Tài liệu Đo công suất và điện năng doc

Ch.5. Đo công suất và điện năng 5.1.Đo công suất một chiều. 5.2.Đo công suất xoay chiều một pha. 5.3.Đo công suất tải ba pha. 5.4.Đo công suất phản kháng. 5.5.Đo điện năng. 5.6.Đo hệ số công suất. 5.7.Đo tần số. 5.1.Đo công suất một chiều H.5.1.Cách mắc rẻ dài H.5.2.Cách mắc rẻ ngắn 5.1.1Phương pháp vôn kế và ampe-kế: Với 2 cách mắc: a.Cách mắc rẻ dài (vôn kế mắc trước, ampe-kế mắc sau): Công suất của tải P L =I l V L = VI L -R a I L 2 = c.s.đo – c.s. A. Để kết quả đo chính xác : R a → 0. b.Cách mắc rẻ ngắn (vôn kế mắc sau, ampe-kế mắc trước): Công suất của tải P L = VI – VI v = c.s.đo – c.s. V. Để kết quả đo chính xác : R g → ∞ 5.1.2.Phương pháp đo dùng watt-kế • Độ lệch của cơ cấu đo được xác định như sau: α = kI l I a mà I a = E/(R s +R 2 ) nên α = kI l E/(R s +R 2 ).Vậy α phụ thuộc vào công suất tải P l = I l V l . • Điểm chung của cuộn dòng và cuộn áp có thể mắc trước (h.b) hoặc sau watt-kế (h.a), khi mắc trước sai số sẽ do dòng điện đi qua cuộn dòng, còn mắc sau sai số do dòng điện đi qua cuộn áp. Vậy để sai số bé điện trở cuộn dòng phải nhỏ hoặc điện trở nối tiếp cuộn áp phải lớn tuỳ theo cách mắc dây. • Trong trường hợp watt-kế quay ngược chiều, ta đổi 2 đầu cuộn dòng hoặc 2 đầu cuộn áp. 5.2.Đo công suất AC một pha 5.2.1.Dùng 3 ampe-kế: ∫∫ == TT dtii T R dtvi T P 0 21 0 1 1 [ ] ϕ cos 2 )( 2 1 2 2 2 1 2 3 0 2 2 2 1 2 3 VIIII R dtiii T R P T =−−=−−= ∫ 21 2 2 2 1 2 3 2 cos II III −− = ϕ 5.2.2.Dùng 3 vôn kế ϕϕ coscos 2 21 1 2 2 2 1 2 3 R VV IV R VVV P == −− = ∫∫∫ −−=== TTT dtvvv RT dtvv RT idtv T P 0 2 2 2 1 2 3 0 21 0 1 )( 2 111 21 2 2 2 1 2 3 2 cos VV VVV −− = ϕ • Trong cách đo dùng 3 ampe-kế, để kết quả đo chính xác ampe-kế phải có R a →0, còn trong cách đo dùng 3 vôn kế để kết quả đo chính xác vôn kế phải có R g →∞. • Cách đo dùng 3 vôn kế thật sự chỉ cần 1 vôn kế kết hợp 2 khóa điện K và K ’ như hình trên. 5.2.3.Dùng watt-kế điện động • Cách mắc watt-kế giống như đo công suất tải DC. Điện áp v và dòng điện i của tải có dạng: v = V m sinωt ; i = I m sin(ωt+φ); dòng i v đi qua cuộn áp watt-kế: i v = V m sin(ωt+φ v )/Z v = I v sin(ωt+φ v ). • Góc lệch α của kim tỉ lệ với moment quay trung bình: α = K 1 I m I v cos(φ- φ v ) = K 2 I m V m cos(φ- φ v ) . • Nếu φ v = 0 thì α = KP: công suất của tải được xác định bởi góc quay của kim chỉ thị của watt- kế. Nếu φ v ≠ 0 như vậy sẽ có sai số tạo ra do sự lệch pha giữa điện áp v và dòng điện i v qua cuộn áp của watt-kế. 5.2.4.Dùng biến dòng và biến áp phối hợp với watt-kế • Khi tải có điện áp cao và dòng điện lớn, chúng ta phải phối hợp biến áp, biến dòng và watt-kế để đo công suất cho tải. Công suất đo được bởi watt-kế: P 2 = V 2 I 2 cosφ 2 . Nhân 2 vế cho K v K i , ta có: K v K i P 2 = K v K i V 2 I 2 cosφ 2 = V 1 I 1 cos(φ 1 +δ v -δ i ). Do đặc tính biến áp, biến dòng δ v ,δ i bé nên : (φ 1 +δ v -δ i ) # φ 1 , do đó: K v K i P 2 # P 1 =V 1 I 1 cosφ 1 5.2.5.Dùng cặp nhiệt điện • Watt-kế dùng cặp nhiệt điện để đo công suất của tải hoạt động với tín hiệu không sin, tần số bất kỳ như hình trên. Dòng i v +i l đốt nóng R 1 của cặp nhiệt điện1, dòng i l -i v đốt nóng cặp nhiệt điện 2, cho nên: • e 1 tỉ lệ (I l +E) 2 = I l 2 +E 2 +2I l E; e 2 tỉ lệ (I l -E) 2 = I l 2 +E 2 -2I l E. • Điện áp ra của 2 cặp nhiệt điện: e 0 = e 1 - e 2 nên : e 0 tỉ lệ I l 2 +E 2 +2I l E –(I l 2 +E 2 -2I l E) = 4EI l : tỉ lệ công suất tải.Trường hợp E và I l có sự lệch pha φ thì điện áp ra e 0 tỉ lệ EI l cosφ • Thực tế người ta thường dùng cặp nhiệt điện dạng cầu. Với cặp nhiệt điện dạng cầu dòng điện đi qua cặp nhiệt điện đốt nóng trực tiếp đầu nối của cặp nhiệt điện. Điện áp ra V cd = 4V j (V j điện áp mỗi cặp nhiệt điện). Ưu điểm của cầu cặp nhiệt điện là sức điện động ngõ ra tăng lên, dòng điện đo đi qua trực tiếp và không sợ quá tải như loại có điện trở đốt nóng riêng. [...]... cần kết hợp đo watt-kế với biến dòng để đo cơng suất Cơng suất của tải: P1 = P2ki P2: trị số đọc trên watt-kế, ki: tỉ số biến dòng 5.3.5 .Đo cơng suất 3 pha dùng watt-kế + biến áp + biến dòng • Trong trường hợp tải có điện áp cao và dòng điện lớn , phải dùng đến biến áp và biến dòng để đo cơng suất của tải Khi đó cơng suất của tải được xác định: P1 = P2kikv; kv: tỉ số biến áp 5.4 .Đo cơng suất phản kháng... 5.5.3 .Đo điện năng phản kháng 3 pha a .Điện năng kế phản kháng 3 pha 3 phần tử: Cách mắc dây giống như đo cơng suất phản kháng 3 pha 3 phần tử b .Điện năng kế phản kháng 3 pha 2 phần tử rưỡi • Phần tử thứ 3 chỉ có cuộn dòng và chia làm 2 nữa, một nữa bố trí ở phần khơng gian của phần tử thứ 1, nữa còn lại bố trí ở phần khơng gian phần tử thứ 2 5.6 .Đo hệ số cơng suất 5.6.1 .Đo cosφ dùng vơn kế và watt-kế:...5.3 .Đo cơng suất tải 3 pha 5.3.1 .Đo cơng suất mạch điện 4 dây: Dùng 3 watt-kế 1 pha:Pc= P1+P2+P3 = VaIacosφa + VbIbcosφb+ VcIccosφc Hoặc dùng watt-kế 3 pha 3 phần tử gồm 3 cuộn dòng và 3 cuộn áp (di động) có cùng trục quay 5.3.2 .Đo cơng suất mạch điện 3 dây Hình 5.12: Mạch đo công suất tải ba pha ba dây • Ta dùng 3 watt-kế 1 pha như hình trên, cơng suất tải 3 pha bằng tổng đại... K1IedФBr=K1(Eed/Rd)ФBr =K1(K’ ФBrn/Rd)ФBr=K2n • Cơng suất của tải khơng đổi, đỉa nhơm quay đều: K 1P=K2n hay P = (K2/K1)n.Vậy điện năng được xác định: W = Pt = K nt = K N; N: Số vòng quay của đỉa trong thời gian t 5.5.2 .Đo điện năng của tải 3 pha a .Điện năng kế 3 pha 3 phần tử : Có cách mắc dây giống như watt-kế 3 pha 3 phần tử b .Điện năng kế 3 pha 2 phần tử H.5.24.Cách mắc điện năng kế 2 phần tửû • Được cấu tạo như... hệ số tỉ lệ b .Điện áp đối xứng,tải khơng cân bằng Hình 5.20: Cách mắc watt-kế đo công suất phản kháng tải ba pha • Ta dùng 3 watt-kế 1 pha và mắc dây giống như trường hợp hệ thống 4 dây như hình trên • Cơng suất phản kháng 3 pha sẽ bằng tổng độ chỉ của ba watt-kế chia cho căn bậc hai của 3 5.5 .Đo điện năng 5.5.1 .Điện năng kế 1 pha: • Mq =KfФimaxФvmaxsinΨ; Фimax tỉ lệ I, Фvmax tỉ lệ V và nếu: Ψ = (900... số biến áp 5.4 .Đo cơng suất phản kháng của tải 5.4.1.Cơng suất phản kháng 1 pha: Cơng suất phản kháng Q = VIsinφ = VIcos(900 – φ).Nếu dùng watt-kế để đo cơng suất phản kháng thì dòng điện qua cuộn áp lệch pha thêm 900, do đó watt-kế muốn biến thành var-kế cuộn điện áp mắc nối tiếp với điện cảm L 5.4.2 .Đo cơng suất phản kháng 3 pha 1 .Đo cơng suất phản kháng trong hệ thống 4 dây: Dùng 3 watt-kế 1 pha... được xác định như sau: Cosφ = (V32-V12-V22)/2V1V2 b .Đo cosφ bằng vơn-kế,ampe-kế và watt-kế A W V Tải H.5.29.Cách mắc vơn kế, ampe-kế và watt-kế để đo cosφ • Cosφ = Pe /Pa ; Pe: cơng suất hiệu dụng của tải đo bởi watt-kế, Pa = VI: Cơng suất biểu kiến đo bởi vơn kế và ampe-kế 5.6.2.Cosφ kế loại tỉ số kế điện động H.5.30.Cosφ Kế điện động một pha a.Loại 1 pha: • Góc lệch θi của kim được xác định bởi phương... giản, nhưng thang đo gián đo n và hẹp, dể bị lầm lẫn khi đọc kết quả 5.7.2.Tần số kế điện động • Khi kim ở giữa thang đo dòng I2res.cộng hưởng, momen T1 tác động lên B1 bằng khơng, khung quay di chuyển bởi T2 đến vị trí sao cho trục từ thơng A và B2 trùng nhau Ở tần số khác, T1 và T2 khác 0 và ngược chiều nhau , kim dừng lại khi hai momen này bằng nhau 5.7.3.Tần số kế loại tỉ số kế từ điện • Độ lệch... pha đo tải khơng cân bằng H watt-kế 3 pha 2 phần tử H watt-kế 3 pha 2 phần tử rưỡi • watt-kế 3 pha 2 phần tử: Ngun lý như cách đo 3 pha dùng 2 watt-kế 1 pha, gồm có 2 cuộn dòng và 2 cuộn áp • watt-kế 3 pha 2 phần tử rưỡi: Dùng nhiều trong cơng nghiệp, gồm có 3 cuộn dòng và 2 cuộn áp 5.3.4 .Đo cơng suất 3 pha dùng watt-kế + biến dòng • Trong trường hợp tải có dòng điện q lớn vượt q trị số dòng điện. .. = 3 QC Vậy cơng suất phản kháng của tải 3 pha bằng tổng độ chỉ của 3 watt-kế chia cho căn bậc hai của 3 2 .Đo cơng suất phản kháng trong hệ thống 3 dây a .Điện áp đối xứng, tải cân bằng: Dùng 2 watt-kế như hình trên.Tổng độ chỉ Pw của 2 watt-kế: Pw = IAVBCcos(900-φ) + IBVCAcos(900-φ) Tải cân bằng và điện áp đối xứng: IA = IB = IL; VBC = VCA = UL.Nên: 3.2VI L sin ϕ = 2 3Q1ϕ Vậy cơng suất Pw =2ULILsinφ . Ch.5. Đo công suất và điện năng 5.1 .Đo công suất một chiều. 5.2 .Đo công suất xoay chiều một pha. 5.3 .Đo công suất tải ba pha. 5.4 .Đo công suất phản. tải ba pha. 5.4 .Đo công suất phản kháng. 5.5 .Đo điện năng. 5.6 .Đo hệ số công suất. 5.7 .Đo tần số. 5.1 .Đo công suất một chiều H.5.1.Cách mắc rẻ dài H.5.2.Cách