Bài giảng Chương 6: Đo công suất và điện năng

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:25

Thêm vào BST

Báo xấu

203
lượt xem 26
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Dưới đây là bài giảng Chương 6: Đo công suất và điện năng. Mời các bạn tham khảo bài giảng để nắm bắt những kiến thức về quan hệ cơ bản phép đo công suất; đo công suất tác dụng; đo công suất phản kháng; quan hệ cơ bản phép đo năng; công tơ đo điện năng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Chương 6: Đo công suất và điện năng

CHƯƠNG 6
6.1. ĐO CÔNG SUẤT : I R X 1. Quan hệ cơ bản phép đo công suất : Khi có dòng điện và điện áp đặt lên một tải hay một mạch điện với các thành phần : U Z = R2 + X2 Trong đó : Z X R = Z.cosj R : Điện trở của mạch X = Z.sinj X : Điện kháng của mạch U : Điện áp của mạch X = R.tgj R I : Dòng điện của mạch Tam giác tổng trơ’ Công suất của một tải hay một mạch điện gồm : •_ Công suất tác dụng: S = P2 + Q2 • P = I2.R = U.I.Cosj (W,Kw) P = S.cosj •_ Công suất phản kháng: S Q Q = S.sinj • Q = I2.X = U.I.Sinj (var,Kvar) Q = P.tgj •_ Công suất biểu kiến: P Tam giác công suất • S = U.I (VA,KVA)
2. Đo công suất tác dụng : a, Phương pháp đo gián tiếp : Sử dụng trực tiếp các phương pháp đo U,I,R,cosj để suy ra P *Phương pháp dùng vôn mét : Mắc các vôn mét như hình vẽ R tải V2 V3 A V3 V1 V2 1 I Mạch đo công suất V1 tải xoay chiều Giản đồ vectơ điện áp và dòng điện V22 = V21 + V23 – 2.V1.V3.cosj1 Công suất của Cosj1 = V22 – (V21 + V23) / 2.V1.V3 tải P = V2.I.cosj V2.Cosj = V3.Coj1 V1 P = V2.I .(V3.Coj1 V1)/V2 Cosj = (V3.Coj1 V1)/V2 P = I.(V3 – V2 – V1)/2.V2
b, Phương pháp đo trực tiếp : Dụng cụ đo trực tiếp công suất tác dụng là W.mét. W.mét được chế tạo từ chỉ thị điện động. Cuộn động * Cấu tạo : I2 Cuộn tĩnh Cuộn tĩnh: I1 I Quấn ít vòng với tiết lớn,được chế tạo với các dòng điện định mức: 1 – 5 – 10 A RP Tải và được mắc nối tiếp với tải.( cuộn dòng điện ) Cuộn động: Quấn nhiều vòng với tiết diện nhỏ,được mắc nối tiếp với một điện trở RP có gía trị tương đối lớn được chế tạo với các điện áp định mức 120 – 240 – 440 V và mắc song song với tải ( cuộn điện áp ) * Nguyên lý : Mạch một chiều: = SI.I1.I2 I1 = I = SI.U.I./(r2+Rp) I2 = U/(r2+Rp) = SP.P
Mạch xoay chiều: U I2 I1 = I I1 I I2 = U/ (r2+Rp)2+x22 = U/(r2+Rp) I2 U I I1 = SI.I1.I2.cos(I1,I2)= SI.U.I.cos(I1,I2)/(r2+Rp) Đồ thị véc tơ = SP.U.I.cosj = SP.P Thang đo của của chỉ thị được khắc độ theo công suất cần đo * Chú ý khi sử dụng : Các cuộn dây của W.mét có cực * * tính( thường * P * W đánh dấu *).Khi đo nối các đầu có cùng cực tính với nhau, nếu W chỉ ngược thì đổi cực tính của một trong hai cuộn dây. Ký hiệu:
Thang đo của W có độ chia đều và không ghi trị số 0 ñm Trước khi đo phải xác định hằng số đọc của W.mét Uđm.Iđm CW = W/vạch ađm Trong đó : Công suất chỉ bởi W.mét Uđm,Iđm: Điện áp và dòng điện PW = CW.a (W) sừ dụng ở giới : soá vaïch chæ khi ño hạn đo ađm : số vạch chia trên thang đo Nếu W.mét được nối qua BI,BU W thì công suất của tải được xác định P = Kiđm.Kuđm.PW. (W) 0 100 I U 120 V 240 V 1A 1,2 2,4 10A 240V 10 A 12 24 1A 120V * 0 0 *
c, Đo công suất bằng W.mét cặp nhiệt : * Sơ đồ : BI Biến dòng dùng BI I để tạo dòng điện ii iu ii tỷ lệ với I BU iu ii U ii = ki.It + e1 e2 + T ẢI Biến điện áp BU R2 R1 dùng để tạo dòng điện iu tỷ lệ với U. iu = ku.U Dòng điện để đốt nóng R1 là tổng của ( ii+iu) e1 = k.(ii + iu)2 Dòng điện để đốt nóng R2 là hiệu của ( ii iu ) e2 = k.(ii iu)2 Era = e1 – e2 = k.(ii + iu)2 k.(ii iu)2 Era = k.4.ii.iu = k.U.I.cosj = k.P Dòng điện chạy qua chỉ Im = Era/Rm = K.P/Rm = KP.P thị: Thang đo của chỉ thị được khắc độ theo công suất tác dụng cần đo ệt có thể làm việc với tín hiệu có tần số rất cao và W.Mét cặp nhi dạng bất kỳ .
d, Đo công suất mạch ba pha : * * Mạch ba pha đối xứng : A * W T Mạch ba pha bốn dây: B C Ả Dùng một W.mét I O PW = UA.IA.cos(UA,IA) = PA P = 3.PW * Mạch ba pha ba dây: A * W1 Dùng 2 W.mét T UA B Ả PW1 = UBA.IA.cos(UBA,IA) UBA W2 I 30 0 IA = Ud.Id.cos(300j) C * PW2 = UBC.IC.cos(UBC,IC) * UBC IC 30 0 = Ud.Id.cos(300+j) IB UC Ub PW1+PW2 = .Ud.Id.cosj Đồ thị véc tơ P = PW1 + PW2 Trên cơ sở của phương pháp đo này người ta chế Tạo W.mét ba pha 2 phần tử gồm 2 W.mét một pha có Mq được tổng hợp trên cùng một trục
* Mạch ba pha không đối xứng : Dùng ba W.mét nối theo sơ đồ UA * A * W1 IA * A B * W2 T * IB C * W3 Ả B C I UB IC UC O Đồ thị véc tơ Sơ đồ PW1 = UA.IA.cos(UA,IA) = UA.IA.cosjA = PA PW2 = UB.IB.cos(UB,IB) = UB.IB.cosjB = PB PW3 = UC.IC.cos(UC,IC) = UC.IC.cosjC = PC P = PW1 + PW2 + PW3 Trên cơ sở của phương pháp đo này người ta chế tạo W.mét ba pha 3 phần tử gồm 3 W.mét một pha có Mq được tổng hợp trên cùng một trục.
e, Đo công suất hệ thống cung cấp điện : * Hệ thống một pha : Sử dụng một W.mét +1BI+ 1BU mắc theo sơ đồ Chú ý : Các đầu dây có cùng cực tính của BI,BU,W,được nối với nhau và nối đất. Cầu chì CC1 được nối trên dây pha Cầu chì CC2 được nối ở phía không nố i đất. ất tải được xác định Công su P = Kiđm.Kuđm.PW
* Hệ thống ba pha : Sử dụng một W.mét 3 pha (hoặc 3 W.mét một pha) + 3BI + 3BU P = Ki.Ku.PW P = Ki.Ku.(PW1+PW2+PW3) Chú ý : Vẽ Bài tập Phần tử có điện áp pha nào thì có dòng điện pha đó
3. Đo công suất phản kháng : a, Phương pháp đo gián tiếp : Sử dụng trực tiếp các phương pháp đo U,I,X,j để suy ra Q b, Phương pháp đo trực tiếp : Dụng cụ đo trực tiếp công suất phản kháng là W.mét phản kháng, nó được chế tạo từ chỉ thị điện động. * Cấu tạo : _ W.mét phản kháng có cấu tạo tương tự như W.mét tác dụng. _ Nhưng cuộn dây phần động được mắc nối tiếp với một cuộn cảm có giá trị tương đối lớn.
U •Nguyên lý : Ở mạch xoay chiều I1 = I I1 I I I1 I2 = U/ r22+(xL+x2)2 = U/(x2+xL) I2 I2 chậm pha với U một góc 90 0 Đồ thị véc tơ = SI.I1.I2.cos(I1,I2)/(xL+x2) = SI.I1.I2.cos(900- )/(xL+x2) = SI.U.I.sin /(x2+XL) = SQ.U.I.sinj = SQ.Q Thang đo của của chỉ thị được khắc độ theo công suất phản kháng cần đo * Chú ý khi sử dụng : _ W.mét phản kháng có các chú ý sử dụng như W.mét tác dụng. _ Các sơ đồ công suất phản kháng bằng W.mét phản kháng trong mạch điện xoay chiều một * * * Q * Var pha và ba pha tương tự như các sơ đồ đo công suất tác dụng bằng các W.mét tác dụng. Ký hiệu:
c, Đo công suất phản kháng bằng W.mét tác dụng : Bằng cách mắc các cuộn dây của W.mét tác dụng,người ta có thể đo được công suất phản nhưng PP này chỉ sử dụng được ở mạch điện xoay chiều ba pha. * Mạch ba pha xứng : _ Dùng một W.mét nối theo sơ đồ PW = UBC.IA.cos(UBC,IA) PW = Ud.Id.cos(90j) PW = Ud.Id.sinj UA .PW = .Ud.Id.sinj IA Q = .PW 900 UBC UB UC Đồ thị véc tơ
_ Dùng hai W.mét nối theo sơ đồ : UA UBA 300 IA UBC IC 0 30 IB UB UC Đồ thị véc tơ PW1 = UBA.IA.cos(UBA,IA) = Ud.Id.cos(300+j) PW2 = UBC.IC.cos(UBC,IC) = Ud.Id.cos(300j) PW1 PW2 = Ud.Id.sinj .(PW1 PW2) = .Ud.Id.sinj Q = .(PW1 PW2)
* Mạch ba pha không đối xứng : UA Dùng ba W.mét UCA IA UBC IB IC UC UB UAB Đồ thị véc tơ PW1 = UBC.IA.cos(UBC,IA) = Ud.Id.cos(900 jA) = Ud.Id.sinjA = .Uf.If.sinjA = .QA PW2 = UCA.IB.cos(UCA,IB) = Ud.Id.cos(900 jB) = Ud.Id.sinjB = .Uf.If.sinjB = .QB PW3 = UAB.IB.cos(UAB,IC) = Ud.Id.cos(900 jC) = Ud.Id.sinjC = .Uf.If.sinjC = .QC 1 Q = . (P + P + P ) W1 W2 W3  Bài tập
5.2. ĐO ĐIỆN NĂNG : 1. Quan hệ cơ bản phép đo năng : Điện năng của một tải hay một mạch điện được xác định : A = P.t (Kwh) 2. Công tơ đo điện năng : 1 a. Công tơ một pha : 5 4 * Cấu tạo : 1.Mạch từ và cuộn điện áp 2.Mạch từ và cuộn dòng điện 2 3 3.Đĩa nhôm 4.Nam chân vĩnh cửu 5.Bộ đếm. Cuộn điện áp được quấn dây với tiết diện nhỏ và số vòng lớn và mắc song song với tải.Được chế tạo với điện áp định mức: 120V,240V,440V. Cuộn dòng điện được quấn dây với tiết diện lớn và số vòng nhỏ và
U *. Nguyên lý : I _ Khi có dòng điện chạy qua tải và qua I cuộn dòng sẽ sinh ra một từ thông fI I xuyên qua đĩa nhôm tỷ lệ với I : IU fI = ki.I L IL _ Khi đặt điện áp U vào cuộn điện áp, U dòng IU sẽ sinh ra một từ thông fU xuyên U qua đĩa nhôm tỷ lệ với U j là góc lệch pha giữa U,I fU = ku.U y là góc lệch pha giữa fU, fI _ Các từ thông này sẽ cảm ứng trong aI là góc lệch pha giữa I,fI đĩa nhôm các SĐĐ e1,e2. b là góc lệch pha giữa U,fU Vì đĩa nhôm là một mạch điện kín nên sinh ra các dòng điện cảm ứng Icư1,Icư2 chạy trong đĩa nhôm. _ Dòng Icư1 do fI tác dụng với fU tạo ra: Mq1 = k1.fU.Icư1.siny _ Dòng Icư2 do fU tác dụng với fI tạo ra: Mq2 = k2.fI.Icư2.siny
_ Mô men quay tác dụng lên đĩa nhôm : Mq = Mq1 + Mq2 = k.f.fU.fI.siny = k.f.ki.ku.U.I.siny Với : y là góc lệch pha giữa fU, fI Nếu thực hiện b – p/2 = 900 thì y = p/2 j Mq = k.U.I.sin(90 – j) = k.U.I.cosj = Kp.P _ Dưới tác dụng của Mq, đĩa nhôm sẽ quay từ trường của NCVC xuyên qua đĩa nhômtạo ra một mô men cản MC tỷ lệ với tốc độ quay của đĩa nhôm : MC = Kc.n _ Dưới tác dụng của Mq và MC, đĩa nhôm sẽ quay đều khi Mq = MC. Ta có : Kp.P = Kc.n n = Kp.P/Kc = KA.P _ Đếm số vòng quay của đĩa nhôm trong một khoảng thời gian nào đó : N = n.t = KA.P.t = KA.A _ N được bộ đếm đếm lại, với tỷ lệ kết cấu truyền động thích hợp, số chỉ trên bộ đếm sẽ chỉ trực tiếp điện năng tiêu thụ
b. Công tơ ba pha : Phần tử 2 * Công tơ ba pha 2 phần tử : _ Cấu tạo : Gồm hai công tơ Trục một pha có Mq được tổng hợp Bộ đếm trên cùng một trục quay. Phần tử 1 NCVC * Công tơ ba pha 3 phần tử : _ Cấu tạo : Gồm ba công tơ một pha có Mq được tổng hợp trên cùng một trục quay . Loại trực tiếp Loại gián tiếp 2 phần tử 3 phần tử