Elektrické měření

Elaboráty

Měření jalového výkonu

Zadání :

Změřte trojfázový jalový výkon třemi wattmetry pro případ symetrické zátěže. Z naměřených hodnot fázových napětí a proudů stanovte zdánlivý výkon a pro měřené hodnoty napětí vypočítejte cos r. Měření proveďte pro 6-10 hodnot napětí. V teoretickém úvodu proveďte posouzení pro případ nesymetrické zátěže. Z měřených hodnot sestrojte grafické závislosti P=f(U) a cos r = f(U). Pro měření 3 wattmetry použijte měřících transformátorů proudu.

Teoretický úvod :

Jalové výkony lze měřit  dvěma způsoby

1) speciálními přístroji - VAr metry přímo u výrobců elektrické energie (kufr)

2) pomocí wattmetrů pro měření činného výkonu v odpovídajících zapojeních. V těchto zapojeních používáme kromě wattmetrů i voltmetry a ampérmetry, kterými kontrolujeme velikosti proudů a napětí v jednotlivých fázích, aby nedošlo k přetížení wattmetrů .

Jestliže použijeme wattmetr jako přístroj pro měření činného výkonu, připojujeme  ho při měření jalového výkonu do obvodu tak, že měříme napětí fázově posunuté o 90° oproti napětí při měření výkonu činného při zachování zapojení proudových cívek. Tato úvaha vychází ze vztahů :P = UIcosj a Q = Uisinj,ze kterých je patrný vzájemný fázový posuv měřených napětí.

Měření pomocí tří wattmetrů:

Wattmetr č.1 připojíme na napětí U_vw, ,wattmetr č.2 připojíme na napětí U_wu a wattmetr č.3 připojíme na napětí U_uv.

Wattmetry měří sdružená napětí, a proto je třeba každý naměřený výkon dělit .

  Q = =

Jestliže použijeme stejné wattmetry,platí :Q =

lze také použít zapojení s dvěmi watmetry.

Měřění pomocí dvou wattmetrů: (tzv.Aronovo zapojení)

V tomto případě platí  stejné podmínky jako pro zapojení se třemi wattmetry, tj. že napěťové cívky musí být připojeny na napětí posunuté o 90° vůči napětí měřenému při určování činného výkonu.

Napěťové cívky wattmetrů mají odpory R_W1 a R_W2, fázová napětí lze realizovat zapojením napěťových cívek a odporu R₃ do hvězdy, přičemž musí platit, že R_W1 = R_W2 = R₃.

Odpor R₃ vytváří spolu s odpory napěťových cívek wattmetrů R_W1 a R_W2 umělou nulu a napěťové cívky wattmetrů jsou tak připojeny na fázové napětí. Hodnotu výkonu naměřeného na jednotlivých wattmetrech musíme násobit .

Celkový jalový výkon Q určíme ze vztahu: Q = Q₁ + Q₂ = k_W1×a₁ +  k_W2×a₂

Pokud použijeme dva stejné wattmetry,platí: Q = k_W (a₁ + a₂)

Toto zapojení můžeme použít i pro nesymetrickou zátěž.

Schéma zapojení :

Postup měření :

Zapojte přístroje dle schématu pro měření jalového výkonu 3 wattmetry s použitím MTP. Po kontrole zapojení připojte zdroj proměnného napětí a nastavte první hodnotu napětí. Postupně takto nastavujte další hodnoty napětí a odečítáte příslušné hodnoty proudu na ampérmetrech. Po skončení měření zapojte přístroje dle Aronova zapojení a opět připojte zdroj proměnného napětí. Při měření postupujte stejným způsobem jako u předchozí metody, naměřené hodnoty zapisujte do tabulek.

Naměřené a vypočítané hodnoty :

Zapojení třemi wattmetry :

Měření na Aronovo přístroji :

Vzorce pro výpočty hodnot:

Závěr :

Účiník při klesajícím napětí a proudu rostl. To je vidět hlavně na grafu závislosti účiníku na výkonu. Při měření docházelo také k menším nepřesnostem hodnot hlavně u voltmetrů. Voltmetry ukazovaly na každé fázi jiné napětí. To by mohlo být způsobeno nesymetrickou zátěží. Tyto nepřesnosti ale z části odstraníme tím, že vypočteme střední hodnotu napětí U.