Измерение тока и напряжения Измерение мощности Контроль коэффициента мощности Учёт электрической энергии

ТЕМА: «Измерение и контроль электрических величин»

Выполнил студент группы

ОП1-04Калашников Дима

содержание

Измерение тока и напряжения Измерение мощности Контроль коэффициента мощности Учёт электрической энергии

ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

Электрический ток измеряется амперметром.Если измеряемый ток не превышает пределов измерения данного амперметра, то его можно измерить включением амперметра непосредственно в цепь (рис. 1).
Для измерения больших токов используются шунты на постоянном токе (рис. 2) и трансформаторы тока на переменном токе (рис. 3).

Рис. 1. Схема включения амперметра непосредственно в цепь

Рис. 2. Схема включения амперметра с шунтом

Рис. 3. Схема включения амперметра с помощью трансформаторов тока: Л₁, Л₂ — зажимы первичной обмотки трансформатора тока; И₁, И₂ — зажимы вторичной обмотки трансформатора

Электрическое напряжение измеряется вольтметром.
Если измеряемое напряжение не превышает пределов измерения данного вольтметра, то оно может быть измерено путем непосредственного включения вольтметра в сеть (рис. 4).
Для расширения пределов измерения применяют добавочное сопротивление при измерении постоянного напряжения и трансформаторы напряжения (можно использовать и добавочное сопротивление) при измерении переменного напряжения (рис. 5 и 46).
Необходимо иметь в виду, что должно быть использовано то добавочное сопротивление, которое предназначено для данного вольтметра.

Рис. 4. Схема включения вольтметра непосредственно в цепь

Рис. 5. Схема включения вольтметра с добавочным сопротивлением

Рис. 6. Схема включения вольтметра с помощью трансформатора напряжения: А, Х — зажимы первичной обмотки трансформатора напряжения; а, х — зажимы вторичной обмотки трансформатора напряжения; ПР — плавкие предохранители

ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ

Электрическая мощность измеряется ваттметром — прибором, имеющим две обмотки: токовую и напряжения (рис. 7).
Шкала ваттметра проградуирована в ваттах или киловаттах.
Расширение пределов измерения на постоянном токе по напряжению производится с помощью добавочных сопротивлений — шунтов. При измерениях на переменном токе расширение пределов производится с помощью трансформаторов тока и напряжения (рис. 8). При этом необходимо соблюдать правильность включения генераторных клемм (*) ваттметра.

Рис. 7. Схема включения однофазного ваттметра: 1 — последовательная (токовая) катушка; 2 — параллельная (напряжения) катушка; r_g — добавочное сопротивление

Рис. 8. Схема включения ваттметра с помощью трансформаторов тока и напряжения

КОНТРОЛЬ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ

Коэффициент мощности как сдвиг фаз между векторами тока и напряжения определяют косвенно по показаниям различных приборов илинепосредственно с помощью фазометров.

Косвенный расчет коэффициента мощности в цепях однофазного тока выполняют по показаниям ваттметра, вольтметра и амперметра по формуле

Угол φ, а соответственно, и коэффициент мощности можно определить при помощи электронно-лучевого осциллографа с использованием линейной или эллиптической развертки.

Непосредственно коэффициент мощности в одно- и трехфазных системах контролируют с помощью электродинамических, ферродинамических и электронных фазометров.

Электродинамический и ферродинамический фазометр представляет собой логометр, в цепи подвижных катушек которого включены элементы с разными реактивными сопротивлениями (рис.12.2,а). Известно, что функция преобразования такого прибора с учетом его векторной диаграммы (рис.12.2,б) имеет вид

поэтому его можно градуировать в единицах измерения φ или .

Рис.12.2. Измерение коэффициента мощности в однофазной цепи:

а – схема включения фазометра; б – векторная диаграмма цепи.

С использованием механизмов электродинамических и ферродинамических логометров построены фазометры для трехфазных систем. В таких приборах сдвиги между векторами токов в подвижных катушках получаются за счет сдвигов между токами и напряжениями в трехфазной системе. Схема включения трехфазного фазометра приведена на рисунке 12.3.

Рис.12.3. Схема включения фазометра в трехфазной системе.

Такие приборы обычно предназначены для непосредственного включения на напряжение 100 В. Для включения их в трехфазные системы используют измерительные трансформаторы напряжения. Минимальные погрешности трехфазные фазометры имеют при работе в симметричных системах.

В электронных фазометрах (например, типа Ц302) фаза напряжения преобразуется в постоянный ток, значение которого зависит от угла φ.Полученное напряжение постоянного тока подается на магнитоэлектрический прибор, проградуированный в единицах измерения угла или . Шкала такого фазометра равномерная, а его показания не зависят от частоты входного напряжения. Поэтому прибор можноиспользовать в большом частотном диапазоне. Классы точности электронных фазометров обычно не ниже 2,5.

УЧЁТ ЭЛИКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
Электрическую энергию в цепях постоянного тока учитывают с помощью индукционных и электронных счетчиков.
Активную энергию в однофазных системах и активную и реактивную энергию в трехфазных системах учитывают с помощью индукционных и электронных приборов — одно- и трехфазных счетчиков. Схемы включения счетчиков для учета активной и реактивной энергии в одно- и трехфазных системах аналогичны схемам включения соответствующих ваттметров для измерения активной и реактивной мощности. При этом у счетчиков генераторные выводы токовых зажимов обозначают буквой Г, а подключаемые к приемнику энергии — буквой Н. Выводы цепей напряжения обозначают цифрами 1, 2, 3 и 0.
В качестве масштабных преобразователей при включении счетчиков одно- и трехфазные системы используют измерительные трансформаторы тока и напряжения. Для этих целей промышленность выпускает трехфазные счетчики в комплекте с трехфазными измерительными трансформаторами, что значительно упрощает их монтаж и эксплуатацию. При использовании счетчиков электрической энергии с измерительными трансформаторами для расчета израсходованной энергии показания прибора умножают на коэффициенты применяемых трансформаторов.

Рис. 8.14. Схема включения однофазного счетчика
В однофазных системах активную энергию учитывают однофазными счетчиками типа СО. Схема включения такого счетчика приведена на рис. 8.14. При необходимости счетчики включают через измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Рис. 8.15. Схема включения трехфазного трехэлементного счетчика через измерительные трансформаторы тока
В трехфазных четырехпроводных системах активную энергию учитывают при помощи трехфазных индукционных трехэлементных и электронных счетчиков. На рис. 8.15 приведена схема включения такого счетчика через три измерительных трансформатора тока.

Один из способов уменьшения погрешностей учета электрической энергии в однофазных и трехфазных системах — применение измерительных трансформаторов с минимальными погрешностями. Однофазные трансформаторы для подключения трехфазных счетчиков, как правило, не применяют.