2.11 Вимірювання кута зсуву фаз та коефіцієнта потужності в колах змінного струму

В однофазних колах змінного струму коефіцієнт потужності можна визначити за виміряними напругою, струмом та активною потужністю:

cosφ. (1.33)

Таким же чином за вимірюваними величинами можна визначити коефіцієнт потужності у трифазному колі при симетричному навантаженні:

cosφ. (1.34)

Коефіцієнт потужності для симетричного навантаження можна знайти при вимірюваннях методом двох ватметрів (рис. 1.21, а). Спочатку визначають:

tgφ, (1.35)

а далі за цим значенням tg визначають значення cos.

Коефіцієнт потужності або зсув фаз (кут ) можна виміряти безпосередньо однофазним або трифазним феродинамічним фазометром (пункт 2.6.1, рис. 1.8, б).

Послідовність чергування фаз визначається феродинамічнми фазовказівниками або за допомогою комплекту вимірювальних приладів типу К-505, К-506 (вимірювальний прилад, що вимірює одночасно струм, напругу, потужність) Відповідний напрям обертання диску зі стрілкою (за або проти руху годинникової стрілки) вказує пряме або зворотне чергування фаз (рис. 1.23).

Рисунок 1.23 – Зовнішній вигляд: а) –фазовказівника; б) – комплекту електровимірювальних приладів типу К-506

2.12 Вимірювання частоти змінного струму

Для вимірювання низьких частот (до 2 кГц) застосовують електромагнітні та електродинамічні частотоміри (пункт 2.5.1, рис. 1.5). Принцип дії частотоміра ґрунтується на зміні індуктивного опору від частоти струму. Шкала таких приладів градуюється у значеннях частоти мережі. Для вимірювання високих частот використовуються аналогові електронні та цифрові частотоміри.

3 ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ ПОЗААУДИТОРНОЇ ПІДГОТОВКИ

ДО ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ

3.1. Детально вивчити розділ „Загальні теоретичні відомості”, а також ознайомитись з матеріалами по темі лабораторної роботи, викладеними в літературних джерелах (див. пункт 8 роботи).

3.2. Оформити звіт з лабораторної роботи, записавши її назву, мету, а також окремі фрагменти з розділу „Загальні теоретичні відомості” (див. пункт 6 роботи).

3.3. Накреслити рис. 1.1; та схеми на рис.1.14; 1.18; 1.20 - 1.22, 1,24.

4 ОБЛАДНАННЯ РОБОЧОГО МІСЦЯ

На робочому місці в лабораторії мають знаходитися:

• ампервольтомметр (мультиметр) – 1 шт.;

• вольтметр –1 шт.;

• ватметр – 2 шт.;

• вимірювальний комплект типу К-505 –1 шт.;

• лічильник активної енергії - 1 шт;

• дросель – 1шт.;

• активне навантаження (лампи розжарювання) – 3 шт.

5 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ В ЛАБОРАТОРІЇ

5.1. Розібратися з електровимірювальними приладами, які знаходяться

на робочому місці, занести до табл. 1.1 їх типи, технічні характеристики та умовні позначення, які нанесені на приладах (табл. В.2 додатку В)

5.2. Скласти електричну схему (рис. 1.24) вимірювання електричних величин для кола, в якому струмоприймачами є лампи розжарювання EL і дросель L, що увімкненні паралельно. Вимiряти методом прямих вимірювань напругу U, струми I₁, I₂, потужність P, кількість обертів диску n, кількість спожитої електроенергії W₀ та розрахувати повну потужність S, повний опір кола Z, коефіцієнт потужності струмоприймачів cosφ, та кількість спожитої енергії W.

Таблиця 1.1 – Технічні дані вимірюваних приладів

Найменування приладу	Позначення	Розшифрування позначення
1.Вольтметр	Э 365-1; №297380; 1981; ;1,5; 50Hz;	Тип приладу; заводський номер, рік випуску; рід струм (змінний); клас точності; застосовувати в колах з частотою 50Hz; використовувати при вертикальному положенні шкали; електромагнітна система; випробувальна напруга, кВ
2.
3.
4.
5.
6.

5.3. Після перевірки складеної схеми викладачем, з його дозволу подати напругу. Провести два досліди, в одному з яких струмоприймачем виступають тільки лампи розжарювання (вимкнений вимикач SA), а в іншому – лампи розжарювання та паралельно приєднаний дросель (увімкнений вимикач SA) На основі показів амперметрів РА1, РА2 схеми з’ясувати, які струмоприймачі споживають електричну енергію і записати значення споживаного струму у відповідний рядок таблиці результатів вимірювань (табл. 1.2).

Рисунок 1.24 – Принципова електрична схема увімкнення електровимірювальних приладів і струмоприймачів

Зважаючи на те, що за малий проміжок часу досліду в лічильному механізмі лічильника електроенергії змін не відбувається, для визначення кількості спожитої електроенергії за час досліду (5 – 10 хв) потрібно підрахувати кількість повних обертів диску лічильника. Кількість спожитої електроенергії W_O [кВт·год] визначається за формулою:

, (1.36)

де n – кількість повних обертів диску лічильника за проміжок часу досліду (5 – 10 хв);

N – передавальне число, яке залежить від будови лічильника. Воно записується на лицьовій панелі і показує кількість повних обертів диску даного лічильника при споживанні одиниці електроенергії (400 обертів диску/1 кВт·год).

Таблиця 1.2 – Таблиця результатів вимірювань та розрахунків

Струмо-приймачі	Результати
	прямих вимірювань						розрахунків
	U, В	I1, А	I2, А	P, кВт	n, oб	WO, кВт·год	S, кВА	Z, Ом	W, кВт·год	cosφ
1. Лампи розжарювання
2. Лампи розжарювання і дросель

5.4. За результатами прямих вимірювань в колі змінного струму розрахувати:

а) повну електричну потужність S [кВА]:

; (1.37)

б) електричний опір всього кола Z [Ом]:

; (1.38)

в) коефіцієнт потужності струмоприймачів кола:

cosφ, (1.39)

де Р – активна потужність, виміряна в досліді ватметром, кВт;

г) кількість спожитої за проміжок часу досліду електроенергії W, [кВт ·год] визначеної за показами ватметра і годинника:

, (1.40)

де t – час досліду, годин

Якщо дослід тривав 5 хвилин, то годин.

5.5. Зробити висновок про споживання лічильником електроенергії, виконавши перед цим аналіз результатів непрямих вимірювань:

; S₁<S₂; Z₁<Z₂; cosφ₁> cosφ₂ ,

де під індексом 1 – результати розрахунків за даними досліду з лампами розжарювання; під індексом 2 – з лампами розжарювання і дроселем.