Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто
- 30% recurring commission
- Выплаты в USDT
- Вывод каждую неделю
- Комиссия до 5 лет за каждого referral
МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Ростовский государственный университет
путей сообщения
А. В. Костюков, М. А. Трубицин, А. В. Соломин
Измерение мощности и энергии
в трехфазных цепях
Методические указания
к лабораторной работе по курсу
«Метрология и электрические измерения»
Ростов-на-Дону
2000
УДК 621.38
Измерение мощности и энергии в трёхфазных цепях: Методические указания к лабораторной работе по курсу «Метрология и электрические измерения» / А. В. Костюков, М. А. Трубицин, А. В. Соломин; Рост. гос. ун-т путей сообщения. Ростов н/Д, 2000. 16 с.
Рассмотрены основные способы измерения мощности и энергии в трехфазных цепях, изложены методика экспериментального расчёта мощностей и принцип построения векторных диаграмм.
Предназначены студентам специальностей ЭС и ЭМ, выполняющим лабораторные работы по курсу «Метрология и электрические измерения».
Одобрены к изданию кафедрой «Теоретические основы электротехники».
Ил. 7. Табл. 1. Библиогр.: 3 назв.
Рецензент канд. техн. наук, доц. В. М. Олейник (РГУПС)
Ó Ростовский государственный университет путей сообщения, 2000
Цель работы: Ознакомление с методами измерения мощности и энергии в трехфазных цепях.
1. Основные сведения из теории
1.1. Измерение активной мощности и энергии в трехфазных цепях
Активную мощность трехфазной цепи, независимо от способа соединения генератора и приемника, при любой несимметрии токов и напряжений можно определить по формуле:
;
при полной симметрии
;
.
Энергия выражается по формуле
;
для мгновенных значений:
;
.
Для случая полной симметрии, активная мощность трехфазной системы может быть определена по показанию одного ваттметра (рис. 1).
 |
При недоступной нулевой точке или при приемниках, соединенных треугольником, ваттметр подключается к искусственной нулевой точке (рис. 2).
Для определения полной мощности трехфазной трехпроводной и четырехпроводной цепи при несимметричной нагрузке используют схему включения трех ваттметров (рис. 3).
Докажем, что активную мощность трехпроводной цепи можно определить в виде суммы показаний двух ваттметров:
;
по второму закону Кирхгофа:
или 
;
,
где 
и 
.
;
;
средняя активная мощность трехфазной цепи:
;
векторная диаграмма и схема включения представлена на рис. 4.
1.2. Измерение реактивной мощности и энергии в трехфазных цепях
Измерить реактивную мощность трехфазной цепи можно различными способами: при помощи обычных ваттметров, счетчиков, включаемых по специальным схемам, и при помощи реактивных ваттметров.
Реактивную мощность трехфазной цепи можно представить как сумму реактивных мощностей отдельных фаз, т. е.
;
при полной симметрии системы реактивная мощность:
;
реактивная энергия равна: 
.
 | |
| |
| |
а)
б)
|
а)
| |
|
 |
Энергия всей трехфазной системы: 
.
В случае полной симметрии в трехфазной цепи реактивную мощность (и энергию) можно измерять:
- одним ваттметром, включаемым по схеме (рис. 5):
;
определяется по векторной диаграмме (рис. 5,б):
полная реактивная мощность всей системы 
:
- двумя ваттметрами (рис. 6):
;
,
где 
и 
– углы сдвига фаз между токами, протекающими по токовой обмотке ваттметров, и соответствующими линейными напряжениями, приложенными к напряженческой обмотке ваттметров с учетом подключения генераторных зажимов.
;
.
На рис. 7,а изображена схема включения двух активных ваттметров с искусственной нулевой точкой для измерения реактивной мощности в цепях с простой асимметрией. Для создания нулевой точки необходимо выполнить условие:
,
где 
; 
и 
– добавочные сопротивления; 
и 
– сопротивления напряженческих обмоток ваттметров.
Две параллельные цепи ваттметров и добавочное сопротивление образуют равномерную звезду. На параллельной цепи первого ваттметра будет фазное напряжение 
, а на соответствующей цепи второго 
.
Показания ваттметров определяются по формулам:
;
а)
б)
 |
Рис. 5
;
,
следовательно 
.
2. Описание установки
В данной работе в качестве источника питания используется трехфазный понижающий трансформатор. От трех вторичных обмоток трансформатора питание подводится к клеммам (соответствующих фазам А, В, С и О), расположенным на передней панели стенда, через трехфазный автоматический переключатель Р975УХЛ4.
При включенном положении переключателя на стенде появляется фазное напряжение 
В (между O и фазами А, В или С) и соответственно линейное напряжение 
В (между двумя различными фазами).
В качестве нагрузки можно использовать три регулировочных сопротивления РПШ величиной номинального сопротивления RН =120 Ом и номинальным током IН=10 А.
В лабораторной работе используются ваттметры электромагнитной системы марки Э120.
3. Порядок выполнения работы
Ознакомиться с приборами, необходимыми для проведения работы, записать их паспортные данные в лабораторные отчеты.
3.1. Измерение активной мощности и энергии симметричной трехфазной цепи:
- собрать схему, изображенную на рис. 1 и рис. 2;
- при использовании схемы подключения ваттметра с искусственной нулевой точкой перед замерами необходимо рассчитать добавочные сопротивления;
- измерить активную мощность симметричной трехфазной цепи одним ваттметром без нулевой и с искусственной нулевой точкой;
- вычислить мощность трехфазной системы и угол сдвига фаз по формулам:
;
для первой схемы: 
; для второй схемы: 
;
- построить векторные диаграммы для определения угла сдвига фаз между током и напряжением в зависимости от схемы подключения ваттметра;
- исследовать различные аварийные режимы работы трехфазной системы (обрыв линейного или фазного проводов);
- построить векторную диаграмму при аварийном режиме трехфазной системы (по заданию преподавателя).
Данные замеров и расчетов привести в таблице.
3.2. Измерение реактивной мощности симметричной трехфазной цепи:
двумя ваттметрами без нулевой точки:
- собрать схему, изображенную на рис.6;
- измерить и рассчитать мощность и угол сдвига фаз по формулам:
; 
;
- построить векторную диаграмму и определить угол сдвига фаз между током и напряжением при измерении мощности
двумя ваттметрами с искусственной нулевой точкой:
- собрать схему, изображенную на рис. 7;
- произвести измерения мощности двумя ваттметрами;
- вычислить реактивную мощность и угол сдвига фаз по формулам:
; 
;
- построить векторную диаграмму для определения угла сдвига фаз между током и напряжением для данной схемы включения ваттметров.
Данные замеров и расчетов привести в таблице.
№ п/п | Схема |
|
|
|
|
|
|
| Примечание |
А | Вт | Вт | В | В | вар | град | |||
а)
|
Рис. 6
 |
 |
а)
 |
б)
Рис. 7
4. Контрольные вопросы
1. В каких случаях применяется схема двух ваттметров с искусственной нулевой точкой для измерения реактивной мощности?
2. Каково преимущество схемы с двумя ваттметрами по сравнению со схемой с одним ваттметром при измерении реактивной мощности трехфазной цепи?
3. Какие способы измерения активной и реактивной мощности в трехфазных цепях вы знаете?
4. Как определить активную и реактивную мощности по показаниям двух ваттметров?
5. Для каких случаев применяется схема трех ваттметров?
Рекомендуемая литература
1. Электротехнические измерения: Учебник для техникумов / Под ред.
В. С. Попова. М.: Энергия, 1975.
2. Электротехнические измерения: Учебник для вузов / Под ред. А. В. Фремке. М.: Энергия, 1973.
3. М. Электротехнические измерения и приборы. М.: Энергия, 1970.
Содержание
1. Основные сведения из теории……………………………………………………....3
2. Описание установки………………………………………………………………. 10
3. Порядок выполнения работы ……………………………………………………..10
4. Контрольные вопросы……………………………………………………….……..14
Рекомендуемая литература …………………………………………………………...14
Костюков Александр Владимирович
Трубицин Михаил Анатольевич
Соломин Андрей Владимирович
Измерение мощности и энергии в трёхфазных цепях
Методические указания к лабораторной работе
по курсу «Метрология и электрические измерения»
Редактор и корректор Т. В. Бродская
Подписано к печати 4.12.00г. Формат 60´84/16.
Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 0,93.
Уч.-изд. л. 0,88. Тираж 50. Изд. № 000. Заказ № 000.
Ростовский государственный университет путей сообщения.
Лицензия ЛР № 65-54 от 10.12.99 г.
Ризография РГУПС. Лицензия ПЛД № 65-10 от 8.08.99 г.
 |
Адрес университета:
344038, г. Ростов н/Д, пл. им. Ростовского стрелкового полка народного ополчения, 2.
Основные порталы (построено редакторами)