Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электротехника и электроника. Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ для студентов инженерно-технологического института
.pdf
41
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Общее устройство люминесцентной лампы?
2. Устройство стартера тлеющего разряда.
3. Как происходит процесс зажигания лампы в стартерной схеме?
4. Зачем нужно стремиться к увеличению коэффициента мощности цепи
переменного тока?
5. Каким методом определяется в данной работе активная мощность?
6.Как проверить правильность определения активной, реактивной и полной мощности.
7. Как выглядит схема замещения стандартной цепи питания люминесцентной лампы
8. Как она будет выглядеть после компенсации конденсаторами?
9. Почему при уменьшении фазового сдвига ток цепи уменьшается?
Схема лабораторной установки
42
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПОМОЩЬЮ
СЧЕТЧИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
Цель работы:
1. Приобретение навыка в определении основных параметров счетчика
электрической энергии.
2. Исследовать коэффициент мощности цепей с активной, активно-индуктивной и активно емкостной нагрузками.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
В реальных электрических сетях используются реальные приемники
электрической энергии, например, лампы накаливания, электродвигатели,
трансформаторы, дроссели газоразрядных ламп, конденсаторы и т.п. Их сочетание создает определенный фазовый сдвиг в цепи нагрузки, который приводит к уменьшению коэффициента мощности cos φ и снижает КПД генератора на электростанции [1, с.46].
Для учета активной энергии однофазного тока применяют главным образом счетчик индуктивной системы.
Однофазный индукционный счетчик состоит из алюминиевого диска,
укрепленного на оси, двух электромагнитов, включенных в цепь последовательно и параллельно, и счетного механизма.
Ток нагрузки, проходя по обмотке катушки тока, возбуждает в ней магнитный поток. Одновременно в катушке напряжения подключенной параллельно к
катушке тока так же возбуждается магнитный поток. Эти магнитные потоки,
пронизывая край алюминиевого диска наводят в нем местные вихревые токи.
Которые в свою очередь порождают в диске магнитные поля. Последние, взаимодействуя с основными магнитными потоками создают вращающий момент,
пропорциональной мощности потребителя. Этот момент вызывает вращение
диска счетчика.
43
Число оборотов диска счётчика в секунду пропорционально мощности, потребляемой приемником. Поэтому число оборотов диска N, отсчитанное за некоторый промежуток времени t, может служить мерой электрической энергии,
потребленной за этот промежуток времени
,
Основным параметром электрического счетчика является его постоянная,
равная отношению измеренной энергии к числу' оборотов диска
,
где Р - активная мощность нагрузки, если счетчик предназначен для измерения активной W энергии;
t - время, за которое диск счетчика сделает N оборотов.
Различают номинальную См и действительную Сд постоянные. Величина Сд
не остается постоянной, а меняется в зависимости от нагрузки и ряда других факторов. При этом изменяется и погрешность измерения потребляемой энергии.
Номинальную постоянную Сн находят по условным обозначениям на
шкале счетчика. При обозначении 1 кВт ч =1200 об." номинальная постоянная
будет равна
=1000(Вт)3600(с)/1200(об)=3000Вт с
Сравнивая номинальную и действительную постоянные, определяют относительную погрешность счетчика.
График зависимости относительной погрешности δ от тока нагрузки назы-
вают нагрузочной характеристикой счетчика.
При отсутствии счетчика реактивной энергии cos нагрузки определяют
через активную мощность, которую легко определить косвенным методом по
44
формуле
,
Далее, измеряя значения U и I данной нагрузки, вычисляют
.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Изучить схему лабораторной установки и записать паспортные данные
приборов и исследуемых элементов.
2. Проверить счетчик на самоход при отсутствии нагрузки.
З. Рассчитать номинальную постоянную счетчика.
4. Исследовать нагрузочную характеристику счетчика. Для этого:
а) подключая с помощью выключателей SA1-SA4 активную нагрузку, (уве-
личивая ее) измерить значения тока, активной мощности и время одного оборота
диска Измеренные данные занести в таблицу 4;
б) вычислить для каждого опыта действительную постоянную Сд, относительную погрешность счетчика
5. Исследовать коэффициент мощности нагрузки трех типов: активной, ак-
тивно-индуктивной, активно-емкостной. Для этого:
а) подключая с помощью выключателей SA1-SA4 активную нагрузку,
одну, две и три лампы накаливания, при этом измерить активную мощность, ток
и напряжение.
б) подключая с помощью выключателей SA1 и SA5 активно-индуктивную
нагрузку для одной лампы и дросселя при этом измерить активную мощность,
тока напряжение
в) подключая с помощью выключателей SA1 и SA5 активно-емкостную
нагрузку для одной лампы и конденсатора при этом измерить активную мощность, ток и напряжение.
45
Измеренные данные занести в таблицу 4.1. Вычислить коэффициент мощности;
Таблица 4.1 - Результаты исследования коэффициента мощности
N п/п
Ток I, А
Напряжение U,
В
Мощность Р,
Вт
cos φ
Время 1-го
оборота t,
сек
6. Определить чувствительность счетчика для активной нагрузки:
а) подключить в качестве нагрузки лампу накаливания 25 Вт и последовательно с ней реостат
б) с помощью реостата установить силу тока нагрузки, при котором
начнется
вращение диска счетчика. Чувствительность определить по формуле
ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
На лабораторном стенде смонтированы однофазный счетчик электрической энергии типа СО-И446 индукционной системы, ваттметр электродинамической системы Д307 на кВт активной мощности, амперметр электромагнитной системы Э378 с пределом измерения 5 А, вольтметр электромагнитной системы
Э378 на 220 В. Измерение малых токов (до А) можно проводить с помощью миллиамперметра Э513 на! А, зашунтированного кнопкой SB1. В качестве нагрузки
на стенде смонтированы лампы накаливания, дроссель и конденсатор. Подключение нагрузки осуществляется выключателями SA1...SA6. Измерение времени,
необходимого для подсчета потребляемой энергии, производится секундомером.
46
Для регулирования тока нагрузки пред смотрен реостат РПШ на ток,7 А. Подключение стенда к сети производится с помощью автоматического выключателя
QF1, для защиты стенда от короткого замыкания предусмотрен плавкий предохранитель FU1.
ОТЧЕТ О РАБОТЕ
1. Указать цель работы.
2. Вычертить принципиальную электрическую схему установки с указа-
нием параметров электроизмерительных приборов.
3. Привести таблицы измеренных и вычисленных данных с указанием по-
грешности измерения.
4. Построить график нагрузочной характера счетчика и коэффициент мощ-
ности не
5. Привести данные об измерении чувствительности с нагрузками разного
характера самохода;
6. Сделать выводы.
- о пригодности счетчика к эксплуатации (с учетом и коэффициента мощ-
ности цепи с нагрузками разного характера).
- о характере изменения погрешности счетчика активной энергии
- о поведении коэффициент мощности цепи нагрузки;
- о величине погрешности измерения счетчика с указанием рекомендуемой
области токов нагрузки
КОНРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Как устроен индукционный счетчик электрической энергии и каков
принцип его работы?
2. Каковы особенности конструкции и работы трехфазного счетчика в
электрической цепи?
3. Как изменится фазовый сдвиг в цели с активной нагрузкой при подклю-
чении конденсатора и дросселя?
47
4. В чем причина существенного отличия действительной постоянной
счетчика от номинальной?
5. Когда погрешность измерения счетчика не превышает его номинальной
погрешности?
6. Как определяется номинальная погрешность измерения счетчика?
7. Чем объяснить уменьшение коэффициента мощности цепи с активной
нагрузкой при подключении реактивного элемента?
8. Укажите рекомендуемые пределы измерения энергии, мощности или
тока нагрузки для данного счетчика электрической энергии?
9. Как определить реактивную мощность электрической цепи по измерен-
ным параметрам в данной работе?
Принципиальная электрическая схема установки
48
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ ПРИ СОЕДИНИИ ЗВЕЗДОЙ
Цель работы:
1. Ознакомиться с трехфазной четырех проводной цепью переменного
тока и соотношение между токами и напряжениями в этой цепи.
2. Выяснить роль нейтрального (нулевого) провода в четырех проводной
трехфазной системе.
3. Приобрести навыки в построении векторных диаграмм для цепей трех-
фазного тока.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Если концы нагрузок потребителя соединены в одну, называемую нулевой,
точку, а начала присоединены проводами к фазам генератора, такое соединение
называется соединением звездой и обозначается условным знаком Y. Провод, которым соединены нулевые точки N генератора и потребителя n, называется нулевым проводом. Остальные три провода трехфазной системы, идущие от генератора
к потребителю, называются линейными проводами (рисунок 5.1 Аа Вb и Сс).
Рисунок 5.1 - Схема соединения трехфазного генератора и потребителей
49
Напряжения, падающие на сопротивлениях нагрузки, называются фазными напряжениями и обозначаются Uа, Ub, Uc. Напряжения между линейными
проводами называются линейными напряжениями и обозначаются. Uab, Ubc, Uса.
Цепь питания каждого элемента нагрузки называется фазой нагрузки.
При соединении звездой линейный ток равен фазному току: =.
Нагрузка в фазах потребителя, одинаковая по величине и по характеру,
называется равномерной или симметричной .
Рисунок 5.2 – Векторная диаграмма токов и напряжений при соединении
звездой
Между линейными и фазными напряжениями в данной схеме существуют
следующие соотношения в соответствии со вторым законом Кирхгофа:
50
Ток в нулевом проводе, согласно первому закону Кирхгофа, равен векторной сумме токов в фазах
При симметричной нагрузке , поэтому можно использовать только три линейных провода. При несимметричной нагрузке нулевой провод необходим, так как несимметричной Отсутствие нулевого
провода при несимметричной нагрузке приводит к «смещению нуля», появляется напряжение между нулевым точками генератора и приемников
При наличии сопротивления провода Nn фазные напряжения определяются
по второму закону Кирxгофа (рисунок 1):
не равны, вследствие того, что сдвинуты по фазе на 120°.
Если сопротивление нулевого провода равно 0, фазные напряжения остаются равными при любой нагрузке.
Мощность трехфазной системы при соединении потребителей звездой
определяется как сумма мощностей отдельных фаз:
Р = РА+РВ+РС,
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]