Курсовая работа: Вимірювальний механізм і схема електродинамічних фазометрів
Курсовая работа: Вимірювальний механізм і схема електродинамічних фазометрів
Зміст
Вимірювання кута зсуву фаз і коефіцієнта
потужності
ЕЛЕКТРОДИНАМІЧНІ ФАЗОМЕТРИ
ПОГРІШНОСТІ ЕЛЕКТРОДИНАМІЧНИХ ФАЗОМЕТРІВ
ВІТЧИЗНЯНІ ЕЛЕКТРОДИНАМІЧНІ ФАЗОМЕТРИ
ФЕРРОДИНАМІЧНІ ФАЗОМЕТРИ
ПОГРІШНОСТІ ФЕРРОДИНАМИЧЕСКОГО ФАЗОМЕТРА
ВІТЧИЗНЯНІ ФЕРРОДИНАМІЧНІ ФАЗОМЕТРИ
ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ Й ІНДУКЦІЙНІ ФАЗОМЕТРИ
ІНДУКЦІЙНІ ФАЗОМЕТРИ
Цифові
фазомЕтри
Види
фазометрів
СПИСОК
ЛІТЕРАТУРИ
Вимірювання кута зсуву фаз і коефіцієнта
потужності
Під час виготовлення й дослідження різних
електричних пристроїв часто виникає потреба у визначенні кута зсуву фаз між
окремими напругами, струмами або між струмом і напругою. У пристроях, що
працюють на промисловій і підвищених частотах найбільш поширеними є вимірювання
кута зсуву фаз (φ) між струмом і напругою або косинуса цього кута (соs φ ), який
характеризує значення активної потужності при певних значеннях струму і
напруги.
Значення кута зсуву фаз φ і соs φ є цілком
визначеними лише для однофазних і строго симетричних трифазних кіл. Для
трифазного кола з несиметричним навантаженням поняття зсуву фаз та соs φ стають
невизначеними, бо в кожній фазі вони мають свої певні значення. В цьому випадку
застосовують поняття коефіцієнта потужності, який визначається як відношення
сумарного значення активної потужності до сумарного значення повної («уявної»)
потужності всіх трьох фаз. В однофазній і симетричній трифазній системах при
синусоїдних струмах та напругах поняття коефіцієнта потужності i соs φ
збігаються.
Для прямих вимірювань кута зсуву фаз між струмом
і напругою та в однофазних і симетричних трифазних колах змінного струму
промислової і підвищеної частот (від 50 до 8000 Гц) можна користуватися електродинамічними,
електромагнітними та детекторними фазометрами, які відзначаються простотою
застосування і надійністю при досить високій точності. Найширший діапазон
робочих частот (від 20 Гц до 100 МГц) мають електронні фазометри; до їх
позитивних якостей належать також порівняно мале споживання потужності від
досліджуваного кола і можливість досліджень низьковольтних сигна лів (від 0,1 В
і вище).
У однофазних і симетричних трифазних колах
значення соs φ можна знайти, вимірявши з допомогою амперметра, вольтметра
і ватметра відповідні значення струму, напруги й потужності.
Для однофазного кола
а для трифазного —
де P, U, UФ, UЛ, I, IФ, IЛ — виміряні значення потужності, напруг і струмів.
Похибка вимірювання соs φ складається з
похибок вимірювання потужності, напруги і струму; при малих соs φ значеннях
вона зростає за рахунок зменшення показів ватметра і збільшення впливу його
кутової похибки δφ.
Досліджуючи малопотужні об'єкти, треба
враховувати похибку методу, спричинену споживанням потужності вимірювальними
приладами. Справді, за формулою cos φ = P ⁄ UI можна дістати значення косинуса кута
зсуву фаз між струмом і напругою ватметра, а не cos φx досліджуваного
об'єкта. Щоб усунути цю похибку, треба підраховувати значення cos φx за формулою
cos φx = Px ⁄ UxIx
де Px, Ux, i Ix ― значення потужності, напруги і струму
досліджуваного об'єкта.
У симетричному трипровідному трифазному колі значення
cos φ можна також
визначити за показами двох ватметрів, увімкнених за схемою. Справді,
Звідки
Коефіцієнт потужності в несиметричному трифазному
колі можна, визначити, вимірявши активну (Р) і реактивну (Q) потужності
Звідки
Значення cos φ характеризує
режим роботи кола лише для часу, коли проводилось вимірювання. Для контролю
режиму експлуатації промислових енергосистем, характерних змінними
навантаженнями, важливу роль відіграє середнє значення коефіцієнта потужності
за певний проміжок часу (наприклад, за добу, декаду). Його можна визначити із
співвідношення показів лічильників активної і реактивної енергій за формулами
звідки
Де Wa,
Wp - значення активної і реактивної енергій за певний проміжок часу.
Рис. 5. Визначення кута зсуву фаз за
осцилограмами досліджуваних напруг.
Для унаочнення кута зсуву фаз між струмами або
напругами (в тому числі несинусоїдними) можна застосовувати електромеханічні й
електронні осцилографи.
Перевага електромеханічних осцилографів полягає в
можливості одночасного спостереження, (і реєстрації на фотоплівці) багатьох (до
20) сигналів; їх недоліком є порівняно вузький частотний діапазон (до 10 кГц).
Електронні осцилографи можна застосовувати в
широкому діапазоні частот (до сотень мегагерців). Визначення зсуву фаз з їх
допомогою можливе двома способами: з допомогою осцилограм досліджуваних
процесів і фігур Ліссажу. У першому випадку застосовують багатопроменевий
осцилограф (або однопроменевий, якщо на вхід вертикального відхилення почергово
подавати порівнювані напруги через електронний комутатор). Вимірявши на
осцилограмі (рис. 5, а) довжину відрізків l i L , визначаємо кут зсуву
фаз φ = 360ol ⁄ L
Похибка вимірювання кута зсуву фаз становить від
3 до 10%.
Для визначення кута зсуву фаз за фігурами Ліссажу
досліджувані напруги u1= Um1sin ωt і u2= Um2sin (ωt+φ) подають
відповідно на вхід каналів горизонтального і вертикального відхилень при
вимкненому генераторі розгортки. Відхилення електронного променя в напрямку
осей 0Х та 0У (рис. 5, 6) x = A sin ωt i y = B sin (ωt+φ) являють собою рівняння еліпса в параметричній
формі. Точка у0 перетину еліпса з віссю 0У відповідає значенню sin ωt = 0, тобто ωt = kπ, де k = 0,1,2 … .
Таким чином,
звідки φ = arcsin y0 ⁄ B.
Аналогічно для точки х0 можна знайти φ = arcsin x0 ⁄ A.
При φ = 0 рівняння еліпса перетворюється на рівняння прямої, яка
проходить через початок координат (пунктирна лінія на рис. 133, б); при φ = 90o осі еліпса
збігаються з осями координат. Центр осей координат 0, від якого ведеться відлік
довжин відрізків, визначається перед початком вимірювань за положенням
світлової плями при відсутності сигналів.
Недоліком такого методу вимірювання є те, що
неможливо прямо визначити знак кута зсуву фаз. Похибка вимірювання залежить від
значення вимірюваного зсуву фаз i становить від ±1o 2o (при φ≈ 0 i φ≈ 180o) до ±10о
при φ≈90о. Можна підвищити точність вимірювання при значеннях
φ, близьких до 90°, коли вибирати коефіцієнти підсилення в обох каналах
осцилографа такими, щоб дістати А = В і кут зсуву фаз визначити через
співвідношення між розмірами осей еліпса
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 |
