Bài giảng Chương trình đo điện tử: Chương 5 - Ngô Văn Kỳ

Bài giảng Chương trình đo điện tử - Chương 5: Đo công suất và điện năng, giới thiệu cách đo công suất một chiều, đo công suất xoay chiều một pha, đo công suất tải ba pha, đo công suất phản kháng, đo điện năng, đo hệ số công suất, đo tần số.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Chương trình đo điện tử: Chương 5 - Ngô Văn KỳCh.5. Đo công suất và điện năng5.1.Đo công suất một chiều.5.2.Đo công suất xoay chiều một pha.5.3.Đo công suất tải ba pha.5.4.Đo công suất phản kháng.5.5.Đo điện năng.5.6.Đo hệ số công suất.5.7.Đo tần số. 5.1.Đo công suất một chiều H.5.1.Cách mắc rẻ dài H.5.2.Cách mắc rẻ ngắn5.1.1Phương pháp vôn kế và ampe-kế: Với 2 cách mắc:a.Cách mắc rẻ dài (vôn kế mắc trước, ampe-kế mắc sau):Công suất của tải PL=IlVL= VIL-RaIL2 = c.s.đo – c.s. A.Để kết quả đo chính xác : Ra → 0.b.Cách mắc rẻ ngắn (vôn kế mắc sau, ampe-kế mắc trước):Công suất của tải PL= VI – VIv = c.s.đo – c.s. V.Để kết quả đo chính xác : Rg → ∞ 5.1.2.Phương pháp đo dùng watt-kế• Độ lệch của cơ cấu đo được xác định như sau: α = kIlIa mà Ia= E/(Rs+R2) nên α = kIl E/(Rs+R2).Vậy α phụ thuộc vào công suất tải Pl = IlVl .• Điểm chung của cuộn dòng và cuộn áp có thể mắc trước (h.b) hoặc sau watt-kế (h.a), khi mắc trước sai số sẽ do dòng điện đi qua cuộn dòng, còn mắc sau sai số do dòng điện đi qua cuộn áp. Vậy để sai số bé điện trở cuộn dòng phải nhỏ hoặc điện trở nối tiếp cuộn áp phải lớn tuỳ theo cách mắc dây.• Trong trường hợp watt-kế quay ngược chiều, ta đổi 2 đầu cuộn dòng hoặc 2 đầu cuộn áp. 5.2.Đo công suất AC một pha 1 T R T P  0 vi 1 dt  T 0 i1i 2 dt5.2.1.Dùng 3 ampe-kế: T R T 2 R 2P 2T 0 2 2 ( i3  i1  i 2 ) dt  2   I 3  I 12  I 22  VI 1 cos  I 32  I 12  I 22 cos   2 I1I 2 5.2.2.Dùng 3 vôn kế 1 T 1 T 1 TP  v1idt  0 v1v2 dt  2 RT  (v3  v12  v2 ) dt 2 2 T 0 RT 0 V 3 2  V 1 2  V 22 V 1V 2P   V 1 I cos   cos  2R 2 2 2 R V3  V1  V2 cos   2V1V2 S’• Trong cách đo dùng 3 ampe-kế, để kết quả đo chính xác ampe-kế phải có Ra→0, còn trong cách đo dùng 3 vôn kế để kết quả đo chính xác vôn kế phải có Rg→∞.• Cách đo dùng 3 vôn kế thật sự chỉ cần 1 vôn kế kết hợp 2 khóa điện S và S’ như hình trên.5.2.3.Dùng watt-kế điện động• Cách mắc watt-kế giống như đo công suất tải DC. Điện áp v và dòng điện i của tải có dạng: v = Vmsinωt ; i = Imsin(ωt+φ); dòng iv đi qua cuộn áp watt-kế: iv = Vmsin(ωt+φv)/Zv = Ivsin(ωt+φv).• Góc lệch α của kim tỉ lệ với moment quay trung bình: α = K1ImIvcos(φ- φv) = K2ImVmcos(φ- φv) .• Nếu φv = 0 thì α = KP: công suất của tải được xác định bởi góc quay của kim chỉ thị của watt- kế. Nếu φv ≠ 0 như vậy sẽ có sai số tạo ra do sự lệch pha giữa điện áp v và dòng điện iv qua cuộn áp của watt-kế. 5.2.4.Dùng biến dòng và biến áp phối hợp với watt-kế• Khi tải có điện áp cao và dòng điện lớn, chúng ta phải phối hợp biến áp, biến dòng và watt-kế để đo công suất cho tải. Công suất đo được bởi watt-kế: P2 = V2I2cosφ2. Nhân 2 vế cho KvKi, ta có: KvKi P2 = KvKi V2I2cosφ2 = V1I1cos(φ1+δv-δi). Do đặc tính biến áp, biến dòng δv,δi bé nên : (φ1+δv-δi) # φ1, do đó: KvKi P2 # P1=V1I1cosφ15.2.5.Dùng cặp nhiệt điện• Watt-kế dùng cặp nhiệt điện để đo công suất của tải hoạt động với tín hiệu không sin, tần số bất kỳ như hình trên. Dòng iv+il đốt nóng R1 của cặp nhiệt điện1, dòng il-iv đốt nóng cặp nhiệt điện 2, cho nên:• e1 tỉ lệ (Il+E)2 = Il2+E2+2IlE; e2 tỉ lệ (Il-E)2 = Il2+E2-2IlE.• Điện áp ra của 2 cặp nhiệt điện: e0= e1- e2 nên : e0 tỉ lệ Il2+E2+2IlE –(Il2+E2-2IlE) = 4EIl: tỉ lệ công suất tải.Trường hợp E và Il có sự lệch pha φ thì điện áp ra e0 tỉ lệ EIlcosφ• Thực tế người ta thường dùng cặp nhiệt điện dạng cầu. Với cặp nhiệt điện dạng cầu dòng điện đi qua cặp nhiệt điện đốt nóng trực tiếp đầu nối của cặp nhiệt điện. Điện áp ra Vcd = 4Vj (Vj điện áp mỗi cặp nhiệt điện). Ưu điểm của cầu cặp nhiệt điện là sức điện động ngõ ra tăng lên, dòng điện đo đi qua trực tiếp và không sợ quá tải như loại có điện trở đốt nóng riêng. 5.3.Đo công suất tải 3 pha5.3.1.Đo công suất mạch điện 4 dây: Dùng 3 watt-kế 1 pha:Pc= P1+P2+P3 = VaIacosφa + VbIbcosφb+ VcIccosφcHoặc dùng watt-kế 3 pha 3 phần tử gồm 3 cuộn dòng và 3 cuộn áp (di động) có cùng trục quay.5.3.2.Đo công suất mạch điện 3 dây Hình 5.12: Maïch ño coâng suaát taûi ba pha ba daây• Ta dùng 3 watt-kế 1 pha như hình trên, công suất ...