Chế tạo công tơ mẫu cấp chính xác 0,1 và các thiết bị kiểm định công tơ một pha và ba pha

8Thiết bị kiểm định công tơ 3 pha nhằm mục đích sử dụng để kiểm định các loại công tơ điện xoay chiều 3 pha các loại có cấp chính xác đến 0,5 đo điện năng tác dụng và điện năng phản khán

Tổng cục tiêu chuẩn-đo lường-chất lượng

Trung tâm đo lường việt nam

Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ dự án

Chế tạo công tơ mẫu cấp chính xác 0,1 và các thiết bị kiểm định công tơ 1 pha và 3 pha

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02

nội dung SảN PHẩM TB3: THIếT Bị KIểM CôNG Tơ 3 PHA 6

I Mục đích 8

II Yêu cầu đo lường 9

III Yêu cầu kỹ thuật 9

IV Giải pháp kỹ thuật 10

4.1 Thiết kế chế tạo công tơ mẫu ba pha kiểu điện tử (CTC3)

cấp chính xác 0,1…… 11

4.1.1 Giới thiệu 12

4.1.2 Đặc điểm 12

4.1.3 Thông số kỹ thuật 13

4.1.4 Các chức năng và thao tác thực hiện của công tơ 14

a Bàn phím điều khiển 14

b Thao tác đo điện áp 14

c Thao tác đo dòng điện 15

d Thao tác đo hệ số công suất 15

e Thao tác đo công suất tác dụng và công suất phản kháng 15

f Thao tác thực hiện tính sai số với đầu đọc điện tử 16

g Thao tác đo điện năng tác dụng 16

h Thao tác phát điện năng 17

4.1.5 Nguyên lý cấu tạo 18

a Mặt trước 18

b Mặt sau 18

c Sơ đồ chân của Jắc xung ra 19

d Sơ đồ chân của Jắc đấu đầu đọc 19

e Sơ đồ đấu dây 20

4.1.6 Nguyên lý hoạt động 21

a Máy biến dòng đo lường 21

b Bộ phân áp 24

c Bộ vi xử lý 27

4.2 Bộ tạo góc 39

4.2.1 Mục đích 39

4.2.2 Khả năng ứng dụng 39

4.2.3 Thông số kỹ thuật 39

4.2.4 Nguyên lý hoạt động 40

a Tạo góc lệch pha bằng phương pháp cảm ứng(động cơ làm việc ở chế độ hãm)40 b Phương pháp tạo góc lệch pha bằng cách sử dụng điện áp dây 41

4.2.5 Nguyên lý cấu tạo 42

4.3 Bộ tạo dòng 44

4.3.1 Chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu đầu vào 44

4.3.2 Vật liệu và số liệu tính toán thiết kế 44

4.3.3 Thiết kế mạch từ và khuôn cuốn dây bộ tạo dòng 46

4.4 Máy biến dòng 49

4.4.1 Chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu đầu vào 50

4.4.2 Vật liệu và số liệu tính toán thiết kế 50

4.5 Bộ tạo áp 52

4.5.1 Chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu đầu vào 52

4.5.2 Vật liệu và số liệu tính toán thiết kế 52

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 3

4.5.3 Thiết kế mạch từ và khuôn cuốn dây bộ tạo áp4.6 Đầu đọc và hệ thống gá 54

4.6 Đầu đọc và hệ thống gá 57

4.6.1 Khả năng ứng dụng 57

4.6.2 Nguyên lý hoạt động 57

4.6.3 Sơ đồ nguyên lý và lắp ráp 58

4.6.4 Bản vẽ thiết kế vỏ đầu đọc và bộ gá đầu đọc 59

4.7 Phần mềm kiểm định công tơ 66

4.7.1 Cấu trúc chương trình 66

a Cấu trúc và chức năng của phần “Tiến hành kiểm định” 66

b Cấu trúc và chức năng phần “Tìm kiếm dữ liệu” 67

4.7.2 Chức năng các thanh công cụ 68

a Thanh công cụ File 68

b Thanh công cụ Chọn COM 70

c Thanh công cụ Help 71

4.7.3 Lưu đồ thuật toán 75

a Thuật toán tổng quát 75

b Thuật toán kiểm định công tơ theo phương pháp công tơ chuẩn………76

c Thuật toán xử lý kết quả và lưu trữ……… 79

d Thuật toán biên bản kết quả……… 80

4.7.4 Lập trình trong phần mềm Visual Basic……… ……… 81

a Trang Kết quả 81

b Trang tra cứu 85

c Trang Vào số liệu 87

4.8 Thiết kế cơ khí thiết bị kiểm công tơ 3 pha 91

4.9 Bản vẽ thiết kế hộp hiển thị sai số công tơ 3 pha 109

SảN PHẩM TB1: THIếT Bị KIểM CôNG Tơ 1 PHA 113

I Mục đích 115

II Yêu cầu đo lường 116

III Yêu cầu kỹ thuật 116

IV Giải pháp kỹ thuật 117

4.1 Thiết kế chế tạo công tơ mẫu một pha kiểu điện tử (CTC1)

cấp chính xác 0,1 118

4.1.1 Giới thiệu 119

4.1.2 Đặc điểm 119

4.1.3 Thông số kỹ thuật 120

4.1.4 Các chức năng và thao tác thực hiện của công tơ 121

a Bàn phím điều khiển 121

b Thao tác đo điện áp 121

c Thao tác đo dòng điện 122

d Thao tác đo hệ số công suất 122

e Thao tác đo công suất tác dụng và công suất phản kháng 122

f Thao tác tính toán sai số với đầu đọc điện tử 123

g Chức năng đo điện năng tác dụng 123

h Chức năng phát điện năng 124

4.1.5 Nguyên lý cấu tạo 125

a Mặt trước 125

b Mặt sau 125

c Sơ đồ chân của Jắc xung ra 126

d Sơ đồ chân của Jắc đấu đầu đọc: 126

e Sơ đồ đấu dây 127

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 4

4.1.6 Nguyên lý hoạt động 128

a Máy biến dòng đo lường 128

b Bộ phân áp 131

c Bộ vi xử lý 134

4.1.7 Thiết kế vỏ hộp công tơ 1 pha và một số chi tiết cơ bản4.2 Bộ tạo góc 141

4.2 Bộ tạo góc 146

4.2.1 Mục đích: 146

4.2.2 Khả năng ứng dụng 146

4.2.3 Thông số kỹ thuật 146

4.2.4 Nguyên lý hoạt động 147

a Tạo góc lệch pha bằng phương pháp cảm ứng(độngcơ làm việc ở chế độhãm)147 b Phương pháp tạo góc lệch pha bằng cách sử dụng điện áp dây 147

4.2.5 Nguyên lý cấu tạo 148

4.3 Bộ tạo dòng 150

4.3.1 Chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu đầu vào : 150

4.3.2 Vật liệu và số liệu tính toán thiết kế 150

4.3.3 Thiết kế cơ khí bộ tạo dòng 152

4.4 Máy biến dòng 155

4.4.1 Chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu đầu vào : 156

4.4.2 Vật liệu và số liệu tính toán thiết kế 156

4.5 Bộ tạo áp 158

4.5.1 Chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu đầu vào : 158

4.5.2 Vật liệu và số liệu tính toán thiết kế 158

4.5.3 Thiết kế cơ khí bộ tạo áp 160

4.6 Đầu đọc và hệ thống gá 163

4.6.1 Khả năng ứng dụng 163

4.6.2 Nguyên lý hoạt động 163

4.6.3 Sơ đồ nguyên lý và lắp ráp 164

4.6.4 Bản vẽ thiết kế vỏ đầu đọc và bộ gá đầu đọc 165

4.7 Phần mềm kiểm định công tơ 173

4.7.1 Cấu trúc chương trình 173

a Cấu trúc và chức năng của phần tiến hành kiểm định 173

b Cấu trúc và chức năng phần tìm kiếm dữ liệu 174

4.7.2 Chức năng các thanh công cụ 175

a Thanh công cụ File: 175

b Thanh công cụ Chọn COM: 177

c Thanh công cụ Help: 177

4.7.3 Lưu đồ thuật toán 182

a Thuật toán tổng quát 182

b Thuật toán kiểm định công tơ theo phương pháp công tơ chuẩn……… 183

c Thuật toán xử lý kết quả và lưu trữ……….186

d Thuật toán biên bản kết quả………187

4.7.4 Lập trình trong phần mềm Visual Basic……….188

a Trang Kết quả 188

b Trang tra cứu 191

c Trang Vào số liệu 194

4.8 Thiết kế cơ khí bàn kiểm công tơ 198

4.9 Bản vẽ thiết kế hộp hiển thị sai số công tơ 1 pha 216

sản phẩm tb0: thiết bị kiểm công tơ lưu động……… 220

I Mục đích 222

II Yêu cầu đo lường 223

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 5

III Yêu cầu kỹ thuật 223

IV Giải pháp kỹ thuật 224

4.1 Bộ tạo góc 225

4.1.1 Mục đích: 225

4.1.2 Khả năng ứng dụng 225

4.1.3 Thông số kỹ thuật 225

4.1.4 Nguyên lý hoạt động 226

4.2 Bộ tạo áp 227

4.2.1 Chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu đầu vào 227

4.2.2 Vật liệu và số liệu tính toán thiết kế 227

4.2.3 Thiết kế cơ khí bộ tạo áp 228

4.3 Bộ tạo dòng 231

4.3.1 Chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu đầu vào 231

4.3.2 Vật liệu và số liệu tính toán thiết kế 231

4.3.3 Thiết kế cơ khí bộ tạo dòng 233

4.4 Máy biến dòng 236

4.4.1 Chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu đầu vào 237

4.4.2 Vật liệu và số liệu tính toán thiết kế 237

4.5 Thiết kế cơ khí thiết bị kiểm công tơ lưu động 239

4.5.1 Bố trí mặt trước thiết bị kiểm công tơ lưu động 239

4.5.2 Bố trí mặt bên trong thiết bị kiểm công tơ lưu động 240

4.5.3 Thiết kế cơ khí vỏ và các phụ kiện cho bàn kiểm lưu động 241

Dù ¸n “ S¶n xuÊt thö nghiÖm chuÈn vµ thiÕt bÞ ®o l−êng ” – M· sè : DL§L/2004/02 6

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 8

Thiết bị kiểm định công tơ 3 pha nhằm mục đích sử dụng để kiểm định các loại công tơ điện xoay chiều 3 pha các loại có cấp chính xác đến 0,5 đo điện năng tác dụng và điện năng phản kháng phục vụ đắc lực cho việc quản lý nhà nước về đo

đếm điện năng và ngành sản xuất chế tạo thiết bị đo điện phục vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu

Thiết bị kiểm định công tơ 3 pha hiện nay đang sử dụng tại các Chi cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng, các đơn vị Uỷ quyền nhà nước về kiểm định công tơ

điện (nay gọi là các đơn vị được công nhận khả năng kiểm định) tại Điện lực của các tỉnh thành phố và các đơn vị khác thuộc các bộ ngành hoặc cơ sở công nghiệp hầu hết là các thiết bị hoặc là quá cũ và lạc hậu không có khả năng ứng dụng các công nghệ mới vào phục vụ công tác kiểm định hoặc là thiết bị mới nhập khẩu từ các nước thì lại rất đắt tiền và có những tính năng không thực sự phù hợp

và không tiện lợi cho sử dụng gây lãng phí cho nhà nước

Để khắc phục những nhược điểm trên của thiết bị kiểm định công tơ ba pha, trong khuôn khổ của dự án sản xuất thử nghiệm độc lập cấp Nhà nước mã số DAĐL- 2004/02 Trung tâm Đo lường Việt nam đã tiến hành nghiên cứu tìm hiểu các giải pháp công nghệ để tiến hành chế tạo thiết bị kiểm công tơ 3 pha đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật đề ra trong văn bản đo lường Việt nam ĐLVN 07: 2003 về quy trình kiểm định công tơ điện xoay chiều kiểu cảm ứng và văn bản đo lường Việt Nam ĐLVN 39: 2004 về quy trình kiểm định công tơ điện xoay chiều kiểu điện

tử và dễ sử dụng, vận hành, lắp đặt thao tác thuận tiện…

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 9

a Cấp chính xác của chuẩn: chuẩn chế tạo để sử dụng trong thiết bị kiểm là công tơ mẫu ba pha cấp chính xác 0,1

b Máy biến dòng đo lường có cấp chính xác 0,05; dung lượng 5VA

phạm vi đo: (0,1 – 100)/5 A

Thiết bị kiểm công tơ ba pha phải đáp ứng được các yêu cầu về thiết bị và phương tiện chuẩn để kiểm định công tơ điện 3 pha của các văn bản kỹ thuật đo lường Việt Nam :

a Phạm vi dòng điện của thiết bị: (0,1 – 100) A/ pha

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 10

Từ các yêu cầu về đo lường và kỹ thuật nêu trên, dự án DAĐL – 02/2004 đã nghiên cứu và đưa ra phương án chế tạo thiết bị kiểm định công tơ ba pha dựa trên nguyên lý sau:

- Công tơ mẫu ba pha cấp chính xác 0,1

- Bộ tạo góc: Thay đổi góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp theo yêu cầu của các văn bản kỹ thuật đo lường Việt Nam

Cho phép tạo điện áp (0-150-300-600) V/pha

- Đầu đọc: Cho phép đọc được tín hiệu của đèn Led

- Phần mềm kiểm định công tơ

- Thiết kế hộp hiển thị sai số

- Thiết kế chế tạo vỏ và các chi tiết phụ cho bàn kiểm

Nguồn ba pha được đưa qua bộ tạo góc để có thể thay đổi góc lệch pha của điện

áp so với điện áp ban đầu, sau đó điện áp đi qua bộ biến áp để đạt được giá trị

điện áp theo yêu cầu của các văn bản kỹ thuật đo lường Việt Nam (ĐLVN 07 :

2003 và ĐLVN 39 : 2004) Tương tự nguồn ba pha đi qua bộ tạo dòng để chuyển

đổi từ điện áp sang dòng điện, sau đó được đưa qua máy biến dòng để đạt được giá trị dòng điện như yêu cầu Việc điều chỉnh dòng điện và điện áp được thực hiện dựa vào việc điều chỉnh các núm xoay và các công tắc trên bàn kiểm công tơ Sau khi chuyển đổi, dòng điện và điện áp sẽ cung cấp tới công tơ mẫu và công tơ cần kiểm định Sử dụng đầu đọc và phần mềm kiểm định công tơ sẽ cho ta khả năng tính toán sai số của công tơ cần kiểm định so với công tơ mẫu

Bộ tạo dòng

Bộ tạo góc

Bộ tạo áp

Máy biến dòng

Công tơ

mẫu

Công tơ cần kiểm

Dù ¸n “ S¶n xuÊt thö nghiÖm chuÈn vµ thiÕt bÞ ®o l−êng ” – M· sè : DL§L/2004/02 11

4.1 ThiÕt kÕ chÕ t¹o c«ng t¬ mÉu ba pha kiÓu ®iÖn tö (CTC3) cÊp chÝnh x¸c 0,1

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 12

4.1.1 Giới thiệu

CTC3 là công tơ chuẩn 3 pha đo điện năng tác dụng và điện năng phản kháng cấp chính xác cao CTC3 được thiết kế để lắp đặt trong các bàn kiểm công tơ 3 pha CTC3 sử dụng 6 ADC, bộ lọc số, DSP để thực hiện các phép đo, tính toán giá trị điện áp trung bình, dòng điện trung bình, công suất tác dụng, công suất phản kháng và điện năng tác dụng, điện năng phản kháng CTC3 có thể cấu hình

để đo theo các sơ đồ đấu dây khác nhau CTC3 cho phép hiệu chỉnh theo từng pha và từng thông số đo bằng cách kết nối với máy tính thông qua cổng truyền tin RS485

• Điện áp trung bình từng pha

• Dòng điện trung bình từng pha

- Bộ tính toán sai số để kiểm định công tơ 1pha, 3pha cấp chính xác đến 0,5

- Có khả năng phát ra điện năng tương ứng với 1 số vòng đặt trước Đặc điểm này rất tiện lợi cho công tác hiệu chỉnh công tơ

- Có cổng truyền tin RS485

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 13

- Cho phép kiểm định các loại công tơ 3 pha có cấp chính xác đến 0,5

4.1.3 Thông số kỹ thuật

- Dòng điện định mức: 5A/pha (max: 6A)

• Điện năng tác dụng (xung ra): 0,1%

• Điện năng phản kháng (xung ra): 0,2%

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 14

4.1.4 Các chức năng và thao tác thực hiện của công tơ

Phím 1 đến 9 : Chọn các mode đo và hiển thị

Phím P : Đo và hiển thị công suất tác dụng, công suất phản kháng

ấn phím “1”, “4”, “7” công tơ sẽ hiển thị giá trị điện áp đo tương ứng của từng pha

A, B, C

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 15

ấn phím “2”, “5”, “8” công tơ sẽ hiển thị giá trị dòng điện đo tương ứng của từng pha A, B, C

ấn phím “3”, “6”, “9” công tơ sẽ hiển thị giá trị Cosϕ tương ứng của từng pha A, B,

C

ấn phím “P” công tơ sẽ hiển thị giá trị công suất tác dụng tổng của 3pha, đơn vị [W]

ấn phím “P” lần nữa công tơ sẽ hiển thị giá trị công suất phản kháng tổng của 3pha, đơn vị [Var]

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 16

Để thực hiện kiểm công tơ trước tiên phải nạp các thông số của công tơ kiểm, cụ thể:

- ấn phím “C” để nạp hằng số công tơ kiểm

- ấn phím “K” để nạp hệ số dòng điện

- ấn phím “N” để nạp số vòng(số xung) cần kiểm

- Sau đó ấn phím “E”, công tơ sẽ hiển thị sai số của công tơ kiểm

ấn phím “W” công tơ sẽ hiển thị ở chế độ đo điện năng tác dụng, đơn vị [W.s] Sau

đó ấn phím “ST” để bắt đầu và ấn “ST” lần nữa để kết thúc, giá trị điện năng trong khoảng thời gian giữa 2 lần ấn sẽ hiển thị trên màn hình

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 17

Chức năng này cho phép phát 1 lượng điện năng đã đặt trước cho công tơ kiểm Trước tiên nạp các thông số: hằng số công tơ, hệ số Ti, số vòng lấy mẫu

Sau đó ấn phím “Wh” để chờ

Cuối cùng ấn phím “ST” để công tơ chuẩn phát điện năng cho số vòng quay N đã

đặt trước Khi công tơ chuẩn phát đủ lượng điện năng tương ứng với N vòng theo tính toán thì công tơ chuẩn sẽ tự động cắt điện áp, lúc đó công tơ kiểm sẽ dừng lại Căn cứ vào vị trí của điểm đen trên đĩa công tơ kiểm để tiến hành hiệu chỉnh đưa sai số của công tơ kiểm về giá trị đúng

Dù ¸n “ S¶n xuÊt thö nghiÖm chuÈn vµ thiÕt bÞ ®o l−êng ” – M· sè : DL§L/2004/02 18

4.1.5 Nguyªn lý cÊu t¹o

6- §Çu nèi ®iÖn ¸p ®o (3pha)

7- §Çu nèi dßng ®iÖn ®o (3pha)

8- CÇu ch×

8

Dù ¸n “ S¶n xuÊt thö nghiÖm chuÈn vµ thiÕt bÞ ®o l−êng ” – M· sè : DL§L/2004/02 19

Dù ¸n “ S¶n xuÊt thö nghiÖm chuÈn vµ thiÕt bÞ ®o l−êng ” – M· sè : DL§L/2004/02 20

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 21

4.1.6 Nguyên lý hoạt động

Sơ đồ khối công tơ chuẩn ba pha:

Dòng điện được đưa qua máy biến dòng để đưa ra dòng điện từ 0 đến 8.333mA

Điện áp được đưa qua máy biến áp để đưa ra điện áp từ 0 đến 2.2V các tín hiệu này sẽ được đưa đến bộ vi xử lý để tính toán và hiển thị

Chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu đầu vào :

+ Kích thước lõi :

Đường kính trong: 200 mm

Đường kính ngoài: 600 mm

Máy biến dòng (gồm 3 máy biến dòng 1 pha)

Bộ phân áp (gồm 3 TU hoặc phân

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 22

- Dây cuốn

+ Dây cuốn cuộn sơ cấp: W1 = 1 vòng

Cuộn dây sơ cấp là một vòng được sử dụng bằng dây đồng mềm nhiều sợi tiết diện tổng là 3 mm2

có vỏ bọc và loại có điện trở suất nhỏ để hạn chế tổn hao trên dây cuốn Khi cuốn được lồng xuyên qua lõi sắt mạch từ một vòng và thực hiện sau khi đã cuốn xong cuộn thứ cấp

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 23

+ Dây cuốn cuộn thứ cấp: W2 = 600 vòng

Cuộn dây thứ cấp là gồm 600 vòng (dây đồng có hai lớp ê may cách điện) có

đường kính dây là Φ 0,16 mm được cuốn nhiều lớp rải đều trên toàn bộ lõi sắt mạch từ Giữa các lớp phải được cách điện với nhau bằng một lớp giấy cách

điện Khi cuốn xong cuộn thứ cấp phải có khoảng diện tích đủ để cho 1 vòng dây sơ cấp xuyên qua

+ Tỷ số biến đổi Ki = I1 /I2 = 5000/8, 3333 mA

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 24

Bộ phân áp có thể được thực hiện bằng 1 trong 2 phương pháp sau:

* Phương pháp 1: sử dụng máy biến áp đo lường (TU)

Vật liệu và số liệu tính toán thiết kế

- Mạch từ

+ Vật liệu chế tạo mạch từ :

Qua tham khảo tài liệu và kinh nghiệm chế tạo của các hãng trên thế giới chọn kiểu lõi thép là kiểu hình xuyến; vật liệu là thép kỹ thuật điện thông thường sử dụng loại có ký hiệu: 23 ZD MH85 hoặc tương đương và được nhập

+ Dây cuốn cuộn sơ cấp: W1 = 6 000 vòng

Cuộn sơ cấp gồm 6.000 vòng dây được sử dụng bằng dây đồng điện trở suất nhỏ có hai lớp ê may cách điện; với đường kính dây là Φ 0,16 mm Cuộn sơ cấp được tiến hành cuốn rải đều trên toàn bộ lõi sắt mạch từ và bao gồm nhiều lớp; giữa các lớp phải được cách điện với nhau bằng cách: khi cuốn xong một lớp thì phải cuốn một lớp giấy cách điện trước khi cuốn lớp tiếp theo

+ Dây cuốn cuộn thứ cấp: W2 = 60 vòng

Cuộn dây thứ cấp là gồm 60 vòng (dây đồng có hai lớp ê may cách điện) có

đường kính dây là Φ 0,16 mm được cuốn nhiều lớp rải đều trên toàn bộ lõi sắt mạch từ Giữa các lớp phải được cách điện với nhau bằng cách: khi cuốn xong một lớp thì phải cuốn một lớp giấy cách điện trước khi cuốn lớp tiếp theo Cuộn thứ cấp được cuốn bên ngoài cuộn sơ cấp

+ Tỷ số biến đổi Ki = W1 / W2 = 6.000 / 60

Dù ¸n “ S¶n xuÊt thö nghiÖm chuÈn vµ thiÕt bÞ ®o l−êng ” – M· sè : DL§L/2004/02 25

D©y cuèn cuén s¬ cÊp vµ thø cÊp m¸y biÕn ¸p

Dù ¸n “ S¶n xuÊt thö nghiÖm chuÈn vµ thiÕt bÞ ®o l−êng ” – M· sè : DL§L/2004/02 26

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 27

c Bộ vi xử lý

Sơ đồ khối

- Nguồn

Điện áp cung cấp 220Vac ± 10% cung cấp cho biến áp, đầu thứ cấp của biến áp

được nối tới mạch ổn áp để cung cấp nguồn cho toàn bộ công tơ

- Mạch áp

Điện áp đo được phân áp bởi điện trở, bộ phân áp điện trở này có độ chính xác cao và độ trôi nhiệt độ nhỏ Điện áp này được đưa tới bộ khuếch đại sau đó đưa vào ADC bằng cách điều khiển chuyển mạch từ vi điều khiển

- Mạch dòng

Dòng điện đo được đưa qua biến dòng đo lường có độ chính xác cao Đầu ra của biến dòng đấu nối tiếp với 1 điển trở (đủ nhỏ), điện áp rơi trên điện trở được đưa tới mạch khuếch đại có hệ số khuếch đại lập trình được rồi đưa vào ADC

- Mạch đo

Phần chính để đo các thông số dòng, áp, công suất là phần chuyển đổi tương

tự số và chíp sử lý tín hiệu DSP Trong CTC3 có 6 bộ ADC 24bits, có tốc độ chuyển đổi cao

A D

A D

A D

A D

I2

A D

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 28

Sơ đồ khối đơn giản của 1 ADC :

Cấu tạo của ADC này gồm 2 phần :

+ Chuyển đổi các giá trị tương tự ở đầu vào sang giá trị số 24bit

+ Bộ lọc thông thấp digial

DSP sẽ điều khiển hoạt động của 6 ADC để đo 6 tín hiệu ở đầu vào và từ đó tính toán ra các giá trị cần đo như giá trị dòng điện trung bình, điện áp trung bình, công suất tác dụng, công suất phản kháng theo các công thức sau:

∑

Tính công suất tác dụng: P = k k

n

i u

1 ∑

Tính công suất phản kháng:

4 1

1

n k k

n

i u n

DSP sẽ tính toán các giá trị và lưu vào bộ nhớ, riêng các giá trị điện năng tác dụng và phản kháng được tính bằng cách tích phân theo thời gian của giá trị công suất tương ứng và ghi và bộ nhớ

DSP sẽ chuyển đổi các giá trị điện năng này ra tần số (tỉ lệ với điện năng tiêu thụ) để phục vụ cho việc hiệu chỉnh

Tất cả các kết quả tính toán sẽ được lưu trong bộ nhớ và truyền cho vi điều khiển

- Vi điều khiển

Vi điều khiển giao tiếp với DSP thông qua đường truyền tin nối tiếp đồng bộ Nó

đọc các thông tin từ DSP để hiển thị lên màn hình và nạp các hệ số hiệu chỉnh cho DSP Ngoài ra nó còn thực hiện việc tự động tính sai số khi dùng CTC3 để kiểm công tơ

- Truyền tin RS485

Đây là cổng truyền tin nối tiếp để giao tiếp giữa CTC3 và máy tính PC

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 29

Sơ đồ nguyên lý công tơ chuẩn 3 pha

• Nguyên lý mạch đo lường công tơ chuẩn 3 pha

Dù ¸n “ S¶n xuÊt thö nghiÖm chuÈn vµ thiÕt bÞ ®o l−êng ” – M· sè : DL§L/2004/02 30

• Nguyªn lý m¹ch tÝnh to¸n sai sè vµ hiÓn thÞ c«ng t¬ 3 pha

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 31

• Sơ đồ linh kiện lắp ráp mạch đo lường công tơ 3 pha

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 32

• Sơ đồ linh kiện lắp ráp mạch tính toán và hiển thị sai số

Dù ¸n “ S¶n xuÊt thö nghiÖm chuÈn vµ thiÕt bÞ ®o l−êng ” – M· sè : DL§L/2004/02 33

Dù ¸n “ S¶n xuÊt thö nghiÖm chuÈn vµ thiÕt bÞ ®o l−êng ” – M· sè : DL§L/2004/02 38

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 39

- Đáp ứng KĐ công tơ 3 pha các loại theo đúng văn bản kỹ thuật đo lường Việt nam đối với công tơ kiểu cảm ứng và kiểu điện tử

thuật đo lường Việt Nam và IEC

chỉnh công tơ điện

- Trang bị cho các phòng đo lường của các xí nghiệp có nhu cầu kiểm định các

đại lượng điện

4.2.2 Khả năng ứng dụng

- Dùng làm nguồn kiểm oát mét 1 pha, 3 pha 4 dây, 3 pha 3 dây

- Dùng làm nguồn kiểm các loại công tơ đo năng lượng tác dụng và năng lượng phản kháng loại 3 pha 4 dây, 3 pha 3 dây và các loại một pha

- Dùng kiểm các loại cos ϕ mét 1 pha và 3 pha

- Dùng làm nguồn kiểm các loại dụng cụ đo điện như Vôn-Ampe xoay chiều

- Dùng làm nguồn hiệu chỉnh, kiểm định rơle, áptomát

4.2.3 Thông số kỹ thuật

- Tạo được góc lệch pha ϕA giữa IA, UA; ϕB giữa IB, UB và ϕC giữa IC, UC cùng một lúc với giá trị tuỳ ý

- Nguồn dòng và nguồn áp riêng rẽ từng pha

- Kết hợp giữa pha A, pha B và pha C ta được một nguồn ba pha cân bằng để kiểm oát mét, cos phi mét, các loại công tơ đo trực tiếp

- Dòng điện thay đổi từ 0A ữ 100A ở các pha

- Điện áp xoay chiều thay đổi từ 0V ữ 600V (Imax=250mA)

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 40

- Cùng một lúc có thể sử dụng từng pha hoặc ba pha đồng thời hoặc kết hợp thành bộ nguồn ba pha

Điện áp 3 pha (A1, B1, C1) được đưa vào Stato của động cơ Điện áp (A2, B2, C2) là

điện áp cảm ứng trên Roto của động cơ và được lấy ra qua bằng các dây dẫn Góc lệch pha ϕA(UA1, UA2); ϕB(UB1, UB2); ϕC(UC1, UC2) được quyết định bởi vị trí tương

đối giữa Roto và Stato của động cơ

Phương pháp tạo góc lệch pha này được áp dụng vào bàn kiểm ϕ của Liên Xô

Ưu điểm:

- Cùng một lúc tạo được 3 pha đối xứng

- Điều chỉnh dễ dàng, góc ϕ thay đổi liên tục từ 0° ữ 120°

- Cho phép kiểm định các loại dụng cụ đo điện xoay chiều

Dự án “ Sản xuất thử nghiệm chuẩn và thiết bị đo lường ” – Mã số : DLĐL/2004/02 41

b Phương pháp tạo góc lệch pha bằng cách sử dụng điện áp dây

Góc của véc tơ UAB và véc tơ BS biến đổi liên tục từ 00

ữ 600

, tức là BS quay quanh

B từ BA đến BC Nếu muốn có góc biến đổi từ 0° ữ 1200

thì phải thay đổi 2 lần

đấu dây (thể hiện trong hình vẽ dưới đây)

Ưu điểm:

- Tạo được góc lệch pha ϕ biến đổi được từ 0° ữ 600° ứng với mỗi lần đấu dây

- Không cần động cơ đặc biệt để tạo góc ϕ

Nhược điểm:

220V-380V thì phải dùng biến áp tự ngẫu 3 pha để hạ điện áp

- Phải dùng công tắc chuyển góc vì phạm vi miền tạo góc hẹp

Đây chính là phương pháp áp dụng tạo góc lệch pha mà Nhật Bản đã ứng dụng để chế tạo bộ điều chỉnh pha mang tên Single-Phase phase ADJUSTER

Bằng cách kết hợp giữa điện áp pha và điện áp dây

Đây chính là nguyên lý thiết kế bàn kiểm công tơ điện với phụ tải sử dụng là U2 (mạch dòng)

Ưu điểm:

- Góc ϕ biến đổi được từ 0° ữ 120° thực tế là (-10° ữ 110°), như vậy không cần thay đổi vị trí đấu dây mà ta vẫn có góc mong muốn, nhưng khi đó khó tạo vì dòng trong mạch tạo pha bị lớn nên tốt nhất vẫn dùng phương pháp thay đổi

đầu đấu dây

- Sử dụng được với lưới điện công nghiệp 220V - 380V

UA và OS

UA và OS

Góc ϕ được tạo nên bởi vécto Tuỳ theo vị trígiữa mà ta có góc theo ý muốn Mặt khác, lợidụng trong cùng một pha UA và IA chậm pha hoặc vượttrước từ 00 ữ 100

A

S

CB

A

S

BC

ϕ