Pomiary mocy i energii elektrycznej

Transkrypt

1 olitechnika Rzeszowska Zakład Metrologii i ystemów omiarowych omiary mocy i energii elektrycznej Grupa Nr ćwicz kierownik Data Ocena I. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie wybranych układów do pomiaru mocy czynnej, biernej i pozornej odbiorników jednofazowych oraz zasady działania jednofazowego indukcyjnego licznika energii elektrycznej. II. Zagadnienia 1. Budowa, działanie i właściwości pomiarowe elektromechanicznych i elektronicznych przetworników mocy.. Definicja stałej znamionowej i stałej rzeczywistej licznika. 3. Obliczanie: stałej podziałki watomierza, dopuszczalnej przeciążalności obwodów i, wyniku i niedokładności pomiaru. 4. Układy do pomiaru mocy czynnej, biernej i pozornej w sieci jednofazowej. 5. Cel i metody kompensacji mocy biernej indukcyjnej odbiornika prądu przemiennego. 6. chemat uproszczony budowy licznika indukcyjnego i elektronicznego energii elektrycznej. 7. Budowa i właściwości przetwornika hallotronowego. III. rogram ćwiczenia 1. Zestawić układ do pomiaru mocy i energii pobieranej przez jednofazowy indukcyjny silnik asynchroniczny przetwornicy dwumaszynowej. W układzie pomiarowym włączono tablicowy przetwornik parametrów sieci energetycznej typu 9 współpracujący z mikrokomputerem klasy C, tablicowe przyrządy do pomiaru: napięcia, prądu, częstotliwości, przesunięcia fazy, licznik energii elektrycznej. Układ należy uzupełnić o dwa watomierze W1, W. W czasie łączenia przyrządów należy zwrócić uwagę na sposób łączenia obwodów prądowych (rezystancja połączeń musi być stabilna i mała - widełki) oraz należy zwrócić uwagę na podłączenie obwodu i w watomierzach realizujących odpowiednio W1 pomiar mocy czynnej oraz W pomiar mocy biernej. Zanotować parametry zastosowanych przyrządów. Ustawić zakresy pomiarowe przyrządów stosownie do mierzonych wartości. Zapisać dopuszczalne wartości napięć i prądów zastosowanych zakresów przyrządów. Włączyć komputer i uruchomić program do wizualizacji parametrów sieci energetycznej - LabVIEW. W układzie jest zamontowany przekaźnik o opóźnionym przełączeniu, który zwiera obwody prądowe po wyłączeniu układu, a rozwiera z opóźnieniem kilku sekund od włączenia napięcia zasilającego. o sprawdzeniu układu przez prowadzącego, włączyć zasilanie. o pewnym czasie samoczynnie następuje rozwarcie obwodów prądowych, odczytać wartość natężenia prądu i sprawdzić poprawność doboru zakresów prądowych amperomierza i watomierzy. Jeżeli watomierz W str. 1

2 I. 008/09 mierzący moc bierną wychyla się w przeciwną stronę, należy wyłączyć zasilanie układu i zmienić miejscami dołączone fazy i T do jego zacisków napięciowych i powtórnie załączyć napięcie. omiar przetwornikiem 9 uruchomić na czas np.n10 obrotów tarczy licznika energii elektrycznej ikoną pomiar wielokrotny i zatrzymać pomiar ikoną stop, zapisać czas np. dla n10 obrotów tarczy zmierzony przetwornikiem 9. Odczytać i zapisać w tabeli wskazania mierników tablicowych i z ekranu komputera obsługującego pracę przetwornika 9, dla odbiornika pracującego w stanie: jałowym i obciążenia. Obciążenie silnika włącza się przełącznikiem na zestawie silnik-prądnica ustawiając go w pozycję 1. Wartość obciążenia reguluje się, przez zmianę prądu wzbudzenia bocznikowej prądnicy prądu stałego G, za pomocą dostępnego pokrętła potencjometru na zestawie s-p.. Opracować wyniki pomiarów. Obliczyć: dla obu stanów pracy silnika moc czynną, bierną i pozorną na podstawie pomiarów napięcia, prądu i cosφ oraz pobraną energię czynną w zadanym czasie. orównać wyniki obliczeń z wynikami uzyskanymi z pomiarów. 3. Obliczyć wartość pojemności kondensatora energetycznego poprawiającego współczynnik mocy odbiornika w stanie obciążenia od wartości cosϕ do cosϕ' (np. 0,95) i włączyć go do układu. o włączeniu zasilania i rozwarciu obwodów prądowych przyrządów odczytać wskazania mierników dla odbiornika w stanie jałowym (1) i w stanie obciążenia (). Zaobserwować wskazania odpowiednich wartości mierników tablicowych i przetwornika 9. Wyciągnąć wnioski. 4. UWAGA W obliczeniach należy uwzględnić przekładnik, który jest włączony w obwód prądowy 9, A i W IV. rzebieg ćwiczenia 1. rotokół pomiarów mocy czynnej, biernej i energii odbiornika jednofazowego 1.1. Układ pomiarowy i spis przyrządów DM przetwornica dwumaszynowa z jednofazowym silnikiem M i prądnicą G parametry silnika M: typ numer napięcie znam. prąd znam. str.

3 moc znamionowa znam. wsp. mocy częstotliwość znamionowa znam. prędkość obrotowa Licznik -licznik indukcyjny: stała znamionowa symbol przetwornika licznika C klasa dokładności kl średnica tarczy d 80mm napięcie pracy zakres prądowy V1 woltomierz tablicowy typ symbol przetwornika zakres U n znamionowa liczba działek α n klasa dokładności kl V A1 amperomierz tablicowy typ symbol przetwornika zakres I n : znamionowa liczba działek α n klasa dokładności kl A W1, W watomierz D 5 znamionowa liczba ziaren n ±3kW (0-140%) n zakresy nap. U n 400V U(0-10)%U n zakresy prądowe I n 5A I(0-10)%I n 9 - rzetwornik rogramowalny arametrów ieci Energetycznej zakres pomiaru napięcia w przedziale pasmo częstotliwości zakres pomiaru prądu w przedziale pasmo częstotliwości zakres pomiaru mocy czynnej błąd podstawowy w przedziale mocy zakres pomiaru mocy pozornej błąd podstawowy w przedziale mocy str. 3

4 I. 008/09 zakres pomiaru mocy biernej błąd podstawowy w przedziale mocy zakres pomiaru cosφ w przedziale zakres częstościomierza w przedziale czas uśredniania omiar czasu rozdzielczość błąd czasu reakcji Z % +-0ms Tp - laboratoryjny przekładnik prądowy typ prądy pierwotne I 1n znamionowy prąd wtórny I n rzekładnia η Błąd przekładni 1..Wyniki pomiarów i obliczeń Dopuszczalna przeciążalność obwodów przetwornika 9: obwód napięciowy obwód prądowy U n U dop I n I dop Wartości odczytane z analogowych mierników tablicowych i licznika: tan silnika wsp. Często- Watomiermierz obr. energia Wato- liczba Woltomierz mierz cosϕ ampero mocy ścio- mierz W1 W tarczy E czas licznika U [V] I [A] [Hz] - [W] [W] n [s] [kwh] jałowy 10 obciąż. 10 E n C Wartości odczytane z przetwornika 9: tan Q U [V] I silnika x [A] x [W] x [VAr] jałowy obciąż [VA] cosϕ f [Hz] R [Ω] X [Ω] Z [Ω] str. 4

5 rzykłady obliczeń. Obliczenia na podstawie wskazań mierników tablicowych: A1, V1, cosφ: U I cosϕ Q U I 1 cosϕ U I E U I cos ϕ t Obliczenia ze wskazań watomierzy W1 i W (W 1) 1 Q ( W ) η 3 + Q cos ϕ E ( W 1) t Obliczenia na podstawie wskazań przetwornika parametrów sieci 9 η x Q η Q x I η x η I x η - przekładnia przekładnika (w ćwiczeniu włączono K - L4 - η ) orównanie wyników pomiarów z przyrządów tablicowych i 9 (odczyt z 9 po uwzględnieniu przekładni η): mierniki tablicowe Watomierze W1 i W przetwornik 9, licznik stan jałowy Q cosϕ E Q stan obciążenia cosϕ E str. 5

6 I. 008/09 ojemność kondensatora energetycznego kompensującego moc bierną: C ( tgϕ tgϕ' ) ω U arametry układu przed i po kompensacji mocy biernej (odczyt z 9 po uwzględnieniu przekładni η): przed kompensacją po kompensacji I Q cosϕ I Q cosϕ' Wnioski: V. ytania kontrolne: 1. rzedstawić zasadę pomiaru mocy czynnej za pomocą watomierza - układy MN i M.. Jakie mierniki powinny być stosowane dodatkowo z watomierzem w układach pomiarowych? Wyjaśnić dlaczego. 3. rzedstawić zasadę pomiaru mocy biernej przy pomocy watomierza. 4. rzedstawić zasadę pomiaru mocy pozornej przy pomocy woltomierza i amperomierza. 5. Omówić cel i sposoby kompensacji mocy biernej. VI. Literatura 1. Dyszyński J. : Metrologia elektryczna i elektroniczna. WRz Rzeszów, Kuśmierek Z.: omiary mocy i energii w układach elektro-energetycznych WNT, Warszawa, Chwaleba A. i inni: Metrologia elektryczna, Warszawa: WNT, 1994r 4. archański J.: Miernictwo elektryczne i elektroniczne - Warszawa: Wi, 1997r. 5. Rylski A.: Metrologia II prąd zmienny, Rzeszów, OWRz, 006. str. 6