Bài giảng Kỹ thuật đo lường - Chương 9: Đo công suất & năng lượng

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật đo lường - Chương 9: Đo công suất & năng lượng

1. Chương 9 ĐO CÔNG SUẤT & NĂNG LƯỢNG
2. t1. CÔNG SUẤT VÀ NĂNG LƯỢNG 1. Công suất trong mạch một chiều: 2 2 U q: lượng nhiệt toả ra trên phụ P= U I = I R = = k q tải trong một đơn vị thời gian. R 2. Công suất tác dụng trong mạch xoay chiều một pha: 11TT P== p dt u i dt p, u, i là giá trị tức thời của công suất, áp, dòng. TT00 Dòng và áp có dạng hình sin: PUI= . .cos : Công suất tác dụng. cos :hệ số công suất. QUI= . .sin : Công suất phản kháng. S = U.I : Công suất toàn phần.
3. t1. CÔNG SUẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Dòng và áp có dạng đường cong bất kỳ: Pk: công suất thành phần PPUI==. .cos sóng hài. k k k k P kk==11 k = : hệ số công suất. p S Dòng và áp có dạng xung: 11 P== p dt u i dt x 00 1   P== u i dt P x TT0
4. t1. CÔNG SUẤT VÀ NĂNG LƯỢNG 3. Công suất tác dụng trong mạch 3 pha: PPPPUIc=ABCAABBCC + + =.  os ABC + UIc  .  os + UIc  .  os QQQQUIUIUI=ABCAABBCC + + =.  sin ABC +  .  sin +  .  sin 4. Năng lượng điện: tt22 W== P. dt U . I .cos dt tt11 Công tơ đo năng lượng điện : • Phương pháp cơ điện. • Bộ tích phân. • Phương pháp điện. •Bộ chuyển đổi đo công suất. • Phương pháp nhiệt điện. • Phương pháp so sánh.
5. t2. ĐO CÔNG SUẤT MẠCH ĐIỆN MỘT PHA 1. PHƯƠNG PHÁP CƠ ĐIỆN: Phương pháp gián tiếp: dùng Ampe kế và vôn kế
6. 1. PHƯƠNG PHÁP CƠ ĐIỆN: Phương pháp trực tiếp: wat kế hay watmet. * * W
7. WATMET ĐIỆN ĐỘNG ◼ Wat kế điện động là dụng cụ cơ điện để đo công suất thực của mạch điện DC hoặc AC một pha. ◼Cấu tạo chủ yếu của nó là cơ cấu chỉ thị điện động.
8. CÁCH MẮC WATMET ĐIỆN ĐỘNG * * R U I IU Unguồn R R P
9. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG ◼ A : là cuộn dây tĩnh mắc nối tiếp với điện trở tải ◼ B : là cuộn dây động mắc song song với nguồn cung cấp. ◼ Rp : là điện trở phụ ◼ Ru : là điện trở của bản thân cuộn dây động ◼ Khi có điện áp U đặt lên cuộn dây động (tức là dòng qua cuộn động là I2 tỉ lệ với U) và dòng điện I đi qua phụ tải R (tức là dòng qua cuộn tĩnh I1 chính là dòng I). Sự tương tác giữa từ trường của các cuộn dây làm kim Wat kế lệch đi góc . ==f( u. i) f( p)
10. CHÚ Ý KHI SỬ DỤNG ✓ Do Watt kế điện động có cực tính nên khi đảo pha của 1 trong 2 cuộn dây Wat kế sẽ quay ngược, vì vậy các cuộn dây được đánh dấu (*). Khi nối các đầu dây cần nối các đầu dây có dấu (*) với nhau. ✓ Wat kế điện động thường có nhiều thang đo theo dòng và áp. Giới hạn đo theo dòng là 5A và 10A, theo áp là 30V, 150V và 300V. ✓ Dải tần số từ 0 đến Khz ✓ Độ chính xác đạt 0,01 tới 0,1% với tần số dưới 200Hz, 0,2% trở lên với tần số 200 – 400Hz.
11. CÁCH ĐỌC CHỈ SỐ WATMET Tính hằng số watmet C: UI UI cos C = NN C = N N dm m m Nhân C với số chỉ α của watmet.
12. 2. PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN: Dùng chuyển đổi HALL. I U~ X T CĐ HALL T R X ex= k x . B . i x R P
13. ĐẶC ĐIỂM CỦA PP DÙNG CĐ HALL Ưu điểm: ◼ Không có quán tính. ◼ Đơn giản, bền, tin cậy. ◼ Dùng trong mạch một chiều và xoay chiều (tần số đến hàng trăm MHz). Nhược điểm: sai số do nhiệt lớn.
14. PP ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU NGUYÊN LÝ: Nhân các tín hiệu uu và ui trên cơ sở 2 lần điều chế tín hiệu xung: Điều chế độ rộng xung với điều chế biên độ xung: ĐRX – BĐX. Điều chế độ rộng xung với điều chế tần số xung: ĐRX – TSX. Điều chế tần số xung với điều chế biên độ xung: TSX – BĐX.
15. PHƯƠNG PHÁP ĐRX-BĐX Ui ĐRX MF f0 BĐX Uu TP UKPtb = .
16. t3. ĐO CÔNG SUẤT MẠCH ĐIỆN BA PHA Các loại phụ tải A A B ZA N Z Z B AC B Z C AB ZC Z C BC N Phụ tải nối sao Phụ tải nối tam giác
17. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO P A PA A W Mạch A W Mạch ba PB B ba pha B W pha PC C đối C W không O xứng O đối xứng P = 3PA P = PA + PB + PC P1 A W Mạch ba pha 3 dây P2 B W (đối xứng P = P1 + P2 hoặc không C đối xứng)
18. ĐO CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG Ta có UBC, UCA và UAB trễ pha so với UA, UB và UC . dùng Watt kế 1 pha UA UBC UC UB
19. t4. ĐO ĐIỆN NĂNG CÔNG TƠ MỘT PHA
20. KIỂM TRA CÔNG TƠ U I I I IU   IL U Điều chỉnh tự quay của công tơ. Điều chỉnh góc =- I= /2 Kiểm tra hằng số công tơ:
21. KIỂM TRA CÔNG TƠ Kiểm tra hằng số công tơ: =  − = 1 2 Điều chỉnh: II= dm UU= dm cos = 1 Khi đó, PIU= dm. dm Trong khoảng thời gian t, đếm được số vòng N, tính được hằng số công tơ: NN CP == Idm U dm t P dm t
22. CHÚ Ý: Hằng số này không đổi đối với mỗi loại công tơ và được ghi trên mặt công tơ điện . Chẳng hạn như một công tơ điện trên có ghi thông số 1KWh – 1500vòng , nghĩa là nếu dĩa nhôm quay 1500 vòng thì mặt hiển thị sẽ nhảy thêm 1 đơn vị công suất Nếu hằng số C không bằng giá trị định mức đã ghi trên mặt công tơ điện , người ta sẽ điều chỉnh vị trí nam châm vĩnh cửu để tăng hoặc giảm moment cản MC cho đến khi giá trị C đạt được giá trị định mức thì dừng lại Cấp chính xác 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5
23. CÔNG TƠ ĐIỆN TỬ Cấp chính xác: 0,5
24. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA C TƠ ĐIỆN TỬ 1 PHA LÊy mÉu ®iÖn ¸p PhÝm thao t¸c Bé chØ thÞ Bé ®iÒu HiÓn thÞ LCD khiÓn tõ LÊy mÉu dßng ®iÖn pha xa tia hång Bé nhí ngo¹i Xö lý dữ Đång hå thêi gian thùc liÖu LÊy mÉu dßng ®iÖn d©y O Cæng RS 485 Thu tia hång ngo¹i Ph¸t tia hång ngo¹i M¸y tÝnh x¸ch tay Xung ra Nguån ®iÖn (§Õn c¸c bé phËn) §iÒu khiÓn phô t¶i
25. HÌNH ẢNH CÁC CTĐ ĐIỆN TỬ
26. SƠ ĐỒ ĐẤU CÔNG TƠ 1 PHA VÀ 3 PHA Khi lắp đặt công tơ điện , ta phải đấu các đầu dây đúng theo sơ đồ hướng dẫn của hãng sản xuất . Mỗi loại công tơ điện có một kiểu mắc dây riêng nhưng vẫn đảm bảo nguyên tắt “Cuộn dòng mắc nối tiếp với phụ tải , cuộn dây áp song song với phụ tải”.
27. Sơ đồ đấu nối công tơ một pha
28. Sơ đồ đấu nối công tơ ba pha
29. ĐO CÔNG SUẤT TRONG MẠCH CAO ÁP
30. BÀI TẬP 1. Dùng vôn kế có Umax= 120V, Ampe kế có Imax= 5A, Watmet có Umax= 120A, Imax=5A, thang đo 120 vạch. Các thiết bị đo này được mắc qua biến dòng 100/5, biến áp 6000/100. Khi đó Ampe kế chỉ 4A, vôn kế chỉ 100V, ứng với hệ số công suất =0,3. Vẽ mạch đo và tính công suất của mạch 2. Dùng vôn kế có Umax= 120V, Ampe kế có Imax= 5A, Watmet có Umax= 120A, Imax=5A, thang đo 120 vạch. Các thiết bị đo này có CCX là 2, được mắc qua biến dòng 100/5, biến áp 6000/100. Khi đó Ampe kế chỉ 4A, vôn kế chỉ 100V, ứng với hệ số công suất =0,3. Vẽ mạch đo và tính công suất của mạch sau khi tính đến sai số của dụng cụ đo.
31. BÀI TẬP 3. Công tơ ghi 100W.h-400 vòng. Xác định công suất tiêu thụ ứng với N=20 vòng, t= 50s. 4. Kiểm tra công tơ có CCX 2,5; Idm=5A, Udm=127V, Hằng số công tơ 1KWh – 2500 vòng. Dùng Wat met điện động có Udm=150V, Idm=5A, thang chia 150 vạch. Kim Watmet lệch 92 vạch. Trong 3 Phút đĩa quay được 57 vòng . Tìm CCX của watmet, xác định sai số của công tơ?