CHƯƠNG 6 đo CÔNG SUẤT và điện NĂNG

Đo công suất tác dụng : a, Phương pháp đo gián tiếp : Sử dụng trực tiếp các phương pháp đo U,I,R,cosϕ để suy ra P *Phương pháp dùng vôn mét : Mắc các vôn mét như hình vẽ... b, Phương p

CHÖÔNG 6

ĐO CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN

NĂNG

6.1 ĐO CÔNG SUẤT :

1 Quan hệ cơ bản phép đo công suất : R X

U

I

Trong đó :

- R : Điện trở của mạch

- X : Điện kháng của mạch

- U : Điện áp của mạch

- I : Dòng điện của mạch

•_ Công suất tác dụng:

Khi có dòng điện và điện áp đặt lên một tải

hay một mạch điện với các thành phần :

Công suất của một tải hay một mạch điện gồm :

Tam giác công suất

S P

2 Đo công suất tác dụng :

a, Phương pháp đo gián tiếp :

Sử dụng trực tiếp các phương pháp đo U,I,R,cosϕ để suy ra P

*Phương pháp dùng vôn mét :

Mắc các vôn mét như hình vẽ

b, Phương pháp đo trực tiếp :

Dụng cụ đo trực tiếp công suất tác dụng là W.mét W.mét

được chế tạo từ chỉ thị điện động.

Quấn ít vòng với tiết lớn,được chế tạo với

các dòng điện định mức: 1 – 5 – 10 A và

được mắc nối tiếp với tải.( cuộn dòng

điện )

Quấn nhiều vòng với tiết diện nhỏ,được mắc nối tiếp với một điện trở

R P có gía trị tương đối lớn được chế tạo với các điện áp định mức

120 – 240 – 440 V và mắc song song với tải ( cuộn điện áp )

* Nguyên lý :

Cuộn tĩnh Cuộn động

- Mạch xoay chiều:

* Chú ý khi sử dụng :

- Các cuộn dây của W.mét có cực tính( thường

đánh dấu *).Khi đo nối các đầu có cùng cực

tính với nhau, nếu W chỉ ngược thì đổi cực

tính của một trong hai cuộn dây.

Thang đo của của chỉ thị được khắc độ theo công suất cần đo

Trong đó :

- U đm ,I đm : Điện áp và dòng điện

sừ dụng ở giới hạn đo

- αđm : số vạch chia trên thang đo

Công suất chỉ bởi W.mét

PW = CW. α (W)

α : số vạch chỉ khi đo

- Thang đo của W có độ chia đều và

không ghi trị số

- Trước khi đo phải xác định hằng số

đọc của W.mét

C W = U đmα.I đm

- Nếu W.mét được nối qua BI,BU

thì công suất của tải được xác định

α

c, Đo công suất bằng W.mét cặp nhiệt :

-Biến dòng dùng BI

để tạo dòng điện i i

tỷ lệ với I

ii = ki.It

-Biến điện áp BU

dùng để tạo dòng

điện i u tỷ lệ với U.

- Dòng điện để đốt nóng R 1 là tổng của ( i i +i u )

- Dòng điện để đốt nóng R 2 là hiệu của ( i i - i u )

Dòng điện chạy qua chỉ thị: I m = E ra /R m = K.P/R m = K P P

Thang đo của chỉ thị được khắc độ theo công suất tác dụng cần đo

d, Đo công suất mạch ba pha :

* Mạch ba pha đối xứng :

- Mạch ba pha bốn dây:

Dùng một W.mét

PW = UA.IA.cos(UA,IA) = PA

T Ả I

W *

*

A B C O

W 1*

*

A B

*

PW1 = UBA.IA.cos(UBA,IA)

PW2 = UBC.IC.cos(UBC,IC)

Trên cơ sở của phương pháp đo này người ta chế

Tạo W.mét ba pha 2 phần tử gồm 2 W.mét một

pha có M q được tổng hợp trên cùng một trục

PW1+PW2 = .Ud.Id.cos ϕ

* Mạch ba pha không đối xứng :

T Ả I

W * 1

*

A B C O

Trên cơ sở của phương pháp đo này người

ta chế tạo W.mét ba pha 3 phần tử gồm 3

W.mét một pha có M q được tổng hợp trên

cùng một trục.

Dùng ba W.mét nối theo sơ đồ

e, Đo công suất hệ thống cung cấp điện :

* Hệ thống một pha :

Sử dụng một W.mét +1BI+ 1BU mắc theo sơ đồ

Chú ý :

- Các đầu dây có cùng cực tính của

BI,BU,W,được nối với nhau và nối đất.

nối đất.

P = Kiđm.Kuđm.PW

Công suất tải được xác định

* Hệ thống ba pha :

Sử dụng một W.mét 3 pha (hoặc 3 W.mét một pha) + 3BI + 3BU

P = Ki.Ku.PW

Chú ý : Phần tử có điện áp pha nào thì có dòng điện pha đó

P = Ki.Ku.(PW1+PW2+PW3)

3 Đo công suất phản kháng :

a, Phương pháp đo gián tiếp :

Sử dụng trực tiếp các phương pháp đo U,I,X, ϕ để suy ra Q

Dụng cụ đo trực tiếp công suất phản kháng là W.mét phản

kháng, nó được chế tạo từ chỉ thị điện động

* Cấu tạo :

_ W.mét phản kháng có cấu tạo tương

tự như W.mét tác dụng

_ Nhưng cuộn dây phần động được mắc

nối tiếp với một cuộn cảm có giá trị tương

đối lớn.

b, Phương pháp đo trực tiếp :

•Nguyên lý : Ở mạch xoay chiều

I2 = U/ r22+(xL+x2)2

α = SI.I1.I2.cos(I1,I2)/(xL+x2) = SI.I1.I2.cos(900- ϕ )/(xL+x2)

= U/(x2+xL)

α = SI.U.I.sin ϕ /(x2+XL) = SQ.U.I.sin ϕ

I2 chậm pha với U một góc 900

_ W.mét phản kháng có các chú ý sử dụng như

W.mét tác dụng.

_ Các sơ đồ công suất phản kháng bằng W.mét

phản kháng trong mạch điện xoay chiều một pha

và ba pha tương tự như các sơ đồ đo công suất

tác dụng bằng các W.mét tác dụng.

Thang đo của của chỉ thị được khắc độ theo công suất phản kháng cần đo

Bằng cách mắc các cuộn dây của W.mét tác dụng,người ta có thể

đo được công suất phản nhưng PP này chỉ sử dụng được ở mạch điện xoay chiều ba pha.

_ Dùng một W.mét nối theo sơ đồ

_ Dùng hai W.mét nối theo sơ đồ :

* Mạch ba pha không đối xứng :

PW2 = UCA.IB.cos(UCA,IB) = Ud.Id.cos(900 - ϕB)

PW3 = UAB.IB.cos(UAB,IC) = Ud.Id.cos(900 - ϕC)

= Ud.Id.sin ϕA = Uf.If.sin ϕA = QA

= Ud.Id.sin ϕB = Uf.If.sin ϕB = QB

= Ud.Id.sin ϕC = Uf.If.sin ϕC = QC

 Bài tập Đồ thị véc tơ

5.2 ĐO ĐIỆN NĂNG :

1 Quan hệ cơ bản phép đo năng :

Điện năng của một tải hay một mạch điện được xác định :

1.Mạch từ và cuộn điện áp

2.Mạch từ và cuộn dòng điện

2 Công tơ đo điện năng :

a Công tơ một pha :

* Cấu tạo :

* Nguyên lý :

_ Khi có dòng điện chạy qua tải và qua

cuộn dòng sẽ sinh ra một từ thông φI

xuyên qua đĩa nhôm tỷ lệ với I :

φI = ki.I

_ Khi đặt điện áp U vào cuộn điện áp,

dòng IU sẽ sinh ra một từ thông φU xuyên

qua đĩa nhôm tỷ lệ với U

φU = ku.U

- ϕ là góc lệch pha giữa U,I

- ψ là góc lệch pha giữa φU , φI

- αΙ là góc lệch pha giữa I,φI

- β là góc lệch pha giữa U,φU

_ Các từ thông này sẽ cảm ứng trong

đĩa nhôm các SĐĐ e1,e2.

Vì đĩa nhôm là một mạch điện kín nên sinh ra các dòng điện cảm ứng Icư1,Icư2 chạy trong đĩa nhôm.

_ Dòng Icư1 do φI tác dụng với φU tạo ra: Mq1 = k1. φU.Icư1.sin ψ

_ Dòng Icư2 do φU tác dụng với φI tạo ra: Mq2 = k2. φI.Icư2.sin ψ

quay của đĩa nhôm : MC = Kc.n

hợp, số chỉ trên bộ đếm sẽ chỉ trực tiếp điện năng tiêu thụ

n = Kp.P/Kc = KA.P

b Công tơ ba pha :

* Công tơ ba pha 2 phần tử :

_ Cấu tạo : Gồm hai công tơ

một pha có Mq được tổng hợp

trên cùng một trục quay.

Phần tử 1

Phần tử 2

NCVC

Trục Bộ đếm

* Công tơ ba pha 3 phần tử :

_ Cấu tạo : Gồm ba công tơ

một pha có Mq được tổng hợp

trên cùng một trục quay

2 phần tử Loại trực tiếp Loại gián tiếp 3 phần tử

_ Mỗi công tơ khi gắn cho các hộ tiêu thụ đều có một niêm chì (công tơ

đã được các trung tâm kiểm chuẩn kiểm tra) tức là số chỉ công tơ đã được

điều chỉnh đúng Khi sử dụng tuyệt đối tránh làm biến dạng niêm chì này.

* Chú ý khi sử dụng :

_ Điện năng tiêu thụ của hộ tiêu thụ được tính: (thường tính một tháng).

*A c : Số chỉ của công tơ ở cuối tháng

*A đ : Số chỉ của công tơ đầu tháng

_ Hằng số K A (vòng/KWh) ghi trên mặt của công tơ cho biết số điện năng tiêu thụ của tải 1KWh ứng với bao nhiêu số vòng quay của đĩa nhôm.

_ Các sơ đồ đo điện năng trong mạch điện xoay chiều một pha và ba pha tương tự như các sơ đồ đo công suất tác dụng bằng các W.mét tác dụng.

Bài tập

*ïKiểm tra và hiệu chỉnh công tơ :

Để công tơ chỉ được chính xác, trước khi sử dụng người ta phải kiểm tra,

hiệu chỉnh công tơ và kẹp chì.

*Sơ đồ mạch kiểm tra công tơ :

1 Điều chỉnh hiện tượng tự quay của công tơ:

-Điều chỉnh: Điều chỉnh mẩu từ trên trục của công tơ tức là làm

tăng mômen hãm,giảm mômen bù cho đến khi đĩa nhôm đứng yên

2 Điều chỉnh góc θ = β – α1 = π/2 = 90 o :

- Điều chỉnh góc lệch pha ϕ = π/2, tức cosϕ = 0 Đĩa nhôm phải đứng yên

- Điều chỉnh cho góc θ = π/2 = 90 o ta phải điều chỉnh góc β hay từ thông

Φu bằng cách điều chỉnh bộ phận phân nhánh từ của cuộn điện áp hoặc điều chỉnh góc α hay từ thông Φi bằng cách điều chỉnh vòng ngắn mạch của cuộn dòng

- Điều chỉnh ϕ cho cosϕ = 1 tức ϕ = 0

- Đếm thời gian quay t của công tơ (bằng đồng hồ bấm giây)

- Đếm số vòng quay của công tơ N trong khoảng thời gian t

- Tính hằng số của công tơ theo công thức :

K A = N

U N .I N .t = P N N t

Hằng số này được ghi trên mặt công tơ

Ví dụ : Trên mặt công tơ có ghi 1Kwh / 600 vòng Điều đó có nghĩa là

K A = 600 vòng/Kwh

- Nếu K A khác với K A ghi trên công tơ thì phải điều chỉnh vị trí của Nam châm vĩnh cửu để tăng hoặc giảm M c cho đến khi K A đạt định mức thì thôi.

b Công tơ điện tử :

đo năng lượng đó.

với công suất P.