Контрольные вопросы

1. Назначение ИТТ и ИТН.

2. Конструкция ИТТ и ИТН.

3. Классы точности ИТТ и ИТН.

4. Источники погрешности ИТТ и ИТН.

5. Режимы работы ИТТ и ИТН.

6. Правила включения ИТТ и ИТН.

7. Особенности конструкции шахтных ИТТ.

8. Что такое действительный и номинальный коэффициент трансформации, в чем их отличие?

9. Области применения ИТТ и ИТН на угольном предприятии.

10. Преимущества использования ИТТ и ИТН в шахте.

Литература:/1;2;3;4;13;27/

Лабораторная работа 11

Измерение мощности на постоянном и переменном токе, измерение

Цель работы: ознакомление с методами и средствами измерения активной и реактивной мощности в трехфазных электрических цепях и на постоянном токе. Изучить конструкцию и приобрести навыки практической работы с применяемыми для измерения мощности и энергии приборами и измерительными преобразователями.

Основные сведения

Мощность в цепи постоянного тока измеряют приборами магнитоэлектрической или электродинамической системы косвенным методом (амперметра-вольтметра) (рис. 11.1) или методом непосредственной оценки (электродинамическим ваттметром). При включении приборов по схемам (рис. 11.1, а, б) методическая погрешность определяется отношением мощности, потребляемой соответствующим прибором, к измеряемой Рх:

; ; , (11.1)

а) б)

Рис. 11.1. Схемы измерения активной мощности методом одного (а) и двух (б) ваттметром

Для уменьшения этой погрешности при измерении мощности необходимо вводить поправку на мощность, потребляемую приборами. От точности сопротивления величины Р_V и Р_А будет зависеть величина методической погрешности. Недостаток метода амперметра-вольтметра – необходимость одновременного отсчета показаний двух приборов и выполнения вычислений. Более удобен метод, предусматривающий прямое измерение мощности ваттметров при значениях тока и напряжения до 10 А и 600 В соответственно.

При этом необходимо учитывать значение сопротивления для уменьшения методической погрешности. Недостатком метода является узкий диапазон измерения (до 10А и 600), что значительно уступает диапазону измерения амперметром и вольтметром.

Измерение активной мощности в цепях переменного тока осуществляется включением одноэлементного ваттметра по схемам с использованием метода одного, двух или трех приборов. Если измеряемые ток и напряжение превышают указанные выше пределы, для расширения рабочего диапазона используют ИТТ и ИТН с заземленными вторичными обмотками. При включении ваттметра в трехфазную цепь переменного тока (метод одного прибора) его показание определится как (рис. 11.1, а):

, (11.2)

где U_AB и I_AB – действующие значения напряжения и тока нагрузки;φ = (Ū^Ī)

При условии симметрии напряжений и равенстве комплексных сопротивлений фаз полная мощность всей цепи:

, (11.3)

Более правильные значения мощности, независимо от схемы соединения и характера нагрузки при симметрии и несимметрии токов и напряжений, дает метод двух приборов (рис. 10.1, б ). В этом случае общая мощность цепи:

, (11.4)

Метод трех приборов используется при измерении мощности в трехфазной четырехпроводной сети. Общая мощность цепи определяется суммой показаний ваттметров, включенных в разные фазы.

Измерение реактивной мощности в трехфазной цепи осуществляется с помощью однофазных ваттметров, включенных аналогичным образом по методу одного, двух или трех приборов:

, (11.5)

Измерение активной и реактивной энергии в цепях переменного тока проводится с помощью интегрирующих электроизмерительных приборов. Конструкция счетчика с индукционным измерительным механизмом и возможные варианты схем включения приведены в работах /1;2;3;4/.

Задание

1. Ознакомиться с конструкцией электродинамического ваттметра счетчика электрической энергии и их техническими характеристиками.

2. Ознакомиться с конструкцией, техническими характеристиками и способами подключения измерительного комплекса К505, вольтамперфазометра ВАФ-85 и измерительного преобразователя Е859 для определения активной мощности.

3. Подключить перечисленные выше СИ к электрической схеме лабораторного стенда и провести сопоставительные испытания при измерении мощности, потребляемой электродвигателем переменного тока на различных режимах работы.

4. Оценить погрешность измерения мощности по результатам испытаний и сделать выводы.

Порядок выполнения работы

1. Собрать электрическую схему стенда и подключить измерительные приборы: ваттметры Д539/1, измерительный комплект 505, вольтамперфазометр ВАФ-85-1м, измерительный преобразователь Е859 и счетчик электрической энергии САЗУ- 4381 в цепь электродвигателя переменного тока (рис. 11.2.)

Рисунок 11.2 – Схема стенда для измерения мощности

2. При работающем электродвигателе и выбранном режиме его работы зафиксировать показания от ваттметров Д539/1, включенных по схеме двух приборов. Определить величину активной мощности, потребляемой в сети по (11.4). Записать результат измерения мощности в таблицу.

3. Не меняя режима работы электродвигателя, определить потребляемую им активную мощность с помощью измерительного комплекта К505 и вольтамперфазомерта ВАФ-85-1м. Записать результаты измерений в таблицу.

4. Аналогичным образом, используя показания миллиамперметра, включенного на выходе измерительного преобразователя Е859, по среднему значению унифицированного выходного сигнала (0-5 мА ) определить величину потребляемой мощности. Записать результат в таблицу.

5. Провести аналогичные измерения активной мощности (п. 3.2-3.4), изменив режим работы электродвигателя.

6. Используя показания ваттметров Д539/1 в качестве образцовых, сопоставить с ними результаты измерения мощности другими средствами измерения на различных режимах работы электродвигателя. Оценить погрешности измерения мощности различными измерительными средствами.

Сделать вывод о целесообразности их применения в лабораторных и промышленных условиях.

7. На различных режимах работы электродвигателя зафиксировать показания счетчика электрической энергии и время полных 10 оборотов диска. Определить нормальную постоянную счетчика, Вт с/об:

, (11.6)

где N-передаточное число диска.

Используя результаты измерений потребляемой нагрузкой мощности и время 10 полных оборотов диска на счетчике, определить действительную постоянную, Вт с/об:

, (11.7)

где P- мощность, устанавливаемая по ваттметрам Д539;

n- число оборотов диска за время t.

Определить относительную погрешность счетчика для различных режимов работы электродвигателя, %:

(11.8)

где и - соответственно энергия, подсчитанная по показаниям исследуемого счетчика, и энергия , определенная по показаниям образцового ваттметра;

В отчете привести электрическую схему стенда для измерения мощности; результаты измерения, оформленные в виде таблицы; зависимость относительной погрешности измерения мощности и энергии от величины тока, потребляемого электродвигателем; результаты испытания счетчика САЗУ-И381; выводы по результатам измерений мощности различными средствами.