Будь умным!


У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Энергетика энергетическое машиностроение и электротехника спец

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2016-06-09

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 21.5.2024

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

Методические указания

Красноярск ИПЦ КГТУ 2006

 

УДК 389.+681.2(07) Т18

Рецензент

В. И. Пантелеев, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой ЭСиЭТ КГТУ

Т18 Информационно-измерительная техника: метод, указания по лабораторным работам № 3-5 для студентов укрупненной группы направления подготовки специалистов 140000 - «Энергетика, энергетическое машиностроение и электротехника» (спец. 140203.65, 140204.65, 140205.65, 140211.65, 140604.65, 140605.65, 140606.65) / сост.: Т. И. Танкович, А. С. Амузаде, В. В. Шевченко. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. - 24 с.

Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом университета

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Целью преподавания дисциплины является получение студентами знаний о современных информационно-измерительных средствах, о принципах их действия и об основных характеристиках. Студенты должны овладеть современными практическими навыками в обращении с измерительной аппаратурой.

Лабораторный практикум по дисциплине «Информационно-измерительная техника и электроника» включает в себя 12 лабораторных работ. Задачи, предлагаемые на лабораторных занятиях, могут быть решены только при условии предварительной подготовки. По материалам методических указаний следует предварительно познакомиться с основными параметрами объекта исследования и источника питания, а также с измерительной установкой, с ее техническими параметрами, принципом действия.

В соответствии с каждым этапом задания студенты составляют схемы соединения электрических элементов исследуемого объекта и электроизмерительных средств. Собранная студентами схема проверяется преподавателем, только с его разрешения можно включить источник питания и провести предварительное опробование цепи.

При снятии характеристик объекта исследования недопустимо превышать номинальные значения токов и напряжений испытуемого устройства.

Результаты всех измерений сводят в таблицу. Между собой установки отличаются параметрами, что обеспечивает самостоятельность работы каждой бригады студентов и многообразие результатов.

© КГТУ, 2006

Печатается в авторской редакции Оформление Н. Н. Вохман

Гигиенический сертификат № 24.49.04.953.П.000338.05.01 от 25.05.2001 г.
Подп. в печать 11.12.2006. Формат 60x84/16. Бумага тип. № 1. Офсетная печать.
Усл. печ. л. 1,4. Уч.-изд. л. 1,25. Тираж 300 экз. Заказ С 234

Отпечатано в ИПЦ КГТУ 660074, Красноярск, ул. Киренского, 28

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Шунты и делители напряжения

Цель работы: ознакомиться с основными способами расширения пределов измерения аналоговых амперметров и вольтметров, исследовать влияние внутреннего сопротивления приборов на относительную погрешность измерения.

Краткие теоретические сведения

Измерение токов и напряжений в подавляющем большинстве случаев производится посредством аналоговых амперметров и вольтметров. Для этой цели применяют магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, электростатические приборы. Измерительные механизмы (ИМ) амперметров и вольтметров принципиально не различаются. В зависимости от назначения прибора (для измерения тока или напряжения) меняется его измерительная цепь.

В амперметрах ИМ включается в цепь параллельно с шунтом, в вольтметрах ИМ включается последовательно с добавочным резистором, и прибор подключается к тем точкам схемы, где необходимо измерять ток или напряжение.

Масштабные измерительные преобразователи предназначены для расширения пределов измерения в заданное число раз. К масштабным измерительным преобразователям относятся шунты, делители напряжения, измерительные трансформаторы тока и напряжения, измерительные усилители.

Шунты. На рис. 3.1 приведена схема включения измерительного механизма с помощью шунта

Если необходимо иметь ток Iп в ИМ прибора меньше в и раз измеряемого тока I, то сопротивление шунта будет:

    (З.1)

где Rn - сопротивление ИМ прибора, Ом;

n - коэффициент шунтирования величины измеряемого тока,

I= nIn     (3.2)

Делители напряжения. Для расширения пределов измерения по напряжению используются добавочные сопротивления, которые включаются последовательно с ИМ. Они образуют с внутренним сопротивлением ИМ делитель напряжения (рис. 3.2). Если напряжение, необходимое для полного отклонения подвижной части ИМ прибора, равно Un, а измеряемое напряжение

U = m*Un,      (3.3)

то добавочное сопротивление определяется выражением

Rg=Rn(m-1),      (3.4)

где Rnсопротивление ИМ, Ом;

т - коэффициент, показывающий, во сколько раз измеряемое напряжение больше напряжения ИМ.

Рис. 3.1. Схема включения ИМ с шунтом    Рис. 3.2. Схема включения ИМ с делителем

напряжения

Шунты и добавочные сопротивления часто используются с магнитоэлектрическими ИМ. Применение шунтов и добавочных сопротивлений с электромагнитными, электродинамическими, ферродинамическими и электростатическими ИМ нерационально из-за сравнительно большого потребления мощности этими механизмами, что приводит к существенному увеличению размеров шунтов. Кроме того, при включении шунтов на переменном токе возникает дополнительная погрешность от изменения частоты, т.к. при изменении частоты сопротивления шунта и ИМ будут изменяться неодинаково. Шунты и делители напряжения изготавливаются из манганина. Поэтому делители напряжения не только расширяют предел измерения, но и уменьшают температурную погрешность вольтметра.

При измерении тока амперметр включается последовательно с источником ЭДС и сопротивлением нагрузки Rн. Если внутреннее сопротивление амперметра RA, то будет иметь место следующая относительная погрешность при измерении тока:

,   (3.5)

где I- действительное значение тока в цепи до включения амперметра, А;

 Ix - измеренное значение тока в цепи, А.

Отношение сопротивлений можно заменить отношением мощностей РА и Рн, потребляемых соответственно амперметром и нагрузкой цепи:

,      (3.6)

Погрешность измерения тем меньше, чем меньше потребляемая прибором мощность РА по сравнению с мощностью цепи Рн, в которой осуществляется измерение. Поэтому амперметр, включаемый последовательно в цепь нагрузки, должен обладать малым сопротивлением, т. е. РА ~ 0.

При измерении напряжения вольтметр включают параллельно нагрузке. Если внутреннее сопротивление вольтметра Rv , то будет иметь место следующая относительная погрешность измерения напряжения:

,      (3.7)

где U - действительное значение напряжения на нагрузке до включения вольтметра, В;

Ux - измеренное значение напряжения на нагрузке, В. Отношение сопротивлений RH/RV  обратно пропорционально отношению мощностей вольтметра Rv и цепи Рн:

,      (3.8)

Мощность, потребляемая вольтметром, должна быть мала, а его внутреннее сопротивление велико Rv →.

При использовании измерительных приборов в мощных цепях собственное потребление мощности измерительными приборами обычно не учитывается. В маломощных цепях потребление мощности измерительными приборами должно быть учтено, что делается за счет внесения поправок либо использования электронных приборов. Мощность, потребляемая измерительными приборами, колеблется от долей микроватта до нескольких ватт в зависимости от системы и назначения прибора.

Описание лабораторной установки

Лабораторная установка состоит из переносного стенда, на лицевой панели которого изображена принципиальная электрическая схема (рис. 3.3). В схеме используются амперметр Vо с постоянным пределом измерения, а так же амперметр А и вольтметр К с изменяемым пределом измерения, четыре шунта и четыре добавочных сопротивления. На стенде имеются: гибкие проводники, с помощью, которых амперметр и вольтметр подключаются к гнездам шунтов и добавочных резисторов; тумблер включения питания и кнопка S подачи напряжения в схему; регулировочное сопротивление R и сопротивление нагрузки Ян-

Рис. 3.3. Схема установки

Порядок выполнения работы

  1.  Произвести замену контрольных приборов с «1» на «3» (см. рис. 3.4).
  2.  Включить шнур питания установки в сеть переменного тока.
  3.  Переключить стенд в положение «3».
  4.  Включить тумблер В5 (сеть), после чего загорится светодиод «сеть».

  1.  В измерительной схеме произвести измерение напряжения с добавочным сопротивлением, для этого включаем вольтметр (тумблер ВЗ в положение «вкл», В4 - «откл»). По указанию преподавателя устанавливаем U4
  2.  Произвести замеры напряжения при различных добавочных сопротивлениях (вращать ручку потенциометра П1 вправо, довести значение напряжения до максимального, далее до минимального, записать показания в табл. 3.1).

Отключить вольтметр и включить амперметр для замера с шунтами (тумблер ВЗ в положение «откл», В4 - «вкл»). Ток I0 задаётся преподавателем.

Произвести замеры токов при различных значениях шунтов (потенциометром П2 увеличиваем ток нагрузки до максимума и с ним ток образцового и испытуемого прибора, затем также до минимума). Показания приборов записать в табл. 3.1.

Рис. 3.4. Наглядная схема стенда

Таблица 3.1

Результаты измерений

п/п

I0, А

Uo,B

Число деле- ний ампер- метра А с шунтом, пА

Сопротивле ние шунта R Ом

Число делений

вольтметра V с

добавочным со-

противлением, Nv

Добавочное

сопротивле-

ние Rg, кОм

1

0,2

50

Rm1 =0,5

Rg1=24,3

2

0,4

100

Rш2 = 0,25

Rg2 = 49,3

3

0,6

125

RшЗ = 0,17

Rg3 = 61,8

4

0,8

150

Rш4 = 0,13

Rg4 = 74,3

5

1

175

Rш5 = 0,1

Rg5 = 86,8

9. Определить цену деления и предел измерения амперметра (для 5
шунтов) и вольтметра (для 5 добавочных сопротивлений).

Цена деления

,     (3.9)

где Х- измеренная величина (I0 или U0 ), А(В);

N - число делений, соответствующих измеренной величине. Предел измерения

Xmax = C*N,     (3.10)

где N - число делений шкалы прибора (I, V).

  1.  Рассчитать внутреннее сопротивление прибора с шунтом и добавочным резистором, учитывая, что сопротивление ИМ амперметра равно 14,5 Ом, а сопротивление ИМ вольтметра 400 Ом.
  2.  Определить относительную погрешность измерения тока амперметром при использовании шунтов, принимая сопротивление нагрузки 35 Ом.
  3.  Определить относительную погрешность измерения напряжения вольтметром при использовании добавочных сопротивлений, принимая сопротивление нагрузки 35 Ом. Данные, полученные расчетным путем, свести в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Результаты расчетов

п/п

Цена деления амперметра,

А/дел.

Предел измерения, Imах,

А

Сопротивление

амперметра с шунтом,

RaOм

Относительная

погрешность у}

Цена деления вольтметра,

Cу,

В/дел.

Предел измерения вольтметра,

Umaх, B

Сопротивление вольтметра, R% кОм

Относительная погрешность у v

1

2

3

4

5

13. По результатам измерений и расчетов построить графики зависимости относительной погрешности приборов от величины их внутреннего сопротивления.

Содержание отчета

  1.  Наименование и цель работы.
  2.  Основные расчетные формулы.
  3.  Схема установки.
  4.  Таблицы с экспериментальными и расчетными величинами.
  5.  Графики относительной погрешности приборов.
  6.  Выводы по работе.

Контрольные вопросы

  1.  Для измерения каких величин используются амперметры и вольтметры с магнитоэлектрическим измерительным механизмом?
  2.  Назовите способы расширения пределов измерения измерительных приборов?
  3.  Укажите преимущества и недостатки различных способов расширения пределов измерения.
  4.  Как рассчитывается сопротивление шунта и добавочного резистора?
  5.  Как определяется внутреннее сопротивление прибора при использовании шунтов и добавочных резисторов?
  6.  Как определяется относительная погрешность измерения тока?
  7.  Как определяется относительная погрешность измерения напряжения?
  8.  Почему делители напряжения уменьшают температурную погрешность вольтметра?
  9.  В каких цепях должно быть учтено потребление мощности измерительными приборами?

Библиографический список

  1.  Кравцов, А. В. Метрология и электрические измерения: учеб. для вузов / А. В. Кравцов - М.: Колосс, 1999. - 216 с.
  2.  Демидова-Панферова, Р. М. Задачи и примеры расчетов по электроизмерительной технике: учеб. пособие для вузов / Р. М. Демидова-Панферова, В. Н Малиновский, Ю. С. Солодов. -М.: Энергоатомиздат, 1990. - 192 с.
  3.  Основы метрологии и электрические измерения / ред. Е. М. Душин. -Л.: Энергоатомиздат, 1987. - С. 101-113.

  1.  Котур, В. И. Электрические измерения и электрические приборы учеб. для техн. / В. И. Котур, М. А. Скомская, Н. Н. Храмова. - М.: Энерго атомиздат, 1986. - 400 с.
  2.  Электрические измерения / ред. А. В. Фремке, Е. М. Душин. - Л. Энергия, 1980.-С. 79-101.


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №
4

Исследование измерительных трансформаторов тока и напряжения

Цель работы: ознакомиться с работой измерительных трансформаторов, исследовать характеристики измерительных трансформаторов.

Краткие теоретические сведения

Для расширения пределов измерения на переменном токе наибольшее распространение получили измерительные трансформаторы тока (ИТТ) и напряжения (ИТН). Их преимуществом является то, что они преобразуют большие первичные токи (напряжения) в относительно малые токи (напряжения), допустимые для измерений приборами с небольшими пределами измерений (5 А, 100 В).

Кроме расширения пределов измерения, измерительные трансформаторы осуществляют гальваническое разделение измерительных приборов и цепей высокого напряжения, что обеспечивает безопасность работы обслуживающего персонала. С точки зрения техники безопасности, существенным является требование закорачивания вторичной обмотки трансформатора тока при различных переключениях в ее цепях, т.к. при разомкнутой вторичной обмотке в ней будет индуцироваться ЭДС, достигающая опасных значений (2 кВ и выше).

Измерительные трансформаторы состоят из двух изолированных друг от друга обмоток: первичной - с числом витков w1 и вторичной w2, помещенных на ферромагнитном сердечнике (рис. 4.1).

В трансформаторах тока, как правило, первичный ток I1 больше вторичного I2, поэтому в них w1 < w2 .В трансформаторах напряжения первичное напряжение U1 больше вторичного U2, поэтому в них w1 >w2. По показаниям приборов, включенных во вторичные обмотки, можно определить значение измеряемых величин первичного тока и первичного напряжения.

U1u*U2,     I1=K1*I2   (4.1)

где КI и КUдействительные коэффициенты трансформации измерительных трансформаторов.

Значение действительного коэффициента трансформации не является постоянным и зависит от режима работы трансформатора, т.е. измеряемого тока или напряжения, сопротивления вторичной обмотки, частоты тока. Поэтому на практике пользуются номинальным коэффициентом трансформации, который для данного трансформатора является величиной постоянной. Для ИТТ номинальный коэффициент трансформации обозначают, для ИТН -KUh . Тогда приближенное значение измеренного тока и напряжения

I1IHI2,     U1=KUHU2.     (4.2)

Относительная погрешность вследствие неравенства действительного и номинального коэффициента трансформации может быть определена для трансформатора тока по формуле

,    (4,3)

для трансформатора напряжения

,   (4,4)

Погрешность f1 называется токовой погрешностью, a fU — погрешностью напряжения. Кроме токовой погрешности и погрешности по напряжению, у измерительных трансформаторов имеется угловая погрешность 5.

Из теории трансформаторов известно, что в идеальном случае вектор вторичного тока (напряжения U2) сдвинут по фазе относительно вектора первичного тока I1 (напряжения U1 в ИТН) на 180°. В реальном трансформаторе угол между повернутым на 180° вектором вторичной величины (-I2 или -U2) и соответствующим вектором первичной величины (I1 или U1) не будет равен нулю, и составляет угол 8, который называется угловой погрешностью трансформатора (рис. 4.2). Погрешность считается положительной, если повернутый на 180° вектор вторичной величины опережает вектор первичной величины, а если отстает, то погрешность считается отрицательной.

Рис. 4.2. Схема включения ИТТ и ИТН

Угловая погрешность измерительных трансформаторов тока 8j, и напряжения ди оказывает влияние на показания таких приборов, отклонение подвижной части которых зависит от фазы между токами в цепях этих приборов (ваттметры, счетчики, фазометры).

Поверку измерительных трансформаторов проводят с помощью образцовых измерительных ТТ и ТН дифференциальным нулевым методом. Класс точности приборов устанавливается по относительной погрешности. ИИТ подразделяют на следующие классы точности: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 3,0; 10,0. ИТН подразделяются на классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 3,0; 10,0. Для трансформаторов класса точности 3,0 и 10,0 нормируется только токовая погрешность, для ИТН - погрешность напряжения. Для этих трансформаторов величина погрешности не должна превышать ±3 % и ±10 % соответственно. Для трансформаторов более высоких классов точности дополнительно нормируется угловая погрешность 8 в градусах при изменении первичной величины от 50 до 120 % от номинального значения.

Описание лабораторной установки

Лабораторная установка состоит из источника тока (напряжения), измерительного трансформатора тока (напряжения), двух амперметров (вольтметров), один из которых подключен к первичной, а второй - к вторичной обмотке трансформатора и градуировочного реостата, служащего для изменения нагрузки во вторичной цепи ИТТ (ИТН) (рис. 4.3). 

Рис. 4.3. Упрощенная векторная диаграмма Порядок выполнения работы

  1.  Подать напряжение на схему, включив автомат и тумблер «сеть»: включить В1 и изменяя положение переключателя П1 меняем коэффициент трансформации ТТ, на ИГО - ток нагрузки, на ИП1 ток изменяется (см. рис. 4.1).
  2.  При различных значениях первичного тока (напряжения) определить значения токов (напряжения) во вторичной цепи; определить действительные коэффициенты трансформации и относительные погрешности. Экспериментальные и расчетные данные занести в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Результаты измерения

№ п/п

I1(U1) А(В)

I2(U2) А(В)

КIU)

отн. ед.

KIH(KUH),

отн. ед.

Относительная погрешность,

fI, (fU)

Паспортные данные:

Трансформатор тока (стенд № 4): R2н = 0,1 Ом, IIH = 5 А

Трансформатор напряжения (стенд № 4): UIH = 220 В, IIН - 50 А.

, , ,

(4 по 28)

3. При первичном токе (напряжении), значение которого задается преподавателем, определить значения тока (напряжения) во вторичной цепи при нагрузке вторичной цепи ИТТ (ИТН), составляющей 0,20, 50, 100 и 150 % от номинального значения. Определить действительные коэффициенты трансформации и относительные погрешности. Экспериментальные и расчетные данные занести в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Результаты расчётов

№ п/п

I1(U1),

А(В)

R2(R2H),

%

I2(U2), А(В)

KI, (KU)

отн. ед.

KIн (KUH)

отн. ед.

Погрешность, fI(fU)

Изменение сопротивления нагрузки во вторичной цепи производится с помощью многопредельного градуировочного реостата. Положение I соответствует 20 % , 2-50 % , 3-100 % , 4-150 % от номинального значения нагрузки.

4. По экспериментальным и расчетным данным построить кривые относительной погрешности ИИТ (ИТН):

а) в зависимости от I1 (U1) при постоянном номинальном сопротивлении вторичной цепи R2 =100 %; frF(II), fU = F(UI ).

б) в зависимости от сопротивления вторичной цепи при постоянном
значении первичной величины
I1 или U1 для разных значений I1 или U1, f1 = F(R2...R2H), fU =F(R2...R2H).

Содержание отчета

  1.  Наименование и цель работы.
  2.  Принципиальная электрическая схема установки.
  3.  Расчетные формулы.

4. Таблицы.

5. Графики   погрешностей    f,=F(II),    fu=F(U1),    f1= F(R2...R2H),

fu=F(R2...R2H).

6. Выводы по работе.

Контрольные вопросы

  1.  Какие методы расширения пределов существуют?
  2.  Поясните назначение измерительных трансформаторов.
  3.  Какие правила техники безопасности необходимо выполнять при работе с трансформаторами тока?
  4.  Как влияет величина тока (напряжения) в первичной обмотке на погрешность трансформатора?
  5.  Как влияет на погрешность измерительного трансформатора величина сопротивления нагрузки во вторичной цепи?
  6.  На показания каких приборов влияет погрешность по току (напряжению) и угловая погрешность измерительных трансформаторов?
  7.  Какие погрешности измерительных трансформаторов существуют и какие погрешности для них нормируются?

8. Какие факторы влияют на погрешность измерительных трансформаторов?

Библиографический список

  1.  Кравцов, А. В. Метрология и электрические измерения: учеб. для вузов / А. В. Кравцов - М.: Колосс, 1999. - 216 с.
  2.  Демидова-Панферова, Р. М. Задачи и примеры расчетов по электроизмерительной технике: учеб. пособие для вузов / Р. М. Демидова-Панферова, В. Н. Малиновский, Ю. С. Солодов. -М.: Энергоатомиздат, 1990. - 192 с.
  3.  Основы метрологии и электрические измерения / ред. Е. М. Душин. -Л.: Энергоатомиздат, 1987. - С. 101-113.

4. Котур, В. И. Электрические измерения и электрические приборы:
учеб. для техн. / В. И. Котур, М.
А. Скомская, Н. Н. Храмова. - М.: Энерго-
атомиздат, 1986. - 400 с.

5. Электрические измерения / ред. А. В. Фремке, Е. М. Душин. - Л.

Энергия, 1980.-С. 79-101.


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

Измерение мощности в трехфазных цепях переменного тока

Цель работы: ознакомиться с методами измерения активной и реактивной мощности в трехфазных сетях с симметричной и несимметричной нагрузкой.

Краткие теоретические сведения

Из выражения для мощности P = U * I, видно, что мощность можно измерять косвенным методом с помощью амперметра и вольтметра. Однако этот метод неудобен при измерении мощности в цепях трехфазного переменного тока.

Поэтому для измерения мощности в цепях переменного тока используются приборы - ваттметры.

Независимо от характера нагрузки и схемы соединения трехфазной системы активная мощность Р определяется выражением

,   (5.1)

где Uфi, Iфi - соответственно фазные напряжения и токи в симметричной трехфазной системе выражение (5.1) примет вид

,    (5.2)

где U, I - линейные напряжения и токи;

- угол между фазными токами и напряжениями.

В трехфазной системе независимо от схемы соединения нагрузки (треугольником или звездой) значение активной мощности можно определить из выражений

   (5.3а)

или

  (5.36)

или

  (5.3в)

Из уравнений (5.1)—(5.3) видно, что для измерения мощности трехфазной системы могут быть применены один прибор, два прибора или три прибора.

Метод одного прибора. Если трехфазная система симметрична, а фазы системы соединены звездой с доступной нулевой точкой, то однофазный ваттметр включают по схеме рис. 5.1 и измеряют им мощность одной фазы.

Рис. 5.1. Схемы измерения активной мощности (а) трехфазной сети (б) одним ваттметром Ваттметр покажет мощность

Р - UANIA cos <p(UANIA ) = UANIA cos<p = ^jE-- =

V3    cos cp

= UAB1 AB cos 9 = UVI<p COS (p.

Для получения суммарной мощности показания прибора надо утроить. Если нагрузка включена треугольником или звездой с недоступной нулевой точкой, то применяется включение ваттметра с искусственной нулевой точкой (рис. 5.2), которая создается включением двух дополнительных резисторов с активным сопротивлением R2 и R3 — при этом необходимо, чтобы выполнялось условие R2 = R3 = Ry-(RH) ~ сопротивление параллельной обмотки ваттметра).

Метод двух приборов. Этот метод применяется в асимметричных трех-проводных цепях переменного тока. На основе выражений (5.3а)-(5.3в) можно создать три варианта включения двух приборов (рис. 5.3). Анализ работы схем двух ваттметров показывает, что в зависимости от характера нагрузки фаз знак показаний ваттметров может меняться. Поэтому активная мощность трехфазной системы должна определяться как алгебраическая сумма показаний обоих ваттметров.

Метод трех приборов. В том случае, когда несимметричная нагрузка включается звездой с нулевым проводом (трехфазная, четырехпроводная) для измерения мощности применяются три ваттметра, включенные по схеме рис. 5.4. Полная мощность трехфазной системы определяется как арифметическая сумма показаний ваттметров.

Рис. 5.3. Схема включения двух приборов

Метод одного, двух и трех ваттметров применяются в основном в лабораторной практике. В эксплуатационных условиях применяются двух-, трехэлементные ваттметры, которые представляют собой сочетание в одном приборе двух (двухэлементные) или трех (трехэлементные) однофазных измерительных механизмов, имеющих общую подвижную часть, на которую действует суммарный вращающий момент всех элементов. Поэтому показания двух или трехэлементного ваттметра будут равны мощности, потребляемой всей нагрузкой.

Рис. 5.4. Схема измерения активной мощности и тремя ваттметрами Измерение реактивной мощности в трехфазных цепях

Измерение реактивной мощности имеет большое народнохозяйственное значение. Несмотря на то, что реактивная мощность не определяет создаваемой работы, она необходима для нормальной работы электрических машин. Наличие реактивной мощности в цепи приводит к дополнительным потерям электрической энергии в линиях, трансформаторах и генераторах.

Под реактивной мощностью понимается выражение:

Q = UBCIAsin   . (5.4)

Реактивная мощность может быть измерена реактивным ваттметром, который имеет усложненную параллельную обмотку, позволяющую получить угол сдвига по фазе у = 90° между векторами тока и напряжения или при помощи обычных ваттметров, включенных по специальным схемам (рис. 5.5).

При полной симметрии трехфазной сети реактивную мощность можно измерять одним ваттметром, включенным по схеме (рис. 5.5, а). Показания ваттметра

Q = UBCI Acos(UBCIA ) = U cos(90° -) = U sin   ,       (5.5)

где — угол между векторами Uл и IЛ.

Для определения реактивной мощности всей системы показания ваттметра необходимо умножить на

Схема с одним ваттметром дает значительные погрешности даже при незначительной асимметрии сети. Поэтому она применяется редко. Наибольшее распространение получила схема с двумя ваттметрами (рис. 5.5, б). Сумма показаний ваттметров:

Ql+Q2=2UIsin    . (5.6)

Для получения мощности трехфазной системы сумму показаний ваттметров необходимо умножить на .

Описание лабораторной установки

Лабораторная установка состоит из стенда, на котором расположены: трехфазный двухэлементный ваттметр, активная нагрузка, которую можно регулировать в каждой фазе путем переключения соответствующих тумблеров, реактивная нагрузка, подключение которой осуществляется путем переключения тумблеров в правое положение, клеммы источника питания и нагрузки.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему для измерения активной мощности в трехфазной сети
при симметричной нагрузке одним ваттметром согласно рис. 5.1 (при этом
используется одна токовая и одна обмотка напряжения двухэлементного
ваттметра).

Для создания симметричной активной нагрузки тумблеры активной нагрузки Р включить в левое положение. После проверки схемы преподавателем подать на установку напряжение. Записать данные в табл. 5.1.

2. Собрать схему для измерения активной мощности при несимметричной нагрузке с помощью двух приборов (рис. 5.3). Для создания несимметрии необходимо два или три тумблера активной мощности переключить в правое положение. Подать напряжение на схему и записать полученные данные в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Результаты измерений

Схема соединения ваттметров

Характер нагрузки

Мощность в одной фазе, Вт (вар)

Мощность трехфазной системы, Вт (вар)

3. Собрать схему для измерения реактивной мощности трехфазной сети с помощью одного прибора (рис. 5.5, а). После проверки схемы подать напряжение, полученные данные занести в табл. 5.1.

 

Рис. 5.5. Схемы включения одного (а) и двух (б) ваттметров для измерения реактивной

мощности

4. Собрать схему для измерения реактивной мощности трехфазной сети с помощью двух приборов (рис. 5.5, б). После проверки схемы подать на нее напряжение. Полученные данные занести в табл. 5.1

Содержание отчета

  1.  Наименование и цель работы.
  2.  Схемы для измерения активной и реактивной мощности 3. Расчетные формулы.

4. Таблица.

Контрольные вопросы

  1.  Как можно измерять активную мощность в трехфазной трех-проводнои сети при симметричной нагрузке?
  2.  Как можно измерять активную мощность в трехфазной четы-рехпроводнои сети при симметричной нагрузке?

3. Как можно измерять активную мощность в трехпроводной сети при
несимметричной нагрузке?

  1.  Как можно измерять активную мощность в трехфазной четы-рехпроводнои сети при несимметричной нагрузке?
  2.  Как можно измерять реактивную мощность в трехпроводной сети при симметричной нагрузке?
  3.  Как можно измерять реактивную мощность в трехфазной трехппо-воднои сети при несимметричной нагрузке?
  4.  В чем принципиальное отличие прибора для измерения активной мощности от прибора для измерения реактивной мощности?
  5.  В чем состоит сущность метода измерения активной мощности трехфазной цепи с искусственной нулевой точкой? Когда он применяется?
  6.  Напишите формулы, по которым можно вычислить активную мощность трехфазной сети при несимметричной нагрузке

10. Напишите формулы, по которым можно вычислить активную мощность трехфазной сети при симметричной нагрузке.
11. напишите формулы для определения реактивной мощности трехфазной сети при симметричной нагрузке.

Библиографический список

  1.  Кравцов, А. В. Метрология и электрические измерения: учеб. для вузов / А. В. Кравцов - М.: Колосс, 1999. - 216 с.
  2.  Демидова-Панферова, Р. М. Задачи и примеры расчетов по электроизмерительной технике: учеб. пособие для вузов / Р. М. Демидова-Панферова, В. Н. Малиновский, Ю. С. Солодов. -М.: Энергоатомиздат, 1990. - 192 с.
  3.  Основы метрологии и электрические измерения / ред. Е. М. Душин. -Л.: Энергоатомиздат, 1987. - С. 101-113.

  1.  Котур, В. И. Электрические измерения и электрические приборы: учеб. для техн. / В. И. Котур, М. А. Скомская, Н. Н. Храмова. - М.: Энергоатомиздат, 1986. — 400 с.
  2.  Электрические измерения / ред. А. В. Фремке, Е. М. Душин. - Л.: Энергия, 1980. - С. 79-101.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Общие сведения 3
Лабораторная работа № 3. Шунты и делители напряжения 4
Лабораторная работа № 4. Исследование измерительных трансформаторов тока и напряжения 11
Лабораторная работа № 5. Измерение мощности в трехфазных цепях
переменного тока 17

19




1. Вост. Европы. Они жили в лесной и лесостепной зонах где в результате распространения орудий труда из желез
2. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 1
3. . Категория деятельности в психологии Категория деятельности в отечественной психологии является централ
4.  Происхождение политической власти и государства это объяснялось как акт божественной воли как договор вл
5. Основы экономики по специальности 0516000 Финансы Согласовано
6. Вариант 12 В задачах 19 найти неопределённые интегралы ответ проверить дифференцированием
7. Её Величество Государыня Соль Разработали- воспитатель Вдовиченко Нина Ивановна
8. Модуль уск.я- направляющ.html
9.  Непроникающие 1
10. тема критериев и факторов экспертизы местоположения А Экологический критерий Б Экономический критерий
11. ПОЛавров социология
12. Тепловой расчет паровой турбины Т-100-130
13. Тема урока- Эти веселые числа Учитель- Пархоменко Ольга Владиславовна Предмет- Английский язык Да
14. технология техническое оснащение и проектирование предприятий
15. Ліга-Закон Попытка 2 Question 1 Баллов- 1 Цейінструментнадаєможливістьзнайти документ по впорядкованомуі.
16. Новые параметры военной безопасности
17. копает Александра тем больше убеждается что во всей этой заварухе есть нечто тщательно скрываемое самой
18. 86 Форма 1
19.  2 3 4
20. Лабораторна робота ’ 5 ПОБУДОВА ДІАГРАМ КЛАСІВ Теоретичні відомості Діаграми класів Clss digrms ~ головний.html