ИИТ задания РГР

11

12

Задача 3. Измерение активной мощности трёхфазной цепи методом двух ваттметров. Определение погрешности трехфазного счётчика активной энергии.

В симметричной трехфазной цепи (рис. 2) с линейным напряжением UЛ и линейным током IЛ активная мощность измеряется с помощью двух одинаковыхваттметров PW1 и PW2. В эту же цепь включен двухэлементный счетчик PI активной энергии. Данные для решения задачи приведены в таблице 4.

Рис. 2. Электрические принципиальные схемы включения ваттметров и счётчика в трёхфазную цепь

13

1. Указать, в каких случаях можно, а в каких нельзя применять методы одного, двух или трех ваттметров для измерения мощности в трехфазной цепи.

Примечание: следует рассмотреть случаи трехпроводной и четырёхпроводной трёхфазной цепи, симметричной и несимметричной нагрузки и симметричного и несимметричного трехфазного генератора. Ответы на вопрос (можно/нельзя) для каждого случая записать в табл. 3. Для тех случаев, когда при измерении мощности возможно появление значительных погрешностей (дан ответ «нельзя»), ниже таблицы указать причины возникновения погрешностей.

2. Нарисовать векторную диаграмму напряжений и токов трехфазной цепи с нагрузкой, обеспечивающей углом > 0 ( – угол между векторами фазных напряжения и тока). При построении диаграммы выбрать произвольное значение угла (токи отстают от напряжений на угол ). Определить и выделить на диаграмме векторы напряжения и тока, под действием которых находятся параллельные и последовательные цепи ваттметров (для схемы включения, соответствующей варианту задания).

3. Записать выражения для расчетов показаний ваттметров PW1 и PW2. Примечание: в общем случае

PPW1,2 =UЛ .IЛ .сos(30 ).

По построенной в п. 2 векторной диаграмме с положительным углом определить, для какого ваттметра следует суммировать углы 30 и в аргументе косинуса, а для какого вычитать (см. рис. 3).

4. Построить графики показаний ваттметров в функции от угла :

PPW1 = f1( ), PPW2 = f2( ) и активной мощности трехфазной цепи P = f3( ) при изменении угла от -90 (емкостной характер нагрузки) до +90 (индуктивный

характер нагрузки).

5. Считая, что цена деления у обоих ваттметров одинакова, по заданным отклонениям указателей ваттметров n1 и n2 рассчитать значение угла и показания каждого прибора. Построить векторную диаграмму трехфазной цепи с

14

учетом полученного значения угла . Определить активную мощность нагрузки трехфазной цепи.

Рис. 3. Общий вид векторной диаграммы токов и напряжений

симметричной трехфазной цепи при > 0 (для всех возможных вариантов схем включения двух ваттметров)

Примечания к п. 5:

а) модуль угла | | может быть найден из соотношений в треугольнике мощностей:

соs P2P Q2 ,

где P PPW1 PPW2 – активная мощность трёхфазной цепи в соответствии с методом двух ваттметров;

15

метричной трехфазной цепи при использовании показаний двух ваттметров, включенных для измерения активной мощности).

Реактивная мощность цепи может быть отрицательной и положительной в зависимости от характера нагрузки цепи. Знак реактивной мощности может быть установлен после определения по описанной ниже методике знака угла .

б) при расчётах показания приборовследует представить в виде:

PPW C n ,

где С – цена деления;

n – показания прибора в делениях.

в) знак угла (+ или –) можно определить при помощи построенных в п. 4 графиков и заданных показаний ваттметров в количестве делений шкалы (определить для своего варианта, какое условие выполняется: n1>n2 или n2>n1; на построенных графиках выбрать область значений угла (положительные или отрицательные значения) для которой может выполнятся условие, и опре-

делить таким образом знак угла ).

6. Рассчитать по показаниям ваттметров с использованием определённого значения угла и его знака активную и реактивную мощности трехфазной цепи (знак рассчитанной реактивной мощности должен соответствовать знаку угла ).

7. Определить относительную погрешность счетчика PI, если его передаточное число равно А, а диск счетчика сделал N оборотов за время t. Время и определенную по показаниям ваттметров мощность использовать для нахождения действительного значения энергии. Сделать вывод о соответствии счётчика указанному классу точности – 2,5.

Примечание: так как счётчик является прибором, измеряющим энергию, относительная погрешность счётчика определяется по формуле:

WСЧ WД 100%,

WД

где WСЧ – значение энергии, учтённой счётчиком за время t, которое определяется через номинальные характеристики счётчика и сделанное диском число оборотов, Вт.с;

WД – действительное значение потреблённой энергии, которое определя-

ется методом косвенных измерений (по показаниям ваттметров и секундомера), Вт.с.

16

17

18

19

Задача 4. Измерения электронно-лучевым осциллографом

На экране электронно-лучевого осциллографа (ЭО) получено неподвижное изображение исследуемого напряжения синусоидальной формы (размеры экрана: 10 дел по горизонтали, 8 дел по вертикали), при этом на отрезке длиной L делений (по горизонтали) помещается k периодов сигнала (рис. 4). Удвоенная амплитуда изображённого напряжения равна Н дел. Данные для решения задачи приведены в таблице 6.

Рис. 4. Пример изображения исследуемогонапряжения на экране осциллографа

(k = 1, L = 4 дел, Н = 5 дел)

1.Изобразить в начерченной координатной сетке экрана размером 8 на 10 делений (размер деления 10 мм) напряжение на экране ЭО для своего варианта. Изображение напряжения выполнить как в пределах заданного отрезка L, так и на оставшейся части экрана (продолжить построение за пределами отрезка L). Полностью построенное изображение должно по ширине занимать весь экран

(10 дел).

2.Пользуясь построенным изображением и координатной сеткой отка-

либрованного осциллографа определить амплитудное Um и рассчитать действующее U значение исследуемого напряжения (переключатель «V/дел» установлен в положении kU).

3.Определить период TС и частоту fС исследуемого напряжения, если переключатель длительности развертки «время/дел» установлен в положение kT, а множитель растяжки kP = 1.

Примечание:

TC kP kT ml ,

где l – длина отрезка (в делениях с учётом десятых долей), на котором по го-

20