CHUONG 5 ĐO CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG

CHƯƠNG : ĐO CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG I Mạng pha quan hệ phép đo công suất II Đo công suất mạch chiều DC : Phương pháp dùng Volt kế Ampe kế Phương pháp dùng Watt kế III Đo công suất tác dụng mạch xoay chiều pha Dùng phương pháp gián tiếp Dùng Watt kế điện động IV Đo công suất tác dụng mạch xoay chiều ba pha Mạch đối xứng Mạch pha không đối xứng Đo công suất hệ thống cung cấp điện V Đo công suất phản kháng : Mạch pha Mạch ba pha VI Đo điện : Mạch pha Mạch ba pha I Mạng pha quan hệ phép đo công suất : Mạng pha : có cách kết nối : – tam giác Mạng pha kết nối hình sao: Kết nối hình U d  3U p Vect điện áp mạng pha hình Id  I p Mạng pha kết nối hình tam giác Sơ đồ vectơ mạng kết nối hình tam giác Ud  U p I d  3I p Quan hệ phép đo công suất : Khi có dòng điện điện áp đặt lên tải hay mạch điện với thành phần : X Z X U Z  R2  X Trong : - R : Điện trở mạch - X : Điện kháng mạch - U : Điện áp mạch - I : Dòng điện mạch R = Z.cos X = Z.sin X = R.tg  R I R Tam giác tổng trơ’ Công suất tải hay mạch điện gồm : •_ Công suất tác dụng: • P = I2.R = U.I.Cos (W, kW) •_ Công suất phản kháng: • Q = I2.X = U.I.Sin (VAr, kVAr) •_ Công suất biểu kiến: • S = U.I (VA, kVA) S  P2  Q2 S Q  P Tam giác công suất P = S.cos Q = S.sin Q = P.tg II ĐO CÔNG SUẤT TRONG MẠCH MỘT CHIỀU DC : Dùng vôn kế ampe kế : •P = U.I •Do dùng vôn kế ampe kế để đo công suất •Có hai cách mắc : mắc trước mắc sau Dùng oát kế điện động : xem phần đo công suất mạch xoay chiều pha III ĐO CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG MẠCH XOAY CHIỀU PHA : Phương pháp gián tiếp : a Dùng thiết bò đo U, I, R, cos để suy P b Dùng vôn kế ampe kế : Mạch đo mắc hình 5.1a Trong trường hợp có vôn-kế xoay chiều phải dùng hai khóa đổi vò trí, S S’ Khóa S S/ vò trí 1’ vôn-kế cho trò số V1, điện áp Hình 5.1 a) Mạch đo công suất tải xoay chiều pha với dòng điện b) Giản đồ vectơ điện áp dòng điện Khi khóa S, S’ vò trí 2, 2’ vôn-kế thò V2, điện áp lệch pha với dòng điện qua tải góc  Khi khóa S, S’ vò trí 2’ vôn-kế thò V3, góc lệch pha so với dòng điện 1 Theo giản đồ vectơ hình 5.1b V32  V12  V22 cos 2  cos(   )   cos    2V1V2 Cos  xác đònh theo công thức : Công suất tải : V32  V22  V12 cos   2V1V2 V32  V22  V12 PL  V2 I cos   I 2V1 2.Dùng Watt kế điện động : Dụng cụ đo trực tiếp công suất tác dụng W.mét W.mét chế tạo từ thò điện động I2 * Cấu tạo : - Cuộn tónh: Quấn vòng với tiết lớn,được chế tạo với dòng điện đònh mức: – – 10 A mắc nối tiếp với tải.( cuộn dòng điện ) Cuộn động Cuộn tónh I1 Rp Tải - Cuộn động: Quấn nhiều vòng với tiết diện nhỏ,được mắc nối tiếp với điện trở RP có gía trò tương đối lớn mắc song song với tải Được chế tạo với điện áp đònh mức 120 – 240 – 440 V, ( cuộn điện áp ) * Nguyên lý : - Mạch chiều: I1 = I I2 = U/(r2+Rp)  = SI.I1.I2 = SI.U.I./(r2+Rp) = SP.P - Mạch xoay chiều: I1 = I I1 a = SI.I1.I2.cos(I1,I2)  = SP.U.I.cos I2 I I2 = U/ (r2+Rp)2+x22 = U/(r2+Rp) U I2  U = SI.U.I.cos(I1,I2)/(r2+Rp) I I1 Đồ thò véc tơ  = SP.P Thang đo của thò khắc độ theo công suất cần đo * Chú ý sử dụng : - Các cuộn dây W.mét có cực tính( thường đánh dấu *).Khi đo nối đầu có cực tính với nhau, W ngược đổi cực tính hai cuộn dây * * P * * W Ký hiệu: a - Thang đo W có độ chia không ghi trò số - Trước đo phải xác đònh số đọc W.mét m.Iđm CW = đm W/vạch Công suất W.mét PW = C W  (W) m Trong : - m,Iđm: Điện áp dòng điện sử dụng giới hạn đo - đm : số vạch chia thang đo  : số vạch đo - Nếu W.mét nối qua BI,BU công suất tải xác đònh P = Kiđm.Km.PW (W) I U 120 V 240 V 1A 1,2 2,4 10 A 12 24 W 10A 1A * 100 240V 120V * III ĐO CÔNG SUẤT TRONG MẠCH XOAY CHIỀU PHA Mạch ba pha đối xứng : * A * W - Mạch ba pha bốn dây: T B Dùng W.mét Ả P = 3.PW C PW = UA.IA.cos(UA,IA) = PA I O - Mạch ba pha ba dây: Dùng W.mét (tải cảm) A PW1 = = PW2 = = UAB.IA.cos(UAB,IA) Ud.Id.cos(300+) UCB.IC.cos(UCB,IC) Ud.Id.cos(300-) * * W1 B C UAB * W2 T Ả I P = PW1 + PW2 Trên sở phương pháp đo người ta chế Tạo W.mét ba pha phần tử gồm W.mét pha có Mq tổng hợp trục UA 300  IA UCB IC  UC IB Đồ thò véc tơ U Mạch ba pha không đối xứng : Dùng ba W.mét nối theo sơ đồ UA IA A IB UB B A * * W1 B C C UC IC * * W2 * * W3 O Đồ thò véc tơ Sơ đồ PW1 = UA.IA.cos(UA,IA) = UA.IA.cos  A = PA PW2 = UB.IB.cos(UB,IB) = UB.IB.cos  B = PB PW3 = UC.IC.cos(UC,IC) = UC.IC.cos  C = PC P = PW1 + PW2 + PW3 Trên sở phương pháp đo người ta chế tạo W.mét ba pha phần tử gồm W.mét pha có Mq tổng hợp trục T Ả I Đo công suất hệ thống cung cấp điện : * Hệ thống pha : Sử dụng W.mét +1BI+ 1BU mắc theo sơ đồ Chú ý : - Các đầu dây có cực tính BI,BU,W,được nối với nối đất - Cầu chì CC1 nối dây pha - Cầu chì CC2 nối phía không nối đất Công suất tải xác đònh P = Kiđm.Km.PW * Hệ thống ba pha : Sử dụng W.mét pha (hoặc W.mét pha) + 3BI + 3BU Chú ý : P = Ki.Ku.PW P = Ki.Ku.(PW1+PW2+PW3) Phần tử có điện áp pha có dòng điện pha IV ĐO CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG : Mạch xoay chiều pha: a, Phương pháp đo gián tiếp : Sử dụng trực tiếp phương pháp đo U,I,X, để suy Q b, Phương pháp đo trực tiếp : Dụng cụ đo trực tiếp công suất phản kháng W.mét phản kháng, chế tạo từ thò điện động * Cấu tạo : _ W.mét phản kháng có cấu tạo tương tự W.mét tác dụng _ Nhưng cuộn dây phần động mắc nối tiếp với cuộn cảm có giá trò tương đối lớn U •Nguyên lý : Ở mạch xoay chiều I1 = I I1 I2 = U/ r22+(xL+x2)2 I  = U/(x2+xL) I2 chậm pha với U góc 900 I I1 I2 Đồ thò 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.sin  = SQ.Q Thang đo của thò khắc độ theo công suất phản kháng cần đo * Chú ý sử dụng : _ W.mét phản kháng có ý sử dụng W.mét tác dụng _ Các sơ đồ công suất phản kháng W.mét phản kháng mạch điện xoay chiều pha ba pha tương tự sơ đồ đo công suất tác dụng W.mét tác dụng * * Q * * Var Ký hiệu: 2.Đo công suất phản kháng W.mét tác dụng : Bằng cách mắc cuộn dây W.mét tác dụng,người ta đo công suất phản PP sử dụng mạch điện xoay chiều ba pha * Mạch ba pha xứng : _ Dùng W.mét nối theo sơ đồ PW = UBC.IA.cos(UBC,IA) PW = Ud.Id.cos(90-) PW = Ud.Id.sin PW = Q = UA Ud.Id.sin IA  PW 900 UBC UB UC Đồ thò véc tơ _ Dùng hai W.mét nối theo sơ đồ : UAB UA 300  IA UCB IC  UC IB UB Đồ thò véc tơ PW1 = UAB.IA.cos(UAB,IA) = Ud.Id.cos(300+) PW2 = UCB.IC.cos(UCB,IC) = Ud.Id.cos(300-) PW2 – PW1 = Ud.Id.sin (PW2 – PW1) = Ud.Id.sin Q= (PW2 – PW1) : tải mang tính cảm kháng Q= (PW1 – PW2) : tải mang tính dung kháng * Mạch ba pha không đối xứng : UAB A IC UC Dùng ba W.mét UA IA UBC C UCA PW1 = = PW2 = = PW3 = = B IB UB UBC.IA.cos(UBC,IA) = Ud.Id.cos(900 -  A) Ud.Id.sin A = Uf.If.sin  A = QA UCA.IB.cos(UCA,IB) = Ud.Id.cos(900 -  B) Ud.Id.sin  B = Uf.If.sin  B = QB UAB.IC.cos(UAB,IC) = Ud.Id.cos(900 -  C) Ud.Id.sin  C = Uf.If.sin  C = QC Q = (PW1 + PW2 + PW3) V ĐO ĐIỆN NĂNG : Quan hệ phép đo : Điện tải hay mạch điện xác đònh : A = P.t (Kwh) Công tơ đo điện : a Công tơ pha : * Cấu tạo : 1.Mạch từ cuộn điện áp 2.Mạch từ cuộn dòng điện 3.Đóa nhôm 4.Nam chân vónh cửu 5.Bộ đếm - Cuộn điện áp quấn dây với tiết diện nhỏ số vòng lớn mắc song song với tải - Cuộn dòng điện quấn dây với tiết diện lớn số vòng nhỏ mắc nối tiếp với tải U * Nguyên lý : I _ Khi có dòng điện chạy qua tải qua cuộn dòng sinh từ thông fI xuyên qua đóa nhôm tỷ lệ với I : IU fI = ki.I aU _ Khi đặt điện áp U vào cuộn điện áp, dòng IU sinh từ thông fU xuyên qua đóa nhôm tỷ lệ với U - j góc lệch pha U,I fU = ku.U - y góc lệch pha fU, fI - aI góc lệch pha I,fI _ Các từ thông cảm ứng - b góc lệch pha U,fU đóa nhôm SĐĐ e1,e2 Vì đóa nhôm mạch điện kín nên sinh dòng điện cảm ứng Icư1,Icư2 chạy đóa nhôm _ Dòng Icư1 fI tác dụng với fU tạo ra: _ Dòng Icư2 fU tác dụng với fI tạo ra: Mq1 = k1.fU.Icư1.siny Mq2 = k2.fI.Icư2.siny _ Mô men quay tác dụng lên đóa nhôm : Mq = Mq1 + Mq2 = k.f.fU.fI.siny = k.f.ki.ku.U.I.siny Với : y góc lệch pha fU, fI Nếu thực b – p/2 = 900 y = p/2 - j Mq = k.U.I.sin(90 – j) = k.U.I.cosj = Kp.P _ Dưới tác dụng Mq, đóa nhôm quay từ trường NCVC xuyên qua đóa nhômtạo mô men cản MC tỷ lệ với tốc độ quay đóa nhôm : MC = Kc.n _ Dưới tác dụng Mq MC, đóa nhôm quay Mq = MC Ta có : Kp.P = Kc.n n = Kp.P/Kc = KA.P _ Đếm số vòng quay đóa nhôm khoảng thời gian : N = n.t = KA.P.t = KA.A _ N đếm đếm lại, với tỷ lệ kết cấu truyền động thích hợp, số đếm trực tiếp điện tiêu thụ b Công tơ ba pha : * Công tơ ba pha phần tử : _ Cấu tạo : Gồm hai công tơ pha có Mq tổng hợp trục quay Phần tử Trục Bộ đếm NCVC Phần tử * Công tơ ba pha phần tử : _ Cấu tạo : Gồm ba công tơ pha có Mq tổng hợp trục quay phần tử phần tử * Chú ý sử dụng : _ Mỗi công tơ gắn cho hộ tiêu thụ có niêm chì (công tơ trung tâm kiểm chuẩn kiểm tra) tức công tơ điều chỉnh Khi sử dụng tuyệt đối tránh làm biến dạng niêm chì _ Điện tiêu thụ hộ tiêu thụ tính: (thường tính tháng) A = A c - *Ac : Số công tơ cuối tháng * : Số công tơ đầu tháng _ Hằng số KA (vòng/KWh) ghi mặt công tơ cho biết số điện tiêu thụ tải 1KWh ứng với số vòng quay đóa nhôm _ Các sơ đồ đo điện mạch điện xoay chiều pha ba pha tương tự sơ đồ đo công suất tác dụng W.mét tác dụng b Công tơ điện tử : * Sơ đồ : I U * Nguyên lý : CĐ1 CĐ2 U1=K1I X U2 =K2.U CĐ-U/f Đếm Chỉ thò U3=K3.P _ Người ta biến đổi dòng điện I thành điện áp U1 tỉ lệ với U1 = K1.I _ Người ta biến đổi điện áp U thành điện áp U2 tỉ lệ với U2 = K2.U _ Qua nhân điện tử (nhân analog) ta nhận điện áp U3 tỉ lệ với công suất P U3 = K1.I.k2.U = k3.P Điện áp sau qua biến đổi điện áp – tần số (hoặc biến đổi A/D) Tiếp theo vào đếm thò số Số cấu thò số tỉ lệ với điện N = C.W khoảng thời gian cần đo lượng  ... PW2 + PW3) V ĐO ĐIỆN NĂNG : Quan hệ phép đo : Điện tải hay mạch điện xác đònh : A = P.t (Kwh) Công tơ đo điện : a Công tơ pha : * Cấu tạo : 1.Mạch từ cuộn điện áp 2.Mạch từ cuộn dòng điện 3.Đóa... đồ đo công suất tác dụng W.mét tác dụng * * Q * * Var Ký hiệu: 2 .Đo công suất phản kháng W.mét tác dụng : Bằng cách mắc cuộn dây W.mét tác dụng,người ta đo công suất phản PP sử dụng mạch điện. .. phép đo công suất : Khi có dòng điện điện áp đặt lên tải hay mạch điện với thành phần : X Z X U Z  R2  X Trong : - R : Điện trở mạch - X : Điện kháng mạch - U : Điện áp mạch - I : Dòng điện