Giáo trình Kỹ thuật đo lường điện: Phần 2 - Trường Đại học Thái Bình

Tiếp nội dung phần 1, Giáo trình Kỹ thuật đo lường điện: Phần 2 được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Đo công suất – điện năng; đo góc pha – đo tần số; thiết bị, dụng cụ đo thông dụng. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Kỹ thuật đo lường điện: Phần 2 - Trường Đại học Thái Bình CHƯƠNG 5 ĐO CÔNG SUẤT – ĐIỆN NĂNG Công suất và năng lượng là các đại lượng cơ bản của phần lớn các đối tượng quá trình và hiện tượng vật lý. Vì vậy, việc xác định công suất và năng lượng là một phép đo rất phổ biến. Khoảng đo của công suất điện từ 10-20 W đến 1010 W.( Ví dụ: công suất tín hiệu 10- 10 W- công suất của cả đài phát thanh 1010 W). Công suất cũng cần được đo trong dải tần rộng từ 0 đến 109 Hz. - Công suất mạch 1 chiều: P = UI = I 2 R - Công suất tác dụng trong mạch xoay chiều 1 pha: 1T 1T P =  pdt =  uidt T0 T0 Dạng sin: P = UI cos  (cos : hệ số công suất). Q = UI sin  (Q: công suất phản kháng) S = UI (S : công suất toàn phần) Trong đó P: đặc trưng cho sự tiêu tán năng lượng trong 1 đơn vị thời gian dưới dạng nhiệt năng toả ra trên mạch điện. Q: đặc trưng cho phần năng lượng điện từ trao đổi giữa nguồn phát và phụ tải. - Trong trường hợp chung nếu 1 quá trình có chu kỳ với dạng đường cong bất kỳ thì công suất tác dụng là tổng các công suất của các thành phần sóng hài:   Pk P =  Pk =  U k I k cos  k (cos  k = ) k =1 k =1 Sk - Trường hợp quá trình có dạng xung. Công suất xung là giá trị trung bình trong thời gian 1 xung . 1 Px =   uidt 0 Công suất tác dụng là công suất trung bình trong 1 chu kỳ lặp lại T của xung: 1  Px =  uidt = Px T0 T - Trong mạch 3 pha thì: P = PA + PB + PC Q = QA + QB + QC 5.1. Đo công suất tác dụng 5.1.1. Đo công suất một chiều DC Công suất trong mạch một chiều tiêu thụ trên một phụ tải được tính theo biểu thức: P = UI (5.1) Có thể dùng phương pháp gián tiếp, bằng cách đo điện áp đặt vào phụ tải U và dòng điện I đi qua phụ tải đó. Kết quả của phép đo là tích của hai đại lượng đó. 1. Phương pháp dùng Vônkế và Ampe kế -52- Caùch maéc Volt keá tröôùc-Ampe keá sau: + A IL UA U=UA+UL V UL PL=ILUL=IL(U-UA) PL=UIL-RAIL2 (5.2) - Hình 5.1: Ño coâng suaát baèng caùch maéc V-A  Nhaän xeùt: theo caùch maéc naøy vieäc xaùc ñònh coâng suaát PL coù sai soá do ñieän trôû noäi cuûa ampe keá. Caùch maéc Ampe keá tröôùc-Volt keá sau: I=IV+IL + A IV IL PL=ILU=U(I –IV) (5.3) PL=UI-IVU UL V - Hình 5.2: Ño coâng suaát baèng caùch maéc A-V  Nhaän xeùt: theo caùch maéc naøy vieäc xaùc ñònh coâng suaát PL coù sai soá do ñieän trôû noäi cuûa volt keá. 2. Phương pháp dùng Woat kế Trong thực tế người ta đo trực tiếp công suất bằng Watmét điện động và sắt điện động. Những dụng cụ đo này có thể đo công suất trong mạch một chiều và xoay chiều một pha tần số công nghiệp cũng như tần số siêu âm đến 15KHz. Ở Watmét điện động có thể đạt tới cấp chính xác 0,01  0, 1 với tần số dưới 200Hz và trong mạch một chiều. Còn ở tần số từ 200Hz  400Hz thì sai số đo là 0,1% và hơn nữa. Ở Watmét sắt điện động với tần số dưới 200Hz sai số đo là 0,10,5% còn với tần số từ 200Hz  400Hz sai số đo là 0,2% và hơn nữa. Để đo công suất tiêu thụ trên phụ tải RL ta mắc Watmét điện động như hình 5.3. Trong đó ở mạch nối tiếp cuộn tĩnh a được nối tiếp với phụ tải, ở mạch song song cuộn dây b được nối tiếp với một điện trở phụ Rp. Cuộn tĩnh và cuộn động được nối với nhau ở hai đầu có đánh dấu *. * b * RU a U RL RP Hình 5.3. Sơ đồ mắc Watmet -53- Ta có góc lệch của kim chỉ của Watmét được tính theo biểu thức sau: 1 UI dM 12 = . . (5.4) D Ru + R p d dM 12 Để cho thang đo của Watmét đều, nhất thiết phải không đổi. Điều này phụ d dM 12 thuộc vào hình dáng, kích thước và vị trí ban đầu của cuộn dây. Nếu = const thì  d = SUI = S.P. dM 12 1 Ở đây S = . là độ nhạy của Watmét theo dòng một chiều. d D ( Ru + RP ) 5.1.2. Đo công suất xoay chiều 1 pha AC 1. Phương pháp dùng Vônkế và Ampekế A S1 A R ...