6. Bố cục luận văn
1.4.5 Các phương pháp ựo lường, ựánh giá ựược sử dụng trong kiểm
và quản lý năng lượng
1.4.5.1 đo ựiện áp
1. Dụng cụ ựo
Dụng cụ ựo ựiện áp là Volmeter hay Vôn kế. 2. Phương pháp ựo
a. đo ựiện áp một chiều
Sơ ựồ ựo ựược trình bày trên Hình 1.2. Voltmeter ựược mắc song song với ựiện áp cần ựo. Với ựiện áp thấp, có thể dùng Voltmeter ựo trực tiếp còn khi ựiện áp cao, buộc phải sử dụng cách ựo gián tiếp bằng cách mắc thêm ựiện trở phụ vào mạch ựo nối tiếp với Voltmeter. Với cách ựo gián tiếp, ựiện áp thực cần ựo phải quy ựổi theo ựiện trở của Volmeter và ựiện trở phụ mắc vào mạch ựo. Tời I U + _ V_ _ Tời I U + _ V_ _ RF a) b)
Hình 1-3: Sơ ựồ ựo ựiện áp một chiều
a) đo trực tiếp b) đo gián tiếp
b. đo ựiện áp xoay chiều
Sơ ựồ ựo ựược trình bày trên Hình 1.3. Voltmeter ựược mắc song song với ựiện áp cần ựo. Với ựiện áp thấp, có thể dùng Voltmeter ựo trực tiếp (a) còn khi ựiện áp cao, phải sử dụng cách ựo gián tiếp (b) bằng cách ựo ựiện áp thấp qua cuộn thứ cấp của máy biến ựiện áp (Máy biến áp ựo lường). Thông
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 32
thường ựiện áp chuẩn trên cuộn thứ cấp của máy biến ựiện áp là 100V. Khi ựo phải tắnh quy ựổi bằng cách nhân với hệ số biến áp. đối với các loại ựồng hồ ựo gắn trực tiếp trên các tủ ựiện hoặc panel, người ta ựã chia ựộ theo tỷ số biến áp và ghi trực tiếp trên ựồng hồ. Vắ dụ trên ựồng hồ ghi thang ựo 35kV song thực tế chỉ 100V là ựồng hồ ựã chỉ hết thang ựo.
U~ U V Tời ~ ~ I~ Tời I U V ~
MBA đo lường
Hình 1-4: Sơ ựồ ựo ựiện áp xoay chiều
a) đo trực tiếp b) đo gián tiếp
1.4.5.2 đo dòng ựiện
1. Dụng cụ ựo
Dụng cụ ựo dòng ựiện là Ammeter hay Ampe kế. 2. Phương pháp ựo
a. đo dòng ựiện một chiều
+ đo trực tiếp: Ammeter ựược nối nối tiếp với phụ tải có dòng ựiện cần ựo tương tự như ựo dòng ựiện xoay chiều. Thông thường người ta thường ựo trực tiếp khi dòng ựiện < 10A. Một số ựồng hồ ựược thiết kế ựo dòng ựiện lớn hơn song thực chất ựã ựược tổ hợp biến dòng nhỏ và ựồng hồ ựo chung một vỏ.
+ đo gián tiếp : Với dòng ựiện lớn ( >5A) người ta thường ựo gián tiếp thông qua một ựiện trở mắc song song thường gọi là shunt. Shunt thường ựược chế tạo sao cho khi có dòng ựiện ựịnh mức ựi qua ựiện trở này thì ựiện
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 33
áp rơi trên ựó là 60 hặc 75mV. đồng hồ Ammeter lúc này ựóng vai trò như một ựông hồ mV và ựo ựiện áp rơi trên ựiện trở shunt ựó.
A Tời I U + _ + _ A Tời I U + _ + _ _ _ Shunt
Hình 1-5: Sơ ựồ ựo dòng ựiện một chiều
a) đo trực tiếp b) đo gián tiếp
b. đo dòng ựiện xoay chiều
+ đo trực tiếp : Tương tự như dòng ựiện một chiều, với dòng ựiện < 5A người ta thường ựo trực tiếp. Một số trường hợp ngoại lệ có thể ựo dòng trực tiếp cao hơn song cũng là cách ựo gián tiếp mà thiết bị biến ựổi và ựồng hồ ựược gắn chung một vỏ. Với cách ựo này, ựồng hồ ựo cũng ựược mắc nối tiếp với mạch ựiện cần ựo dòng ựiện.
+ đo gián tiếp : để ựo dòng ựiện lớn, người ta mắc ựồng hồ ựo (thường chuẩn 5A) vào mạch nhị thứ của máy biến dòng ựiện. Máy này sẽ biến ựổi dòng ựiện cần ựo xuống giá trị ≤ 5A ựể ựồng hồ hiển thị. Dòng ựiện thực tế cần ựo sẽ ựược tắnh bằng tắch của dòng ựiện ựo ựược và tỷ số biến dòng. Ký hiệu của biến dòng ựược biểu thị như hình 1.5. Biến dòng thường ựược ký hiệu bằng chữ TI, BI hoặc CT (current transform).
A Tời I U _ A Tời U ~ ~ ~ Biạn dưng TI ~ ~ I~
Hình 1-6: Sơ ựồ ựo dòng ựiện xoay chiều
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 34
Trong Kiểm toán năng lượng, khi không cần tới ựộ chắnh xác quá cao như trong thắ nghiệm, người ta có thể sử dụng loại ựồng hồ ựo dòng ựiện gián tiếp kiểu kìm thường gọi là: ỢAmpe kìmỢ. Thực tế kìm chắnh là mạch từ của một máy biến dòng mà cuộn dây sơ cấp chắnh là ựường dây dẫn dòng ựiện cần ựo còn mạch nhị thứ ựược quấn với các số vòng dây khác nhau theo nhiều tỷ số biến ựổi. Giá trị dòng ựo ựược ựọc trực tiếp trên thang chia ựộ của ựồng hồ. để thuận tiện cho việc sử dụng, ngoài chức năng chắnh là ựo dòng ựiện, trên ựồng hồ này còn thiết kế cả thang ựo ựiện áp và ựiện trở.
1.4.5.3 đo công suất
đối với mạch ựiện một chiều, công suất ựược tắnh bằng tắch của trị số dòng ựiện và ựiện áp. Vì vậy người ta không chế tạo dụng cụ ựo công suất của mạch ựiện một chiều.
Với mạch ựiện xoay chiều, công suất ựược phân ra làm 3 loại : + Công suất tác dụng tắnh theo công thức sau: P = UIcosϕ
+ Công suất phản kháng tắnh theo công thức : Q = UIsinϕ
+ Công suất biểu kiến hay công suất toàn phần : S = UI = P2+Q2
Trong ựó ϕ là góc lệch pha giữa ựiện áp và dòng ựiện và phụ thuộc vào tắnh chất của tải.
để ựo công suất, người ta chủ yếu ựo công suất tác dụng bằng dụng cụ ựo gọi là Wattmeter. Công suất phản kháng cũng ựược ựo bằng dụng cụ ựo riêng tuy nhiên không phổ biến, còn công suất biểu kiến hoàn toàn có thể tắnh ựược thông qua trị số của ựiện áp và dòng ựiện.
Về cấu tạo, Wattmeter gồm có 2 cuộn dây là cuộn dòng và cuộn áp. Cuộn dòng ựiện khi ựo thường mắc nối tiếp với mạch ựiện hoặc mắc trong mạch nhị thứ của máy biến dòng ựiện, còn cuộn ựiện áp ựược mắc song song với nguồn cung cấp hoặc mắc gián tiếp trên mạch nhị thứ của máy biến áp ựo lường BU.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 35
1. Phương pháp ựo:
a. đo trực tiếp
Thông thường , dòng ựiện tối ựa mà wattmeter chịu ựược là 5A và ựiện áp là 600V.
Giá trị ựo ựược tắnh toán thông qua thang ựiện áp và dòng ựiện rồi chia ựều cho số vạch chia trên toàn bộ thang ựo của dụng cụ ựo.
đối với Wattmeter chỉ thị số thì số liệu ựo có thể ựọc trực tiếp trên màn hình hiển thị.
b. đo gián tiếp
Phần lớn trong mạch ựiện thường ựo gián tiếp. Có thể chỉ ựo gián tiếp dòng ựiện hoặc ựiện áp hoặc cả dòng và áp. Giá trị ựo ựược tắnh như ở mạch ựo trực tiếp và nhân với hệ số biến ựổi dòng ựiện và ựiện áp (nếu có).
2. đo công suất mạch 3 pha
Trên ựây ựã trình bày phương pháp ựo công suất tác dụng sử dụng Wattmeter trong mạch ựiện xoay chiều 1 pha. Trong công nghiệp, ựiện 3 pha ựược sử dụng phổ biến. Các thiết bị sử dụng ựiện 3 pha cũng chiếm tỷ lệ rất cao, do ựó việc ựo công suất mạch 3 pha trong quá trình KTNL là vấn ựề cần thiết. Thực chất của mạch 3 pha là 3 mạch 1 pha ghép lại, do ựó ta cũng có thể ựo công suất từng pha theo các phương pháp ựã nêu ở trên và cộng số học với nhau ta cũng có thể có ựược kết quả. Trường hợp mạch 3 pha là ựối xứng thì chỉ cần ựo công suất 1 pha rồi nhân kết quả với 3 là ựược. Tuy nhiên, trong thực tế do tắnh ựa dạng của phụ tải nên việc ựối xứng hoàn toàn trong lưới ựiện 3 pha là rất khó khăn. Người ta cũng ựưa ra 2 phương pháp sau ựây ựể ựo công suất mạch 3 pha.
a. Phương pháp 3 Wattmeter: Phương pháp này thường chỉ áp dụng cho mạch ựiện 3 pha có dây trung tắnh. Thực chất là phương pháp ựo công suất từng pha rồi cộng kết quả lại. Phương pháp này dễ thực hiện song tốn dụng cụ
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 36
ựo nhất là khi ựo gián tiếp.
Hình 1-7: Sơ ựồ ựo công suất bằng 3 Wattmeter
b. Phương pháp 2 Wattmeter:
Là phương pháp ựược sử dụng phổ biến ựể ựo công suất mạch 3 pha. Sơ ựồ ựo ựược thể hiện trên Hình 1.7. Công suất toàn mạch ựược tắnh bằng tổng ựại số của số chỉ 2 Wattmeter: P = P1 + P2
Hình 1-8: Sơ ựồ ựo công suất bằng 2 Wattmeter
I~ * * Wattmeter I~ * * Wattmeter I~ * * Wattmeter Tờ i 3 p h a A B C N I~ * * Wattmeter I~ I~ * * Wattmeter Tời 3 pha A B C P 1 P 2
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 37
1.4.5.4 đo ựiện năng tiêu thụ
Công tơ ựiện dùng ựể ựo lượng ựiện tiêu thụ, thường bằng ampe giờ, kilô ampe giờẦ (công tơ số lượng), hoặc năng lượng tiêu thụ bằng oát giờ, ki lô oát giờ, ki lô vôn ampe giờ (công tơ năng lượng có khi gọi là công tơ công suất). Khi cường ựộ không thay ựổi, công tơ số lượng có thể ựược ựo bằng oát giờ hoặc một trong các bội số oát giờ. Người ta phân biệt các công tơ ựiện một chiều và công tơ ựiện xoay chiều.
Người ta phân biệt chủ yếu các loại công tơ sau:
a. Công tơ ựộng
Các công tơ này gồm chủ yếu một hoặc nhiều cuộn cảm, một chất cảm ứng quay với tốc ựộ tỷ lệ thuận với số lượng ựiện hoặc năng lượng tiêu thụ, một cơ cấu kim, kim chỉ báo theo cuộn hoặc cả hai kết hợp.
Công tơ ựộng thường ựược hãm, tức là chất cảm ứng ựược gắn vào một phanh ựĩa quay giữa hai cực của một hoặc nhiều nam châm trong ựó tạo ra dòng ựiện xoáy và sinh ra mômen quay.
b. Công tơ tĩnh.
Các công tơ này gồm chủ yếu những bán tổ hợp ựiện tử như các cụm chỉ bội số, chỉ lượng số và một thành phần chỉ báo. Trong các bán tổ hợp ựó, nó phát ra một dòng ựiện hay ựiện áp có giá trị tỷ lệ thuận với số lượng năng lượng ựược ựo (tiêu thụ). Thành phần chỉ báo có thể bằng cơ khắ hoặc ựiện tử.
Người ta phân biệt các loại công tơ tĩnh như sau: - Công tơ trả trước;
- Công tơ nhiều biểu giá (giá tiêu thụ năng lượng ựiện theo hai hoặc nhiều biểu giá khác nhau);
- Công tơ cực ựại (chỉ giá trị cực ựại ựạt ựược bởi công suất trung bình trong một thời gian nhất ựịnh);
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 38
- Công tơ vượt mức (công tơ trần chỉ rõ thêm tổng năng lượng tiêu thụ); - Công tơ xung;
- Công tơ phản lực; - Công tơ chứng minh;
- Công tơ dòng một chiều (vêta giờ kế, ampe giờ kế, oát giờ kế);
- Công tơ xung ựầu vào ựể ựấu với các công tơ xung, có một thành phần chỉ báo tiêu thụ và một cơ cấu tổng hợp hoặc cực ựại (chỉ hoặc ghi) hoặc vượt mức ...;
- Công tơ kiểm ựịnh dùng ựể kiểm tra và kiểm ựịnh các công tơ khác.
1.4.5.5 đồng hồ vạn năng
đây là một loại thiết bị ựo thông dụng với ựộ chắnh xác không cao song hết sức tiện lợi trong quá trình lắp ựặt, sửa chữa, kiểm tra các thiết bị ựiện và trong quá trình KTNL. Trên ựồng hồ này ựược thiết kế sao cho có thể ựo ựược ựiện áp và dòng ựiện cả một chiều và xoay chiều, ựo ựược ựiện trở của vật dẫn với trị số lớn và rất hiệu quả trong việc tìm chỗ ựứt hoặc tiếp xúc không tốt trong các mối nối. Tuy nhiên với loại thiết bị này, ựiện áp ựo giới hạn thường nhỏ hơn 1000V và dòng ựiện ựo ựược thường nhỏ hơn 5A, thông thường chỉ ựo dòng ựiện cỡ vài trăm mA. Giá trị ựiện trở ựo ựược thường lớn hơn 1Ω.
đặc ựiểm của loại ựồng hồ này là có thể ựo ựược nhiều thông số của mạch ựiện song với ựộ chắnh xác không cao (> 2,5). Do có nhiều thang ựo với các ựại lượng và giá trị tới hạn khác nhau nên khi sử dụng thiết bị ựo, người sử dụng phải có trình ựộ chuyên môn và ựặc biệt là không ựược ựể nhầm lẫn thang ựo sẽ dẫn tới hư hỏng thiết bị ựo.