МЕТА РОБОТИ – виміряти активну та реактивну потужності в трифазових колах з

різним ступенем несиметрії навантаження.

В результаті виконання роботи студент повинен

– знати методи та засоби вимірювання потужностей в трифазових колах;

- вміти обгрунтувати вибор методу та засобів вимірювання потужностей і оцінити

похибку результату вимірювання;

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ

Основним засобом вимірювання активної потужності в однофазному колі є ватметр електродинамічної системи. Рівняння перетворювання ватметра має вигляд

(3.1)

де Р_W – показ ватметра;

U_W – напруга на навантаженні, до якого паралельно приєднується обмотка напруги

ватметра;

I_W – струм навантаження, до якого послідовно приєднується струмова обмотка

ватметра;

– кут між векторами напруги і струму, які вимірюється паралельною та

послідовною обмотками ватметра.

Початки векторів U_W та I_W відповідають зажимам обмоток, позначених /*/.

Рівняння (3.1) також називають рівнянням підключення ватметра, тому що по вказаних в ньому напрузі та струмі реалізують схему підключення паралельної та послідовної обмоток, відповідно.

Наприклад, для рівнянь (3.2); (3.3); (3.4) схеми підключення ватметоів W1, W2 та WЗ мають вигляд, показаний на рис. 3.1.

Рисунок 3.1 - Схеми підключення ватметрів згідно з рівняннями (3.2), (3.3) та (3.4)

В трифазових колах потужність вимірюють за допомогою одного, двох або трьох ватметрів залежно від виду потужності (активна чи реактивна), наявності нульового проводу та ступеню несиметрії кола.

Аналіз можливих схем вимірювання активної потужності /І, с. 404-407/ дозволяє сформулювати правила підключення приладів при використанні методу двох приладів:

– струмові обмотки ватметрів можуть бути підключені у дві будь-які фази кола;

– генераторні зажими обмоток напруги кожного ватметра, позначені /*/, з'єднуються з таким зажимом струмової обмотки того ж ватметра;

– вільні зажими обмоток напруги обох ватметрів підключаються до фази, в якій немає струмової обмотки.

При вимірюванні реактивної потужності /1, с. 408-411/ підключення обмоток кожного ватметра (двох або трьох) виконується за правилами:

– струмову обмотку підключають в одну із фаз кола;

– генераторний /*/ зажим обмотки напруги цього ватметра підключають до наступної у порядку послідовності фази;

– другий зажим обмотки напруги підключають до третьої фази.

ОБЛАДНАННЯ СТЕНДА

Принципова схема стенду приведена на рис. 3.2.

Вимірювальне обладнання стенду – три однофазні ватметри, три амперметри, вольтметр, вимірювач коефіцієнту потужності (фазометр) та двоелементний прилад для вимірювання активної або реактивної потужності.

Струмові обмотки ватметрів та амперметри включені в кожну фазу кола. Зажими обмоток напруги ватметрів виведені на передню панель стенду.

Вимірювач коефіцієнту потужності та вольтметр вимірюють відповідні фазні величини (cosφ_Ф та U_Ф) при встановленні перемикача S_U в положення або А, або В, або С.

Двоелсментний прилад вимірює в трипровідному колі активну або реактивну потужність відповідно положенню Р або Q перемикача S_W.

Нульовий провід трифазового кола розмикається вимикачем S_N.

Навантаження кожної фази формується за допомогою автотрансформатора, резистора і конденсатора, причому останні підключаються паралельно або всій обмоткі автотрансформатора, або її частині, яка може змінюватись завдяки переміщенню рухливого контакта автотрансформатора.

Рисунок 3.2 - Принципова схема стенда та елементи перемикання приладів

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

1. При підготовкі до роботи треба вивчити теоретичний матеріал /1, с. 133-135, 400-411/.

2. В звіті до лабораторної роботи привести схеми підключення ватметрів до поз. 2-5 лабораторного завдання.

3. Скласти методики проведення експерименту для вирішення лабораторних завдань за поз. 2-5.

ЛАБОРАТОРНЕ ЗАВДАННЯ

1. Скласти таблицю метрологічних характеристик приладів, які використовуються в роботі.

2. Виміряти активну та реактивну потужності в трипроводному колі з несиметричним навантаженням. Розрахувати потужності за показами амперметра, вольтметра і фазометра та оцінити похибки отриманих розрахунком результатів.

4. Виміряти активну та реактивну потужності в чотирипроводному колі з несиметричним навантаженням. Розрахувати потужності за показами амперметра, вольтметра і фазометра та оцінити похибки отриманих розрахунком результатів.

Результати роботи представити в таблиці, зразок якої приведен нижче.

Таблиця 3.1 – Результати вимірювань потужностей

Результати експерименту

Результати розраахунків

I_A

I_B

I_C

U_A

U_B

U_C

Cosφ_А

Cosφ_B

Cosφ_C

Ватметрами

Двоелементний прилад

За формулами непрямих вимірювань

За показами ватметрів

P_W1

P_W2

P_W3

Q_W1

Q_W2

Q_W3

kvar

У висновках привести оцінки похибок виконаних лабораторних завдань.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Які фактори необхідно враховувати при виборі кількості та схем підключення ватметрів для вимірювання активної та реактивної потужностей в трифазовому колі?

2. Сформулюйте правила підключення ватметрів за методом двох приладів при вимірюванні активної потужності в трифазовому колі.

3. Як побудувати схему підключення ватметра по наданому "рівнянню підключення"?

4. Сформулюйте правила підключення ватметра при вимірюванні реактивної потужності в трифазовому колі.

5. Поясніть, чому прилади електродинамічної системи використовуються як засоби вимірювання активної або реактивної потужності.