян В. А. Загальна електротехніка. – К.: Вища школа, 1986 – 360 с.

3 Чорноус В. М., Карпінець. Б. І., Михайлів В. І., Курилів О.І, Боднарчук А.П. Розрахунок лінійних електричних кіл. Практикум. – Івано- Франківськ: Факел, 2010.55 с.

PAGE  59


EMBED CorelDRAW.Graphic.11  

EMBED CorelDRAW.Graphic.11  

EMBED CorelDRAW.Graphic.11  

EMBED CorelDRAW.Graphic.11  

EMBED CorelDRAW.Graphic.11  

EMBED CorelDRAW.Graphic.11  

EMBED CorelDRAW.Graphic.11  

EMBED CorelDRAW.Graphic.11  

EMBED CorelDRAW.Graphic.11  

EMBED CorelDRAW.Graphic.11  

EMBED CorelDRAW.Graphic.11  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19541. Квадратурный зеркальный фильтр 372.27 KB
  2 Лекция 10. Квадратурный зеркальный фильтр Проектирование FIR фильтра на основе аппроксимации Рассмотрим симметрический фильтр с передаточной функцией. 1 Пусть задана вещественная передаточная функция. Положим. В результате замены имеем взаимно од
19542. WaveLet- преобразования 322.83 KB
  2 Лекция 11. WaveLet преобразования WaveLetпреобразование является альтернативой преобразованию Фурье в тех случаях когда сигнал не носит периодического характера. Различают непрерывное и дискретное WaveLetпреобразования. Предполагается что все интегралы рассмот...
19543. Wavelet фильтрация 356.85 KB
  1 Лекция 12 Wavelet фильтрация Детализация сигнала Введем обозначение: для любой функции . Положим . Предложение. Если выполнено условие ортогональности то при фиксированном функции образуют ортонормированную систему. Доказательство. Имеем при . Нор...
19544. Шум от квантования сигнала 585.83 KB
  2 Лекция 13. Шум от квантования сигнала. Multiresolution переменная разрешающая способность Пусть справедливо дополнительное предположение: . Из включения вытекает представление где ортогональное дополнение пространства до пространства . При сделанных пре
19545. Быстрые схемы дискретного преобразования Фурье 515.42 KB
  2 Лекция 14. Быстрые схемы дискретного преобразования Фурье. Обычные формулы для вычисления ДПФ требуют большого количества умножений: где число точек в ДПФ. Существуют приемы позволяющие уменьшить это количество. Они называются быстрыми схемами БПФ. Пр
19546. Свертка последовательностей и ее вычисление 174.65 KB
  2 Лекция 15.Свертка последовательностей и ее вычисление Сдвиг последовательности Пусть имеется последовательность . Мы можем превратить ее в бесконечную последовательность положив . Выберем целое и определим . Найдем связь между преобразованиями Фурье э
19547. Автокорреляция и ее вычисление 342.02 KB
  2 Лекция 16. Автокорреляция и ее вычисление Пусть задана бесконечная последовательность . По ней строится автокорреляционная функция . Эта функция играет огромное значение в при обработке сигналов. Основное назначение отыскание максимумов функции котор
19548. Применения автокорреляционной функции 581.1 KB
  2 Лекция 17. Применения автокорреляционной функции Частота основного тона В качестве примера укажем применение автокорреляционной функции для вычисления частоты основного тона речевого сигнала. В настоящее время нет математического определения это...
19549. Эффект Доплера и смежные вопросы 219.53 KB
  1 Лекция 18. Эффект Доплера и смежные вопросы Рассмотрим задачу поиска сигнала заданного вида во входном сигнале на следующем примере. Передатчик излучает сигнал который отражается от объекта и приходит в виде сигнала . Если объект неподвижен то . 1 Здес...