KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG: CHƯƠNG 6: ĐO CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG

CHƯƠNG 6.1 ĐO CÔNG SUẤT : I Quan hệ phép đo công suất : Khi có dòng điện điện áp đặt lên tải hay mạch điện với thành phần : Z = R2 + X2 Z X  R U 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 Tam giaùc 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 X R S Q  P Tam giác công suất S P Q Q = = = = P2 + Q2 S.cos S.sin P.tg Đo công suất tác dụng : a, Phương pháp đo gián tiếp : Sử dụng trực tiếp phương pháp đo U,I,R,cos để suy P *Phương pháp dùng vôn mét : Mắc vôn mét hình vẽ V2 R A V3 V3  1  V1 taûi I iản đồ vectơ điện áp dòng điện V1 V2 Mạch đo công suất tải xoay chiều V22 = V21 + V23 – 2.V1.V3.cos Công suất Cos = V22 – (V21 + V23) / 2.V1.V3 cuûa P = taûi V I.cos V2.Cos = V3.Co - V1 (V3.Co - V1)/V2 P 2= V I I.(V – V – Cos = (V3.Co - V1)/V2 P2= b, Phương pháp đo trực tiếp : Dụng cụ đo trực tiếp công suất tác dụng W.mét W.mét chế tạo từ thị điện động Cuộn động I2 Cấu tạo : - Cuộn tónh: Quấn vòng với tiết lớn,được chế tạo với dòng điện định mức: – – 10 A mắc nối tiếp với tải.( cuộn dòng điện ) - Cuộn động: Cuộn tónh I1 I R Tải P Quấn nhiều vòng với tiết diện nhỏ,được mắc nối tiếp với điện trở RP có gía trị tương đối lớn chế tạo với điện áp định mức 120 * Nguyên lý :– 240 – 440 V mắc song song với tải ( cuộn điện áp ) - Mạch chiều: I1 = I I2 = U/(r2+Rp)  = SI.I1.I2 = SI.U.I./ (r2+Rp) - Mạch xoay chiều: I1 I1 = I I I2 = U/ (r2+Rp) +x= U/(r2+Rp) 2 I2 I2  = SI.I1.I2.cos(I1,I= 2) SI.U.I.cos(I1,I2)/  = S U.I.cos (r2+Rp) P U  U I I1 Đồ thị véc tơ  = SP.Pchỉ thị khắc độ theo công suất cần đo Thang đo của * 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:  - Thang đo W có độ chia không ghi trị số - Trước đo phải xác định số m Iđm đọc W/vạch W.mét CW =   đm đm Trong : Công suất W.mét PW = CW. - m,Iđm: Điện áp dòng điện sừ dụng giới hạn đo -  đm : số vạch chia thang đo (W)  : số vạch đo - Nếu W.mét nối qua BI,BU công suất tải xác định P = Kiđm.Km.PW (W) W 120 V 240 V I U 1A 1,2 2,4 10 A 12 24 10A 1A * 10 240 V 120V * c, Đo công suất W.mét cặp nhiệt : * Sơ đồ :-Biến dòng dùng BI để tạo dòng điện ii tỷ lệ với I BI I U BU iu iu ii + e1 - - e2 + R2 R1 ii = ki.It ii -Biến điện áp BU dùng tạiện dòng e1 = k.(ii + Dòng để đốt nóng R1 -để điện iu tỷ(lệ ei2u)= k.(ii - iu)2 tổng ii+iu) U điện E = e –để e = k.(inóng + i )2 R - k.(i Dòng đốt - i ) -với i = k U i u i u = u Era u k.4.i hieäu ( ii- i.i iuu)= k.U.I.cos = k.P Dòng điện chạy Im = = = Thang đo thị khắc theo qua thị: K.P/Rđộ KP.P Era/R m m công suất tác W.Mét cặp nhiệt có dụng thể cần làmđoviệc với tín hiệu có tần số cao dạng TẢI d, Đo công suất mạch ba pha : * Mạch ba pha đối xứng : A PW = UA.IA.cos(UA,IA) = PA A PW2 = UBC.IC.cos(UBC,IC) = Ud.Id.cos(300+) PW1+PW2 = Ud.Id.cos P = PW1 + PW2 * * W1 B PW1 = UBA.IA.cos(UBA,IA) = Ud.Id.cos(300-) C T Ả I B C O - Mạch ba pha bốn dây: Dùng W.mét - Mạch ba pha ba dây: Dùng W.mét * * W * W2 P = 3.PW T AÛ I UA UBA 30 IA  * UBC IC Ub  IB Đồ thị véc tơ sở phương pháp đo người ta chế mét ba pha phần tử gồm W.mét ù Mq tổng hợp trục 30 UC * Mạch ba pha không đối xứng : Dùng ba W.mét nối theo sơ đồ UA IA A IB A B * * W2 C B C Đồ thị véc tơ PW1 = UA.IA.cos(UA,IA) = U PA A.IA.cos A = PW2 = UB.I B.cos(UB,IB) = U PB B = P B.IB.cos = U I cos(U ,I ) = W3 C C UC.IC.cos C = PC * * W3 O UC IC UB * * W1 C C P = PW1 + PW2 + PW3 Trên sở phương pháp đo người ta chế tạo W.mét ba pha phần tử gồm W.mét pha có Sơ đồ T Ả I e, 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 ông suất tải xác định phía không nối đất P = Kiđm.Km.PW * Hệ thống ba pha : Sử dụng W.mét pha (hoặc W.mét pha) + 3BI + 3BU P = Ki.Ku.PW P = Ki.Ku.(PW1+PW2+PW3) Vẽ Bài tập Chú ý : Phần tử có điện áp pha có dòng điện pha Đo công suất phản kháng : a, Phương pháp đo gián tiếp : Sử dụng trực tiếp phương pháp đo U,I,X, để suy Q Phương pháp đo trực tiếp : Dụng cụ đo trực tiếp công suất phản kháng W.mét phản kháng, chế tạo từ thị 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 trị tương đối lớn U guyên lý : Ở mạch xoay chiều I1 = I I1 I  I I1 I2 = U/ r22+(xL+x2)2= U/(x2+xL) I2 chậm pha với U góc 90 I2 Đồ thị véc tơ  = SI.I1.I2.cos(I1,I2)/(xL+x2) = SI.I1.I2.cos(900-)/ (xL+x2)  = SI.U.I.sin/  = SQ.Q = SQ.U.I.sin (x2+XL) Thang đo của thị 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: ng 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 IA Ud.Id.sin  900 PW UBC UB UC Đồ thị véc tơ _ Dùng hai W.mét nối theo sơ ñoà : UA UBA 300  UBC IC 30 IA  UC IB UB Đồ thị véc tơ PW1 = UBA.IA.cos(UBA,IA) = U I cos(30 +) d d PW2 = UBC.IC.cos(U BC,IC) = Ud.Id.cos(300-) (PW1 - PW2) = PW1 - PW2 = Ud.Id.sin Ud.Id.sin Q= PW2) (PW1 - * Mạch ba pha không đối xứng : Dùng ba W.meùt U A UCA  IB UB IA UBC  IC UC UAB Đồ thị véc tơ PW1 = UBC.IA.cos(UBC,IA) = Ud.Id= cos(90 -  AA) = Ud.Id.sin Uf.If.sin A = PW2 =.QUACA.IB.cos(UCA,IB) = Ud.Id= cos(90 -  BB) = Ud.Id.sin Uf.If.sin B = PW3 =.QUBAB.IB.cos(UAB,IC) = Ud.Id= cos(90 -  C) = Ud.Id.sin Uf.If.sin C = C 1C Q Q= (PW1 + PW2 +  Bài tập 5.2 ĐO ĐIỆN NĂNG : Quan hệ phép đo : Điện tải hay mạch điện xác định : 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.Được chế tạo với điện áp định mức: 120V,240V,440V - Cuộn dòng điện quấn dây với tiết diện lớn số vòng nhỏ mắc nối tiếp với tải Được chế tạo với dòng điện định mức: 5A,10A,50A U * Nguyên I lý I _ Khi: có dòng điện chạy qua  tải qua cuộn dòng  sinh từ thông I IU    xuyên qua đóa nhôm tỷ lệ IL  với I : U  I = ki.I _ Khi đặt điện áp U vào -  góc lệch pha U, cuộn điện áp, dòng IU sẽ-  góc lệch pha  U _ Các từ thông sinh từ thông U -  góc lệch pha I, - là góc lệch pha U cảm ứng đóa nhôm xuyên qua đóa nhôm tỷ lệ e1,elà Vì đóa nhôm mạch điện kín nên sinh với USĐĐ dòng điện U = ku.Ucảm ứng Icư1,Icư2 chạy đóa nhôm _ Dòng Icư1 I tác dụng với U tạo ra: Mq1 = k1. U.Icư1.sin _ Dòng Icư2 U tác dụng với I tạo ra: Mq2 = I L U ô men quay tác dụng lên đóa nhôm : Mq = Mq1 + Mq2 = k.f.fU.fI.sin = U.I.sin Vớik.f.k :  lệch pha U, I i.kugóc Nếu thực  – /2 = 900  = /2 -  Mq = k.U.I.sin(90 – ) = k.U.I.cos = Kp.Pdụng Mq, đóa nhôm quay từ _ Dưới tác trường NCVC xuyên qua đóa nhômtạo mô men cản MC tỷ lệ với tốc độ quay đóa nhôm : MC = Kc.n _ Dưới tác dụng MCn, đóa Kpcủa P = M Kcq.n = Kpnhôm P/Kc =sẽ KA.P quay M = M Ta có : _ Đếm số vòng quay qcủaCđóa 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 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 Loại gián tiếp Loại trực tiếp 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 số 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 Bài tập ểm tra hiệu chỉnh công tơ : Để công tơ xác, trước sử dụng người ta phải kiểm tra, hiệu chỉnh công tơ kẹp chì Sơ đồ mạch kiểm tra công tơ : ều chỉnh tượng tự quay công tơ: U=U - Đặtnày - Lúc W.mét không công tở phải đứng yên đm công tượng tự quay công tơ Itơ = quay - Nguyên nhân: Khi chế tạo mômen bù ban đầu bao lớn mômen ma sát Nếu mômen lớn x hiện tượng tự quay -Điều chỉnh: Điều chỉnh mẩu từ trục công tơ tức tăng mômen hãm,giảm mômen bù đóa nhôm đư Điều chỉnh góc  = – = /2 = 90o: Điều chỉnh góc lệch pha  = /2, tức cos = Đóa nhôm phải đư - Đặt U = U Điều chỉnh đm cho góc  = /2 = 90o ta phải điều chỉnh góc  hay tư I = Iđm u cách điều chỉnh phận phân nhánh từ cuộn đ ều chỉnh góc  hay từ thông  i cách điều chỉnh vòng n ûa cuộn dòng ều chỉnh số công tơ: - Đặt U = UN I = IN - PN = UN.IN - Điều chỉnh  cho cos = tức  = - Đếm thời gian quay t công tơ (bằng đồng hồ bấm giây) - Đếm số vòng quay công tơ N khoảng thời gian t N N KA = = - Tính số công thức : Ptơ theo t U I công t N N N - Nếu KA khác với KA ghi công tơ phải điều chỉnh v Nam châm vónh cửu để tăng giảm Mc KA đ mức Hằng số ghi mặt công tơ Ví dụ : Trên mặt công tơ có ghi 1Kwh / 600 vòng Điều có KA = 600 vòng/Kwh b Công tơ điện tử : * Sơ đồ : I U CĐ1 CĐ2 U1=K1 I U2 =K2.U X CĐ-U/f Đếm Chỉ thị U3=K3 P * Nguyên lý : _ 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 thị số Số cấu thị số tỉ lệ với điện N = C.A khoảng thời gian cần đo lượng A B C  V * * W * * Wh A ... Bài tập 5.2 ĐO ĐIỆN NĂNG : Quan hệ phép đo : Điện tải hay mạch điện xác định : 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...6.1 ĐO CÔNG SUẤT : I Quan hệ phép đo công suất : Khi có dòng điện điện áp đặt lên tải hay mạch điện với thành phần : Z = R2 + X2 Z X  R U Trong : - R : Điện trở mạch - X : Điện kháng... pha có dòng điện pha Đo công suất phản kháng : a, Phương pháp đo gián tiếp : Sử dụng trực tiếp phương pháp đo U,I,X, để suy Q Phương pháp đo trực tiếp : Dụng cụ đo trực tiếp công suất phản kháng