Измерение мощностей и энергий в трехфазных цепях, методические указания

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра “Теоретические основы электротехники”

Лаборатория электрических измерений

Лабораторная работа № 65

“Измерение мощностей и энергий в трехфазных цепях”

Выполнил:

студент группы ЭТ-401

Кожевников Д. М.

Санкт-Петербург

2006

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ.. 3

2. ПРОГРАММА РАБОТЫ.. 3

3. ПЕРЕЧЕНЬ ПРИМЕНЯВШИХСЯ ПРИБОРОВ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ. 3

4. РИСУНКИ ВЕРХНЕЙ ПАНЕЛИ ПРИБОРА К-50 И УСТРОЙСТВА СЧЕТЧИКА. 4

5. ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ И ЭНЕРГИЙ В ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ И ОПЫТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТИ СЧЕТЧИКА ПРИ ОДИНАКОВОЙ НАГРУЗКЕ ФАЗ И  = 1. 5

6. ИЗМЕРЕНИЕ АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ ЭНЕРГИЙ И  В ТРЕХФАЗНЫХ ЦЕПЯХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ. 6

7. СХЕМА ВКЛЮЧЕНИЯ АМПЕРМЕТРА, ВОЛЬТМЕТРА, ВАТТМЕТРА ПРИБОРА К-50, СООТВЕТСТВУЮЩАЯ ВКЛЮЧЕНИЮ АМПЕРМЕТРА И ТОКОВОЙ ОБМОТКИ ВАТТМЕТРА В ПРОВОД  B. 8

8. ВЫВОДЫ.. 8

9. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.. 8

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение устройства трехфазного счетчика электрической энергии и комбинированного прибора К-50, измерение мощности, активной и реактивной энергий и  в трехфазной цепи.

2. ПРОГРАММА РАБОТЫ

1.  Знакомство с устройством трехфазного счетчика САЗУ и с прибором К-50.

2.  Измерение мощности и энергии в трехфазной цепи и опытное определение          погрешности счетчика при одинаковой нагрузке фаз и  = 1.

3.  Измерение активной и реактивной энергий и  в трехфазных цепях с использованием измерительных трансформаторов тока и напряжения.

3. ПЕРЕЧЕНЬ ПРИМЕНЯВШИХСЯ ПРИБОРОВ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Таблица 1

Характеристика измерительных приборов

Наименование и тип прибора	Система прибора	Класс точности	Заводской номер	Предел измерений	Цена деления
Счетчик трехфазный	ИН	2	916906	---	---
Счетчик трехфазный	ИН	2	401951	---	---
Счетчик трехфазный	ИН	2	260519	---	---
Амперметр	ЭМ	0,5	96719	5 А	0,05 А
Амперметр	ЭМ	0,5	16948	5 А	0,05 А
Амперметр	ЭМ	0,5	88819	5 А	0,05 А
Вольтметр	ЭМ	0,5	144082	300 В	2 В
Прибор комбинированный К-50
Амперметр	ЭМ	0,5	62138	5 А	0,05 А
Вольтметр	ЭМ	0,5	67946	300 В	2 В
Ваттметр	ФД	0,5	59596	1500 Вт	10 Вт

4. РИСУНКИ ВЕРХНЕЙ ПАНЕЛИ ПРИБОРА К-50 И УСТРОЙСТВА СЧЕТЧИКА

Верхняя панель прибора К-50

Рис. 1

На верхней панели прибора К-50 расположены:

- вольтметр;

- амперметр;

- однофазный ваттметр;

- фазоуказатель;

- кнопка (1) для включения фазоуказателя;

- переключатель (2) для переключения цепей измерительных приборов из одной фазы в другую без разрыва цепи тока;

- переключатель пределов измерения тока (3) амперметра и ваттметра;

- переключатель (4) для переключения параллельных цепей приборов;

- переключатель (5) для переключения пределов измерения напряжения;

- зажимы (6) для подключения прибора к измеряемой цепи при работе с внешним трансформатором тока;

- переключатель (7) для переключения полярности обмотки напряжения;

- зажимы (8) и (9) для подключения генератора и нагрузки;

- зажим «земля» (10) для заземления корпуса К-50.

Устройство счетчика

Рис. 2

Трехфазный индукционный счетчик, предназначенный для измерения энергии в трехфазных цепях, можно рассматривать как два однофазных счет­чика, соединенных в одной конструкции. Счетчики с двумя подвижными дисками изображены на рис. 2, где                 1 - постоянный магнит; 2 - подвижные диски; 3 - катушки напряжения; 4 - катушки тока;      5 - счетный механизм; 6 - ось.

5. ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ И ЭНЕРГИЙ В ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ И ОПЫТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТИ СЧЕТЧИКА ПРИ ОДИНАКОВОЙ НАГРУЗКЕ ФАЗ И  = 1

Для этого собирается схема рис. 3. Регулируется сопротивление так, чтобы токи , ,  в линейных проводах были одинаковыми (этому будут соответствовать одинаковые показания вольтметра , ,  и ваттметра , , ). По секундомеру определяется время соответствующее заданному количеству оборотов диска. Данные измерений занесены в таблицу 1.

Рис. 3

Таблица 1

Результаты измерения мощности и энергий в трехфазной цепи

Измеряемые величины								Вычисляемые величины
, В	, А	, Вт	, Вт	, Вт	, Вт	, об	, с	, [(Вт×с)/об]	, [(Вт×с)/об]	, %	Класс точности счетчика
130	3,5	420	420	420	1260	12	39,7	4500	4168,5	7,95	2

Пример расчета:

 (Вт);

 [(Вт×с)/об];

 [(Вт×с)/об];

 (%).

6. ИЗМЕРЕНИЕ АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ ЭНЕРГИЙ И  В ТРЕХФАЗНЫХ ЦЕПЯХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

Для этого собирается схема по рис. 4 (счетчик Wh₁ включается по схеме для измерения активной энергии, счетчик Wh₂  - реактивной энергии).

По номинальным значениям линейных напряжений и токов первичной и вторичной цепей, величины которых указаны на трансформаторах, определяются номинальные коэффициенты трансформации измерительных трансформаторов  и .

Далее определяются активная  и реактивная  энергии, зарегистрированные счетчиками за один и тот же промежуток времени. Для этого сначала подсчитываются целые числа оборотов дисков обоих счетчиков за произвольный промежуток времени.

Данные наблюдений занесены в таблицы 2 и 3.

Рис. 4

Таблица 2

Результаты измерения активной энергии

Пример расчета:

 [(Вт×с)/об];

;

;

 [(Вт×с)/об];

 (Вт·с).

Таблица 3

Результаты измерения реактивной энергии

Пример расчета:

 [(Вт×с)/об];

;

;

 [(Вт×с)/об];

 (Вт·с);

 (А).

На основании полученных данных определяется  нагрузки по активным и реактивным энергиям, зарегистрированным счетчиками за один и тот же промежуток времени:

.

7. СХЕМА ВКЛЮЧЕНИЯ АМПЕРМЕТРА, ВОЛЬТМЕТРА, ВАТТМЕТРА ПРИБОРА К-50, СООТВЕТСТВУЮЩАЯ ВКЛЮЧЕНИЮ АМПЕРМЕТРА И ТОКОВОЙ ОБМОТКИ ВАТТМЕТРА В ПРОВОД  B

Рис. 5

8. ВЫВОДЫ

При выполнении второго пункта работы была установлена величина относительной погрешности счетчика, равная 7,95 %. Величина полученной погрешности не соответствует классу точности 2,0.

При выполнении третьего пункта работы были определены активная и реактивная       энергии приемника. По полученным значениям энергий был определен , значение которого составило 0,997. Из этого можно сделать вывод о наиболее эффективном использовании источника электроэнергии в цепи, так как приемник имеет практически   активное сопротивление, а, следовательно, потребляется практически одна активная энергия, что выгодно для потребителя.

9. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Методические указания к лабораторной работе №65. Санкт-Петербург, 2001 год.