CHUONG 5 ĐO CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG

Đo công suất tác dụng trong mạch xoay chiều một pha 1.. Đo công suất tác dụng trong mạch xoay chiều ba pha 1.. Dùng oát kế điện động : xem phần đo công suất trong mạch xoay chiều một pha

CHƯƠNG 5 :

ĐO CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG

I Mạng 3 pha và quan hệ cơ bản của phép đo công suất

II Đo công suất trong mạch một chiều DC :

1 Phương pháp dùng Volt kế và Ampe kế

2 Phương pháp dùng Watt kế

III Đo công suất tác dụng trong mạch xoay chiều một pha

1 Dùng phương pháp gián tiếp

2 Dùng Watt kế điện động

IV Đo công suất tác dụng trong mạch xoay chiều ba pha

1 Mạch 3 đối xứng

2 Mạch 3 pha không đối xứng

3 Đo công suất của hệ thống cung cấp điện

V Đo công suất phản kháng :

1 Mạch một pha

2 Mạch ba pha

VI Đo điện năng :

1 Mạch một pha

2 Mạch ba pha

I Mạng 3 pha và quan hệ cơ bản phép đo công suất :

1 Mạng 3 pha : có 2 cách kết nối : sao – tam giác

Kết nối hình sao

p

Mạng 3 pha kết nối hình sao:

Vect ơ điện áp trong mạng 3 pha

hình sao

Mạng 3 pha kết nối hình

2 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:

• P = I 2 R = U.I.Cos  (W, kW)

•_ Công suất phản kháng:

• Q = I 2 X = U.I.Sin  (VAr, kVAr)

•_ Công suất biểu kiến:

• S = U.I (VA, kVA)

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

X R

2 2

Q P

II ĐO CÔNG SUẤT TRONG MẠCH MỘT CHIỀU DC :

1 Dùng vôn kế và ampe kế :

•P = U.I

•Do đó có thể dùng vôn kế và ampe kế để đo công suất

•Có hai cách mắc : mắc trước và mắc sau

2 Dùng oát kế điện động : xem phần đo công suất trong mạch xoay chiều một pha

III ĐO CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG MẠCH XOAY CHIỀU 1 PHA :

1 Phương pháp gián tiếp :

a Dùng các thiết bị đo U, I, R, cos để suy ra P

b Dùng các vôn kế và ampe kế :

Mạch đo được mắc như

hình 5.1a Trong trường

hợp chỉ có một vôn-kế

xoay chiều thì phải dùng

hai khóa đổi vị trí, S và

S’ Khóa S và S/ ở vị trí

1 và 1’ vôn-kế cho trị số

V1, điện áp này cùng

pha với dòng điện Hình 5.1 a) Mạch đo công suất tải xoay chiều

b) Giản đồ vectơ điện áp và dòng điện

Khi khóa S, S’ ở vị trí 2, 2’ vôn-kế chỉ thị V 2, điện áp này lệch

pha với dòng điện qua tải một góc là  Khi khóa S, S’ ở vị trí 1

và 2’ vôn-kế chỉ thị V 3, góc lệch pha so với dòng điện là 1

Theo giản đồ vectơ hình 5.1b

Cos  được xác định theo công thức :

2 2

2 3 2

2

cos

V

V V

V I I

V

2 1

2 1

2 2

2 3

2

cos

V V

V V





2 Dùng Watt kế điện động :

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

được chế tạo từ chỉ thị điện động.

- Cuộn tĩnh: 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 )

- Cuộn động: Quấn nhiều vòng với tiết diện nhỏ,được mắc nối tiếp với một điện trở RP có gía trị tương đối lớn và mắc song song với tải Được chế tạo với các điện áp định mức 120 – 240 – 440 V, ( cuộn điện áp )

Tải

Rp

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 :

- Uđm,Iđm: Điện áp và dòng điện

sử dụng ở giới hạn đo

- đm : số vạch chia trên thang đo

Công suất chỉ bởi W.mét

P W = C W  (W)

 : 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

a

III ĐO CÔNG SUẤT TRONG MẠCH XOAY CHIỀU 3 PHA

1 Mạch ba pha đối xứng :

- Mạch ba pha bốn dây:

Dùng một W.mét

P W = U A I A cos(U A ,I A ) = P A

T Ả I

W *

*

A B C O

P = 3.P W

- Mạch ba pha ba dây:

Dùng 2 W.mét (tải cảm)

P = PW1 + PW2

T Ả I

W * 1

*

A B

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

2 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

3 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

- Cầu chì CC1 được nối trên dây pha

- Cầu chì CC2 được nối ở phía không

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)

1 Mạch xoay chiều một pha:

a, Phương pháp đo gián tiếp :

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 :

IV ĐO CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG :

•Nguyên lý : Ở mạch xoay chiều

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

 = SI.I1.I2.cos(I1,I2)/(xL+x2) = SI.I1.I2.cos(900-)/(xL+x2)

= U/(x2+xL)

 = SI.U.I.sin/(x2+XL) = SQ.U.I.sin

I2 chậm pha với U một góc 90 0

_ 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

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 :

P W1 = U AB I A cos(U AB ,I A ) = U d I d cos(30 0 +)

P W2 = U CB I C cos(U CB ,I C ) = U d I d cos(30 0 -)

P W2 – P W1 = U d I d sin .(P W2 – P W1 ) = U d I d sin

Q = .(PW2 – PW1) : tải mang tính cảm kháng

Đồ thị véc tơ

* Mạch ba pha không đối xứng :

V 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 fI

xuyên qua đĩa nhôm tỷ lệ với I :

fI = k i I

_ Khi đặt điện áp U vào cuộn điện áp,

dòng IU sẽ sinh ra một từ thông fU xuyên

qua đĩa nhôm tỷ lệ với U

fU = k u U - j là góc lệch pha giữa U,I - y là góc lệch pha giữa f U , f I

- a I là góc lệch pha giữa I,f I

- b là góc lệch pha giữa U,f U

U

I

I U

a U

_ 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 fI tác dụng với fU tạo ra: M q1 = k 1 f U I cư1 siny

_ Dòng Icư2 do fU tác dụng với fI tạo ra: M q2 = k 2 f I I cư2 siny

_ Dưới tác dụng của Mq và MC, đĩa nhôm sẽ quay đều khi

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

n = K p P/K c = K A 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

_ 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 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 = Ac - Ađ

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

*A đ : Số chỉ của công tơ đầu tháng

_ Hằng số KA (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.

b Công tơ điện tử :

chỉ thị số sẽ tỉ lệ với điện năng N = C.W trong khoảng thời gian cần

đo năng lượng đó

U3 = K1.I.k2.U = k3.P