4. Pomiar mocy prądu przemiennego

Transkrypt

1 omir moy rądu rzemiennego -0 Dr inŝ. Mrek Głogowski rogrm ćwizeni: 4. omir moy rądu rzemiennego omir moy zynnej rądu rzemiennego jednym wtomierzem. omir moy zynnej rądu rzemiennego w ukłdzie ron. omir moy iernej rądu rzemiennego odiornik trójfzowego. el ćwizeni: elem ćwizeni jest oznnie metod omiru moy zynnej, iernej i ozornej rądu rzemiennego orz zsd dooru ukłdu omirowego w zleŝnośi od wrunków zsilni i oiąŝeni. Uwg! rzed rzystąieniem do ćwizeni roszę zoznć się z zsdą dziłni wtomierz ferrodynmiznego orz z dodtkiem t. "roedur wyznzni nieewnośi omirowyh". rowdzenie: Do rzesyłni energii n sklę rzemysłową wykorzystuje się głównie ukłdy trójfzowe. elu zewnieni orwnej ry siei wymgn jest znjomość i kontrol odstwowyh rmetrów elektryznyh torów rzesyłowyh: rądów rzewodowyh, nięć rzewodowyh U i fzowyh U f, moy zynnej, iernej Q, ozornej S orz wsółzynnik moy osϕ. Mo łkowit oiern rzez odiornik trójfzowy jest równ sumie moy oiernyh z oszzególnyh fz. owodh o sinusoidlnym rzeiegu nięi i rądu moe fzowe są równe: zynn f U f osϕ [], iern Q f U f sinϕ [r], ozorn S f U f [], wsółzynnik moy osϕ f / S f. Ze względów energetyznyh njwŝniejszym rmetrem jest mo zynn, informują o stnie oiąŝeni ukłdu. skzne jest, y mo oiern rzez ukłd omirowy ył moŝliwie młą zęśią moy rzesyłnej. Gdy strty moy ukłdu omirowego wływją n dokłdność omirów, nleŝy w wynikh omirów uwzględnić odowiednie orwki. omiry moy odznzją się duŝą róŝnorodnośią metod i ukłdów omirowyh. łśiwy wyór ukłdu jest uwrunkowny rodzjem siei systemu trójfzowego (trój- lu zterorzewodowy), stoniem symetrii oiąŝeni fz, wrtośimi nięć i rądów w kontrolownym owodzie.

2 omir moy rądu rzemiennego -0. omir moy zynnej. Mo zynn oiern rzez odiornik trójfzowy jest równ sumie moy zynnyh oiernyh rzez oszzególne fzy odiornik,, : gdzie: + + U osϕ + U osϕ + U osϕ U, U, U,,, skutezne wrtośi nięć i rądów fzowyh, osϕ, osϕ, osϕ wsółzynniki moy kolejnyh fz. Do omiru moy zynnej w ukłdzie zterorzewodowym otrzene są trzy wtomierze. KŜdy z wtomierzy mierzy mo oierną rzez jedną z fz odiornik. JeŜeli źródło i odiornik są symetryzne, wskzni oszzególnyh wtomierzy są jednkowe, moŝn wię ogrnizyć się do omiru moy w jednej tylko fzie i omnoŝyć zmierzoną wrtość rzez. U osϕ U osϕ f f siei zterorzewodowej stosuje się ukłd omirowy, jk n rys., dl siei trójrzewodowej ukłd z rys... owodzie trójrzewodowym, z niedostęnym unktem neutrlnym, tworzy się sztuzny unkt neutrlny rzez ołązenie w symetryzną gwizdę owodu nięiowego wtomierz i dwóh oorników omonizyh o rezystnjh równyh rezystnji owodu nięiowego wtomierz. ou ukłdh owód nięiowy wtomierz jest włązony n nięie fzowe. odzs łązeni owodu omirowego nleŝy zwróić uwgę n ozątki owodów rądowego i nięiowego wtomierz n rys.. oznzone są kroką. ) ) U f Odiornik U Odiornik N "0" Rys.. Ukłd ezośredni do omiru moy zynnej symetryznego odiornik trójfzowego jednym wtomierzem: ) w siei zterorzewodowej (z rzewodem neutrlnym N), ) w siei trójrzewodowej.

3 omir moy rądu rzemiennego -0 yniki omirów odiornik oliz się z zleŝnośi: ) dl ukłdu z rys..: U ϕ mo zynn: w mo ozorn: S U wsółzynnik moy: f os ϕ S U f U U Rys.. ykres wektorowy ) dl ukłdu z rys..: mo zynn: mo ozorn: wsółzynnik moy: U S os ϕ S U U gdzie: ) w, stł wtomierz i jego wyhylenie, U f, U nięie fzowe i rzewodowe (międzyfzowe), rąd fzowy odiornik. Do wyznzni moy odiornik trójfzowego niesymetryznego koniezny jest omir moy we wszystkih fzh. siei zterorzewodowej omir wykonuje się trzem wtomierzmi jk n rys. ) stł wtomierz, w (zkres omirowy nięi zkres omirowy rądu) / liz dziłek

4 omir moy rądu rzemiennego -0 ) N U f Odiornik ) ϕ U U ϕ ϕ U Rys.. Ukłd ezośredni do omiru moy zynnej niesymetryznego odiornik trójfzowego w siei zterorzewodowej: ) ukłd omirowy, ) wykres wektorowy. Mo zynn odiornik jest równ sumie lgeriznej moy wskzywnyh rzez wtomierze. rzydku wtomierzy o jednkowyh stłyh w mo wynosi: ( + + ) + + w zględny łąd omiru moy wynikjąy z niedokłdnośi (kls) wtomierzy wyrŝ wzór: δ + + n kl + n kl + n kl + + lu w rzydku jednkowyh wtomierzy o równyh klsh kl kl kl kl i zkresh znmionowyh n n n n : δ kl + + n m kl + + siei trójrzewodowej omir moy zynnej wykonuje się w ukłdzie dwóh wtomierzy, tzw. ukłdzie ron. Jest to ukłd stosowny njzęśiej w rktye, który umoŝliwi orwny omir moy zynnej rzy symetrii zsilni orz odioru. Zsd ry ukłdu wykorzystuje fkt, Ŝe sum wrtośi hwilowyh rądów fzowyh w siei trójrzewodowej jest równ zeru: i + i + i 0 4

5 omir moy rądu rzemiennego -0 oniewŝ wrtość hwilow moy zynnej odiornik jest równ sumie wrtośi hwilowyh moy fzowyh: u i + u i + u i wię o uwzględnieniu zleŝnośi i i i otrzymuje się mo hwilową: ( u u ) i + ( u u ) i ui ui + Stąd mo zynn odiornik wynosi: U osϕ + U osϕ Ukłd omiru moy zynnej dwom wtomierzmi, wykonująy omir zgodnie z tą zleŝnośią rzedstwiono n rys.. (*) ) ) U U Odiornik U 0 0 U ϕ U U Rys.. Ukłd ezośredni do omiru moy zynnej odiornik dwom wtomierzmi (ukłd ron) w siei trójrzewodowej: ) ukłd omirowy, ) wykres wektorowy dl owodu symetryznego. Mo zynn odiornik jest równ sumie moy wskzywnyh rzez wtomierze: ( + ) + w rzydku symetrii systemu trójfzowego nie oliz się wsółzynnik moy odiornik osϕ, gdyŝ kąty rzesunięć fzowyh rądów i nięć kolejnyh fz są róŝne. rzydku ntomist symetrii zsilni i oiąŝeni moŝn z róŝniy wskzń wtomierzy orz zleŝnośi (**) i (***) wyznzyć mo ierną: o o ( ) U [ os( 0 + ϕ ) os( 0 ϕ) ] U sinϕ Q Stąd mo ozorn S orz wsółzynnik moy odiornik osϕ: S + Q i osϕ S + Q 5

6 omir moy rądu rzemiennego -0 zględny łąd omiru moy wynikjąy z kls wtomierzy wyrŝ wzór: δ + n kl + n kl + lu dl wtomierzy o równyh klsh kl kl kl i tkih smyh zkresh znmionowyh n n n : n δ kl + kl m + symetryznym owodzie omirowym, tj. gdy U U U orz n odstwie zleŝnośi (*) i wykresu wektorowego z rys.., otrzymuje się, Ŝe moe zynne mierzone rzez wtomierze w ukłdzie ron wynoszą: o o ( 0 + ϕ) i U os( 0 ϕ) U os (**) ynik z tego, Ŝe w zleŝnośi od hrkteru oiąŝeni wskzni wtomierzy w ukłdzie ron mogą yć zrówno dodtnie, jk i ujemnie. Gdy n. wsółzynnik moy odiornik osϕ, zyli jeśli ϕ 0.8, wówzs wskzni ou wtomierzy są jednkowe, dl osϕ 0.5, wtomierz wskŝe zero, dl osϕ < 0.5, jego wskzni ędą ujemne. elu dokonni odzytu nleŝy zmienić kierunek rądu w ewe nięiowej wtomierz; miętją, Ŝe rzy olizniu moy odiornik uwzględni się odzytną mo ze znkiem minus. Sum wskzń ou wtomierzy jest jednk zwsze nieujemn, le lizyć się nleŝy z duŝym łędem omiru moy, szzególnie wówzs, gdy wskzni ou wtomierzy mją rzyliŝone wrtośi róŝniąe się znkiem. Tel dl omirów rzy uŝyiu jednego wtomierz mo zynn L. U w dz /dz S Q osϕ O. r RL RL Tel dl omirów rzy uŝyiu jednego wtomierz mo iern L. U Q w dz r/dz r Q S osϕ O. r RL RL 6

7 omir moy rądu rzemiennego -0 Tel dl omirów rzy uŝyiu dwóh wtomierzy L. U U w w dz /dz dz /dz Q S osϕ δ O. r % RL RL. omir moy iernej. Mo iern w siei trójfzowej o nięiu sinusoidlnym jest sumą moy iernyh trzeh fz: Q Q + Q + Q U sinϕ + U sinϕ + U rzy ełnej symetrii zsilni i oiąŝeni fz mo iern określ wzór: sinϕ Q Q U sinϕ U sinϕ f f (***) omir moy iernej wtomierzmi w ukłdzie trójfzowym jest orwny tylko, wtedy gdy zhown jest symetri nięć zsiljąyh i kolejność fz. Zsdy omiru są tkie sme jk rzy omirze moy zynnej. y wtomierz mierzył mo ierną, musi mieć owód nięiowy włązony n nięie oóźnione w fzie o 90º względem nięi, jkie yło dorowdzone do wtomierz odzs omiru moy zynnej, rzy niezmienionej wrtośi skuteznej tego nięi. systemh trójfzowyh o zhownej symetrii nięć, rzesunięi fzowe o kąt 90º wystęują między nięimi fzowymi rzewodowymi. Dl symetryznego oiąŝeni siei, omir moy iernej odiornik rzerowdz się w ukłdzie jednego wtomierz rzez wyznzenie moy jednej fzy i omnoŝenie uzysknego wyniku rzez trzy. Zsdę omiru rzedstwiono n rys. 4. tomierz, którego ewk nięiow włązon jest n nięie rzewodowe wskzuje mo ierną: Q U os( 90 ϕ) U sinϕ w o ) Q w ) U ϕ U Odiornik 90 ϕ U U U Rys. 4. Ukłd ezośredni do omiru moy iernej symetryznego odiornik trójfzowego jednym wtomierzem: ) ukłd omirowy, ) wykres wektorowy. 7

8 omir moy rądu rzemiennego -0 oniewŝ nięie rzewodowe U jest rzy większe od nięi fzowego, to y sełnić wrunek o niezmiennośi wrtośi skuteznej nięi, wskznie wtomierz nleŝy odzielić rzez. Stąd mo iern fzy: Qw Q f i mo iern odiornik symetryznego: Qw Q Qf Q w odstwowym ukłdem do omiru moy iernej w sieih trójrzewodowyh oiąŝonyh niesymetryznie jest ukłd z dwom wtomierzmi rzedstwiony n rys. 5. ) Q U Odiornik ) U U U ϕ 60 ϕ -U "0" Q U U Rys. 5. Ukłd ezośredni do omiru moy iernej odiornik dwom wtomierzmi w siei trójrzewodowej: ) ukłd omirowy, ) wykres wektorowy. ewki nięiowe ou wtomierzy wrz z oornikiem omonizym o rezystnji są ołązone w symetryzną gwizdę tworzą sztuzny unkt zerowy. Dzięki temu, ewki nięiowe wtomierzy zsilne są nięimi fzowymi U i U, które są rzesunięte wstez o 90º względem nięć rzewodowyh U i U odwnyh n wtomierze w ukłdzie ron odzs omiru moy zynnej. N wtomierzh wystęują wię nięi rzy mniejsze fzowe, nie rzewodowe. y zhowć wrunek niezmienionej wrtośi skuteznej nięi, wskzni wtomierzy nleŝy omnoŝyć rzez. Stąd mo iern odiornik: ( Q ) Q + Q Tele omirowe odone jk rzy omirze moy zynnej. 8

9 omir moy rądu rzemiennego -0 Orownie srwozdni: Srwozdnie z wykonnego ćwizeni owinno zwierć: rotokół z omirów, nlizę orównwzą ukłdów omiru moy zynnej z jednym i dwom wtomierzmi, wyniki omirów i olizeń ujęte w telh omirowyh, uwgi i wnioski z uwzględnieniem rhunku nieewnośi. Litertur: rtoszewski J., Kozel D., Ćwizeni lortoryjne z miernitw elektryznego, ydwnitwo r, rołw 998. Elektrotehnik. Ćwizeni lortoryjne: r ziorow, ydwnitwo r, rołw 979. Kurdziel R., odstwy elektrotehniki, NT, rszw 97. ver 06/0 9