Измерение мощности постоянного и переменного тока. Измерения мощности в цепях переменного и постоянного тока на примере исследования энергетических характеристик электромашинного агрегата

РАБОТА № 7

ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

1. Цели работы.

Овладение практическими навыками:

измерения мощности в цепях переменного и постоянного тока на примере исследования энергетических характеристик электромашинного агрегата, выполнения метрологической процедуры определения характеристик погрешности результатов прямых и косвенных измерений.

2. Объект исследования

Объектом исследования является электромашинный агрегат "мотор - генератор" с тиристорным управлением, нагруженный на активное сопротивление.

3. Программа работы.

3.1. Определение и исследование зависимости коэффициента полезного действия (кпд) и коэффициента мощности электромашинного агрегата от сопротивления нагрузки. Работа выполняется при постоянном значении угла регулирования тиристорного выпрямителя. Значение угла регулирования задается преподавателем.

3.2. Определение и исследование зависимости кпд и коэффициента мощности электромашинного агрегата от угла регулирования тиристорного выпрямителя. Работа выполняется при постоянном значении сопротивления нагрузки, которое задается преподавателем.

Определение характеристик погрешности результатов измерений

4. Используемые приборы и оборудование.

Оборудование лабораторной работы состоит из следующих конструктивно обособленных частей:

-  электромашинный агрегат;

-  управляемый тиристорный выпрямитель;

-  комплект измерительный К505;

-  внешние приборы: ваттметр, амперметр, вольтметр и электронно-лучевой осциллограф;

-  -      нагрузочный реостат (его сопротивление есть сопротивление нагрузки R_н)

Структурная схема соединений оборудования показана на рис. 1. Внешние приборы присоединяются к управляемому тиристорному выпрямителю и к нагрузочному реостату специальными проводниками в соответствии с программой выполнения работы.

4.1. Электромашинный агрегат

Представляет собой две однотипные электрические машины постоянного тока, роторы которых соосны и соединены муфтой. Одна из этих машин работает в режиме двигателя и вращает ротор другой машины, работающей в режиме генератора. Электрическая схема электромашинного агрегата представлена на рис. 2.

Ток в ротор двигателя поступает от управляемого тиристорного выпрямителя через присоединительные контакты 1, 2. Обмотки возбуждения двигателя и генератора питаются от нерегулируемого выпрямителя (контакты 3, 4). Присоединительные контакты 1, 2, 3, 4 расположены на задней стенке управляемо го тиристорного выпрямителя

1,2 - контакты для подачи напряжения от регулируемого тиристорного выпрямителя 3,4 - контакты для подачи напряжения в обмотки возбуждения 5.7,8,9,10 * контакты для подключения внешних приборов

(вольтметра, ваттметра)

Рис. 2. Электрическая схема электромашинного агрегата

Генератор нагружен на нагрузочный реостат, сопротивление которого обозначено через R_н. Этот реостат подключается к генератору с помощью присоединительных контактов 9, 10, расположенных на лицевой панели управляемого тиристорного выпрямителя. Здесь же расположены присоединительные контакты 5, 8. Между одним из них и контактом 9 включается амперметр и токовая обмотка ваттметра, необходимые для измерения тока и мощности соответственно.

Максимально допустимый ток, потребляемый от генератора, равен 4 А. Сопротивление обмоток роторов двигателя и генератора - по 8 Ом каждое. Сопротивление обмоток возбуждения - по 28 Ом каждое.

4.2. Управляемый тиристорный выпрямитель

Электрическая схема выпрямителя представлена на рис. 3. На рис. 4 показана передняя панель выпрямителя.

Сетевое напряжение питания подается через трехфазный трансформатор Тр.1. Первичные и вторичные обмотки трансформатора Тр.1 соединены звездой. Вторичные обмотки А₂,В₂,С₂ нагружены на два однополупериодных трехфазных выпрямителя. Один из них не регулируется (диоды D_A,D_B,D_C) и предназначен для питания обмоток возбуждения двигателя и генератора электромашинного агрегата (присоединительные контакты 3, 4). Второй трехфазный выпрямитель регулируется с помощью тиристоров Т_А, Т_B, Т_C путем подачи на их управляющие электроды импульсов, формируемых в каналах установки угла регулирования. Здесь используется свойство тиристора пропускать ток, если напряжение на его аноде больше, чем на катоде, и на его управляющий электрод подан запускающий импульс

Поэтому выпрямленное напряжение может изменяться от нуля до своего максимального значения за счет перемещения запускающего импульса внутри положительного полупериода входного переменного напряжения, что соответствует изменению фазового угла импульса относительно входного напряжения в пределах (0°,180°). В трехфазных выпрямителях эти пределы сужаются до значений (30°,150°), потому что в трехфазном выпрямителе именно при таких значениях фазового угла напряжение на аноде превышает напряжение на катоде.

Для формирования управляющих импульсов используется напряжение, синфазное с напряжением, подлежащим выпрямлению. В нашем выпрямителе это напряжение поступает в каждый канал от обмоток А₃,В₃,С₃ трансформатора Тр.1.

Это напряжение преобразуется с помощью усилителя-ограничителя в напряжение прямоугольного вида U₂, которое интегрируется интегратором. В результате интегрирования получается напряжение треугольного вида U₃ , и оно подается на один из входов компаратора. На другой вход компаратора подается регулируемое постоянное напряжение U₀. Это напряжение изменяется дискретно с помощью переключателя П, расположенного на левой боковой стенке корпуса тиристорного выпрямителя.