Вимірювання параметрів режимів однофазного електричного кола icon

Вимірювання параметрів режимів однофазного електричного кола




Скачати 143.1 Kb.
НазваВимірювання параметрів режимів однофазного електричного кола
Дата конвертації29.04.2013
Розмір143.1 Kb.
ТипЛабораторна робота
1. /Метр_лаб_ч1/~$б_роб_7.doc
2. /Метр_лаб_ч1/Лаб_роб_1.doc
3. /Метр_лаб_ч1/Лаб_роб_2.doc
4. /Метр_лаб_ч1/Лаб_роб_3.doc
5. /Метр_лаб_ч1/Лаб_роб_4.doc
6. /Метр_лаб_ч1/Лаб_роб_5.doc
7. /Метр_лаб_ч1/Лаб_роб_6.doc
8. /Метр_лаб_ч1/Лаб_роб_7.doc
9. /Метр_лаб_ч1/Лаб_роб_8.doc
Вимірювання параметрів режимів однофазного електричного кола
Дослідження однофазного індукційного лічильника
Застосування вимірювальних трансформаторів струму та напруги для вимірювання параметрів режиму одно- і трифазних кіл
Вимірювання активної потужності у колах трифазного струму
Вимірювання параметрів електрообладнання на постійному струмі
Вимірювання параметрів електричних кіл на змінному струмі
Повірка засобів електричних вимірювань
Вимірювання параметрів електричних кіл електронно-променевим осцилографом

Лабораторна робота № 1


Вимірювання параметрів режимів

однофазного електричного кола


Мета роботи – вивчити побудову, принцип дії та правила вмикання аналогових пристроїв для вимірювання струму, напруги, активної потужності та коефіцієнта потужності в однофазному колі; вивчити методи і набути практичних навичок вимірювання й аналізу параметрів режиму однофазного кола.


    1. Основні теоретичні відомості


Основними параметрами режиму однофазного електричного кола є струм, напруга, активна потужність і коефіцієнт потужності. Для вимірювання зазначених величин треба знати методи їх вимірювання, а також побудову, схему й правила вмикання відповідних приладів. Види та методи вимірювань описані в [1].

За прямих вимірювань шукане значення величини знаходять безпосередньо з дослідних даних внаслідок виконання вимірювання. Так, значення струму, напруги, активної потужності та коефіцієнта потужності визначають за показами відповідно амперметра, вольтметра, ватметра та фазометра.

Аналоговий електромеханічний прилад, у загальному випадку, містить вимірювальний ланцюг, вимірювальний механізм і відліковий пристрій. Вимірювальний ланцюг служить для перетворення вимірювальної електричної величини в іншу електричну величину, яка безпосередньо діє на вимірювальний механізм. Вимірювальний механізм перетворює електричну величину у кут повороту рухомої частини приладу. Відліковий пристрій служить для візуального відлічування значення вимірюваної величини залежно від кута повороту рухомої частини. Вимірювальний механізм є основним елементом.

Залежно від способу перетворювання електричної величини в механічне переміщення рухомої частини поділяють системи приладів на електродинамічну, магнітоелектричну, електромагнітну тощо. Побудову, принцип дії, переваги й недоліки вимірювальних механізмів систем описано в [l] . Умовне позначення систем наведено у додатку.

Можливості вимірювання амперметром, вольтметром, ватметром і фазометром відповідно струму, напруги, активної потужності та коефіцієнта потужності обгрунтуємо на прикладі приладів електродинамічної системи.

Рівняння шкали механізму електродинамічної системи має вигляд

, (1.1) де  - кут відхилення рухомої частини механізму; I1, I2 – діюче значення струмів в котушках; D – питомий протидіючий момент; - кут зсуву фаз між

векторами струмів I1 і I2 ; М12 – взаємна індуктивність двох котушок.

Для послідовної схеми з’єднання котушок (рис.1.1), рівняння шкали (1.1) матиме вигляд

, (1.2)


де I – діюче значення вимірюваного струму.

Якщо I= I1= I2, то .

У зв’язку з тим, що струм I проходить через рухому та нерухому котушки, а переріз рухомої котушки та з’єднаних провідників, які підводять до неї струм, малий, амперметри з послідовною схемою вико-ристовують для вимірювання струмів до 0,5А.


Для паралельної схеми з’єднання котушок (рис.1.2)

; ,

де R =R12 +R1 ; R =R34 +R2 ; Тоді , (1.3) тобто кут відхилення пропорційний квадрату діючого значення вимірюваного струму.

Електродинамічний вольтметр (рис.1.3), складається з вимірювального механізму та додаткового резистора Rд , причому усі котушки механізму та додатковий резистор увімкнені послідовно.



Якщо струм, який протікає через коло,

; (1.3)

(x12<12+R34+Rд ; x34<12+R34+Rд) , то на підставі (1.2) маємо ,

тобто кут повороту пропорційний квадрату діючого значення напруги.

Схема з’єднання котушок механізму для вимірювання активної потужності показана на рис.1.4. Нерухома (струмова) котушка вмикається послідовно зі споживачем електро-енергії Zн , а рухома (котушка напруги) – паралельно йому.



Послідовно з котушкою напруги вмикається додатковий опір Rд для збільшення активного опору кола напруги ватметра. Затискачі, з якими з’єднуються “початки” котушок, маркують (*) і називають генераторними.

Векторна діаграма струмів в котушках ватметра, ввімкненого у коло з активно-індуктивним навантаженням (вектор струму I відстає від вектора напруги U на кут ), зображена на рис.1.5. В загальному випадку струм I2 у котушці напруги відстає від вектора напруги на кут за рахунок індуктивності самої котушки. Отже, кут між векторами струмів I1 і I2 становить =-. Однак за рахунок великого активного опору Rд і шунтування його частини ємністю компенсується вплив рамки так, що кут =0. Тоді . Крім цього, I1=I; . Звідси рівняння (1.1) матиме вигляд

. (1.4)

За рахунок конструкції котушок та їх початкового взаємного розташування можна забезпечити сталість величини . Отже, .

Тоді  = KUIcos = kP, тобто показ ватметра пропорційний вимірюваній активній потужності. При цьому шкала ватметра рівномірна на відміну від інших приладів цієї системи. Ціна поділки (стала) шкали приладу визначається (при ) як, Вт/под.,

, (1.5)

де PH, UH, IH – номінальні відповідно потужність, напруга та струм ватметра, вказані біля затискачів котушок; Н – число поділок шкали приладу.

Щоб виміряти потужність в ланцюгах з низьким cos, використовують малокосинусні ватметри. Для них, Вт/под.,

,

де cosн - номінальне значення cos.

Фазометри працюють за принципом логометрів, тобто приладів, протидіючий момент яких створюється аналогічно обертальному – електромагнітним шляхом. Побудова фазометра (докладний опис див. у [I]) і схема його вмикання в ланцюг показані на рис.1.6 і 1.7.

Рухомі у просторі рамки 1 та II (див. рис. 1.6) закріплені на загальній осі під кутом нерухомо відносно одна одної, а їх обмотки намотуються так, щоб моменти М1 і М2 були спрямовані назустріч. Рівновага рухомої системи наступає, якщо М1= М2. Стрілка вимкненого фазометра не повертається на нульову позначку, оскільки в логометрі відсутній механічний протидіючий момент.

Моменти, які діють на рухому частину вимірювального механізму логометра, викликані взаємодією між струмами рухомих рамок I1, I2 і струмом I0 у нерухомій котушці:

; , (1.6)

де - кут відхилення рухомої частини (рамки 1, II на рис. 1.6); M10 ,M20 взаємна індуктивність відповідно між першою, другою рамкою та нерухомою котушкою; - кут між рамками.

Для того щоб покази приладу були пропорційні куту зсуву фаз між U та I, послідовно з рамками I та II вмикають L та r2 (див. рис.1.7). Тоді струм I1 у першій рамці (рис. 1.8) відстає від напруги U на кут 90 (активним опором рамки нехтуємо: r1 0 ). Струм I2 у другій рамці збігається за фазою з напругою U ( xL0).

Тоді ; . Крім цього, якщо взяти =90, то cos(-)=sin. Тоді для положення стійкої рівноваги рухомої частини матимемо .



За рахунок конструкції рамок домагаються рівності .

Тоді . Звідси

. (1.7)

Таким чином, при незмінних струмах у паралельно ввімкнутих у ланцюг рам-ках кут відхилення рухомої частини фазометра залежить від кута зсуву фаз .

Фазометри можуть мати однобічну (0...90) або двобічну (-90°…0…+90) шкалу, яка дозволяє робити вимірювання при будь-якому характері навантаження (ємнісне, індуктивне) і не потребує перемикача напряму струму.

Межа вимірювання амперметрів, вольтметрів, ватметрів і фазометрів поширюється відповідно за струмом і напругою за допомогою вимірювальних трансформаторів. До напруги 600В межу вимірювання за напругою можна також поширити додатковим опором.

Умовне позначення вказаних приладів і схему ввімкнення їх в однофазне коло показано на рис. 1.9.

Згідно з правилами включення ватметрів, фазометрів до генераторного затискувача підводиться провід від джерела живлення. Дотримуватись цього правила потрібно для забезпечення такого напряму струмів в котушках, за якого рухома частина механізму та стрілки ватметра і фазометра відхилятимуться праворуч. Якщо в одній з котушок зміниться напрям струму, то зміниться й напрям обертального моменту, а разом з цим – і відхилення рухомої частини на зворотне.

Якщо вимірювання опосередковані (непрямі), невідому величину дістають на підставі результатів прямих вимірювань величин, зв’язаних з нею відомою залежністю.

Точність опосередкованих вимірювань нижча, ніж прямих, оскільки при цьому на результат впливають похибки кількох приладів. Маючи класи точності приладів, які визначаються значенням максимальної приведеної похибки пр (%), відносну похибку х непрямих вимірювань, якщо шукана величина Х=АкВmDn (А, В, D – величини, здобуті в результаті прямих вимірювань), обчислюють так, %:

, (1.8)

де A,B,D – відносні похибки прямих вимірювань величин А, В, D, які обчислюютьсь за формулою (наприклад, для А):

,

де – приведена похибка (клас точності) приладу, %; Ан –верхня межа вимірювання приладу; А – здобуте за приладом значення вимірюваної величини.

Незалежно від знаків у показників степеня к, m, п у виразі (1.8) береться арифметичнаа сума членів.


1.2. Завдання


      1. Навести робочу схему вмикання вимірювальних засобів для вимірювання струму , напруги, активної потужності та коефіцієнта потужності в однофазному колі змінного струму при активному, індуктивному, ємнісному та інших варіантах навантаження.

1.2.2. Ознайомитися з вимірювальними засобами, які розташовані на робочому місці. Вибрати потрібні для вимірювання прилади, скласти робочу схему й визначити межі вимірювання приладів, враховуючи, що струм у вимірювальному колі не перевищить , а напруга . Записати технічні характеристики використаних приладів вимірювання в таблицю, форма якої подана в правилах виконання робіт.

      1. Виміряти струм, напругу, активну потужність і коефіцієнт потужності в однофазному колі при навантаженнях, вказаних у табл. 1.1, де I1, I2, I3 – струми в паралельних ланцюгах активного, індуктивного та ємнісного навантаження.
Таблиця 1.1



п/п

Навантаження
Виміряно

Обчислено

U

I

I1

I2

I3

P



cos



S

Q

В

А

А

А

А

Вт

град

в.о.

град

ВА

вар

1

Активне










-

-



















2

Індуктивне







-




-



















3

Ємнісне







-

-






















4

Активне та

індуктивне













-



















5

Активне та

ємнісне










-






















6

Активне, індуктивне та ємнісне



































* Напруга для всіх вимірювань підтримуються сталою U=100B.


      1. Перевірити достовірність результатів вимірювання активної потужності при навантаженнях п.п. 4, 5, 6, користуючись рівнянням балансу потужності та виміряними потужностями при навантаженнях п.п. 1, 2, 3 (див. табл. 1.1).

      2. Розрахувати коефіцієнт потужності, повну та реактивну потужності при всіх навантаженнях, користуючись виміряними величинами.

      3. Побудувати в масштабі векторну діаграму струмів для п.п. 4, 5, 6 (табл. 1.1), користуючись результатами виміру струмів і фаз зсуву. Порівняти відповідні кути, здобуті за допомогою векторних діаграм і вимірювань.

      4. Розрахувати відносну похибку опосередкованого вимірювання при змішаному навантаженні (п. 6, табл. 1.1).

Результати занести до табл.1.2, де , , – відносна похибка прямих вимірювань відповідно потужності, напруги, струму, %.

Таблиця 1.2

, %

, %

, %

, %

, %
















      1. Розрахувати відносну похибку прямого вимірювання фазометром при змішаному навантаженні (п.6). Результати занести до табл.1.2, порівняти з похибкою і зробити висновок.

      2. Зробити висновки з роботи.

      3. Скласти звіт.


1.3. Методика виконання роботи


      1. Розробляюючи робочу схему вмикання вимірювальних приладів для вимірювання струму, напруги, активної потужності та коефіцієнта потужності, треба скористатися відомостями, наведеними у розд.1. Для зручності створення потрібного навантаження (див. табл.1.1) доцільно використати вимикачі навантажень К1...К3,, схему з’єднання яких подано на рис.1.10. Живлення робочої схеми необхідно здійснити від регульованого джерела напруги (автотрансформатора).

      2. Щоб підготувати схему для вимірювань, необхідно установити напругу джерела U=0 (вказівник ру-коятки автотрансформатора установити на відмітку “0”), опір реостата R повністю ввести й вимкнути К1...К3.

1.3.3. Після перевірки викладачем схеми виконати вимірювання згідно з п.1, 2, 3. Для цього за допомогою автотрансформатора установити (за вольтметром) напругу U = 100В. Різні навантаження вмикати за допомогою вимикачів К1…К3, підтримуючи при цьому за допомогою автотрансформатора постійну напругу U=100В, для всіх дослідів.

Контрольні запитання





  1. Описати принцип дії та побудову вимірювального механізму електродинамічної системи. Указати переваги й недоліки.

  2. Навести схему спільного вмикання в однофазне коло амперметра, вольтметра, ватметра та фазометра. Яких правил при цьому необхідно дотримуватись?

  3. Навести схеми з’єднання котушок вимірювального механізму електродинамічної системи для вимірювання струму, напруги, активної потужності та кута зсуву фаз. Пояснити призначення елементів схеми.

  4. Як визначити похибку прямих і непрямих вимірювань коефіцієнта потужності.

  5. Чому стрілка вимкненого фазометра не повертається на нульову позначку.



Схожі:

Вимірювання параметрів режимів однофазного електричного кола iconЛабораторна робота №2 Тема. Складання електричного кола та вимірювання сили струму в різних ділянках кола
Мета: навчитися складати електричне коло, вимірювати силу струму; порівняти сили струму в різних ділянках послідовного кола
Вимірювання параметрів режимів однофазного електричного кола iconЛабораторна робота №3 Тема. Вимірювання напруги на різних ділянках електричного кола
Мета: навчитися складати електричне коло з використанням вольтметра і вимірювати напругу на різних ділянках кола
Вимірювання параметрів режимів однофазного електричного кола iconРеферат з фізики на тему: " Застосування електролізу в техніці"
Загалом, електричний струм отримують, коли під дією певної різниці потенціалу (U=∆φ =/В/) електричного поля ті чи інші носії електричного...
Вимірювання параметрів режимів однофазного електричного кола iconМетоди та засоби вимірювання параметрів навкол

Вимірювання параметрів режимів однофазного електричного кола iconЛабораторна робота №6 Тема. Дослідження електричного кола з послідовним з'єднанням провідників
Мета: закріпити уміння складати електричне коло, вимірювати силу струму і напругу, визначати опір ділянки кола; навчитися досліджувати...
Вимірювання параметрів режимів однофазного електричного кола iconЕлементи електричного кола
Електричним колом називається сукупність електротехнічних пристроїв, з’єднаних між собою провідниками
Вимірювання параметрів режимів однофазного електричного кола iconЛабораторна робота №5 дослідження однофазного трансформатора
Мета роботи: Вивчити будову та принцип дії однофазного трансформатора; визначити параметри та основні показники трансформатора; дослідити...
Вимірювання параметрів режимів однофазного електричного кола iconЗакон Ома для повного кола
Навчальна: ознайомити учнів із поняттям ерс; навести приклади джерел І споживачів електричного струму
Вимірювання параметрів режимів однофазного електричного кола iconЛабораторна робота №3 1 Дослідження однофазного трансформатора
Метою цієї роботи є ознайомлення з будовою однофазного трансформатора та дослідження його шляхом проведення дослідів холостого ходу...
Вимірювання параметрів режимів однофазного електричного кола icon© пдату, Наукова частина 2011р. Міністерство аграрної політики України Подільський державний аграрно-технічний університет
Проведення комплексного вимірювання параметрів електрообладнання та електромереж спрямованих на поліпшення безпеки
Вимірювання параметрів режимів однофазного електричного кола iconЛабораторна робота №21 послідовне, паралельне та мішане сполучення елементів електричного кола синусоїдного струму
Навчитись визначати активні, реактивні та повні опори і провідності, кути зсуву фази
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©te.zavantag.com 2000-2017
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи