Вимірювання струму, напруги, потужності - налагодження електроустановок

Сторінка 5 з 19

ВИМІР СТРУМУ, НАПРУГИ, ПОТУЖНОСТІ В ЕЛЕКТРИЧНИХ ЛАНЦЮГАХ
Напруга і струм в ланцюгах постійного струму вимірюють приладами магнітоелектричної системи. Щоб стрілка таких приладів відхилялася в потрібну сторону, струм від позитивного полюса джерела живлення повинен потрапляти на затиск «+» амперметра. Найпростішим способом виміру постійного струму є безпосереднє пряме включення амперметра (рис. 10, а) При цьому необхідно дотримуватися три умови: межа вимірювання амперметра повинен бути більше або дорівнює максимальному робочому струму ланцюга lu> IVmax випробувальну напругу амперметра повинно бути більше напруги мережі Ua> Uс . опір амперметра повинно бути більше опору приймача RA> Rnp.
Для розширення меж вимірювання постійного струму застосовують вимірювальні шунти, які характеризуються номінальним первинним струмом / ш, падінням напруги AUm, створюваним між їх вимірювальними зажимами при цьому струмі, і класом точності. Стандартні струмові шунти розраховані на падіння напруги 45 і 75 мВ. Схема підключення мілівольтметра показана на рис. 10, б. Чим менше номінальний струм шунта, тим більше його внутрішній опір. При підключенні декількох приладів паралельно шунту може виникнути похибка, що перевищує допустиму для його класу точності. Тому при токах шунта в кілька десятків ампер до нього підключають один вимірювальний прилад.

Напруга в ланцюгах постійного струму може вимірюватися приладами різних систем. При використанні вольтметрів PV магнітоелектричної системи слід дотримуватись полярності включення (рис. 11, а).
Для розширення меж вимірювання вольтметрів застосовують додаткові резистори (рис. II, б). В цьому випадку межа вимірювання

Рис 11. Схеми включення вольтметрів в ланцюзі постійного струму:

а - безпосереднє включення, б - з додатковим резистором
де UPVx - розширений межа вольтметра; R, - опір додаткового резистора; K - коефіцієнт, що показує, у скільки разів збільшується межа вимірювання напруги приладу при використанні додаткового резистора.
Випускаються різні шунти і додаткові резистори для розширення меж вимірювання приладів постійного струму.
Змінні напруга і струм можна вимірювати приладами будь-якої системи, за винятком магнітоелектричної. При вимірюванні великих струмів в низьковольтних установках, а також напруг і струмів у високовольтних установках застосовують прилади електромагнітної системи, що включаються через спеціальні трансформатори струму і напруги. У практиці налагоджувальних робіт використовують різні вимірювальні трансформатори, при цьому слід пам'ятати, що вони вносять в результат вимірювань додаткову похибка. Щоб похибка не перевищувала допустимої, визначеної класом точності застосовуваного вимірювального трансформатора, його вторинну обмотку необхідно включати на номінальний опір. Номінальним опором вторинної обмотки ланцюга трансформатора струму є те найбільше, а трансформатора напруги - то найменший опір, на яке можна включити цю обмотку, що не перевищивши похибка вище допустимої.
Схеми включення вольтметрів з додатковими резисторами в ланцюгах постійного струму і однофазних мережах змінного струму однакові (рис. 11,6). Схеми включення амперметрів і вольтметрів при використанні вимірювальних трансформаторів показані на рис. 12, а, б.
У ланцюзі однофазного змінного струму потужність вимірюють безпосередньо за допомогою електродинамічного ватметра або побічно методом амперметра і вольтметра. Схема включення приладів показана на рис. 13. Знаючи напругу U, прикладена до навантаження, силу струму /, що проходить по ній, і кут <р сдвига между током и напряжением, можно определить активную, реактивную и полную мощность:

Рис 12. Схеми включення вимірювальних приладів змінного струму
а - з трансформатором струму, б - з трансформатором напруги
Р = Wcos # 981 ;; Q = UIsin # 981 ;; S = t //.
Кут ф або cos # 981; визначають за допомогою фазометра. При відсутності фазометра повну потужність знаходять за показаннями вольтметра і амперметра: S = UI. За допомогою ватметра вимірюють активну потужність, звідси: cos # 981; = Р / S; ф = arccosP / S \ Q = UIX X ешф.
При включенні вольтметра в вимірювану ланцюг враховують полярність його висновків (початку струмового обмотки і обмотки напруги). При рівномірному навантаженні потужність в трифазній мережі можна виміряти одним ваттметром. Схеми вимірювання для трифазної чьотирьох і трехпроводной мереж показані на рис. 14, а, б. Коли нульова точка мережі недоступна, створюється штучна нульова точка, при цьому опору повинні бути рівні:

Рис 13 Схема включення приладів для вимірювання потужності:
R "- резистор навантаження, - додатковий резистор до обмотці напруги ватметра

Мал. 14. Схеми включення ватметрів дли вимірювання активної потужності
трифазного струму а - безпосереднє, б - з додатковим резистором

Мал. 15 Схеми включення двох ватметрів для вимірювання потужності трифазного
струму
R \ a = Rдд = Rдс. Потужність визначають підсумовуванням показань всіх трьох ватметрів.
Для вимірювання потужності ланцюга трифазного струму найчастіше використовують два ваттметра як при симетричній, так і несиметричною завантаженні фаз. Три рівноцінних варіанти включення ватметрів при вимірюванні активної потужності показані на рис. 15. Активну потужність визначають як суму показань двох ватметрів. Реактивну потужність в трифазного ланцюга при рівномірному завантаженні всіх трьох фаз можна виміряти за допомогою одного ватметра (рис. 16, а). Для отримання повної реактивної потужності свідчення одного ваттметра множать на 3. При рівномірному і нерівномірному навантаженні реактивну потужність в трьох- і чьотирьох мережі визначають за допомогою трьох ватметрів (рис. 16,6):

Рис 16. Схеми вимірювання реактивної потужності в трифазній мережі: а - за допомогою одного ватметра, б - за допомогою трьох ватметрів
де РАГ PBi Рс - свідчення ватметрів, включених відповідно в фази А, В, С.
Для вимірювання потужності в трифазних ланцюгах з симетричним навантаженням використовують ваттметровий струмові кліщі (рис. 17). Найчастіше їх застосовують для визначення навантаження трифазних двигунів М напругою 380 і 660 В з доступною нейтраллю (рис. 17). В процесі вимірювання охоплюють кліщами один з проводів, що підводять, причому затиск напруги, зазначений зірочкою, з'єднують з цим проводом, а затиск «220 В» (в ланцюзі 660 В затиск «380 В») - з нейтраллю обмотки статора. Якщо показання приладу негативні, кліщі при охопленні дроти слід повернути на 180 ° або поміняти місцями проводи ланцюга напруги.
У мережах змінного струму облік виробленої і споживаної електроенергії здійснюється за допомогою лічильників індукційної системи, які виготовляють в одно- та трифазні.

Рис 17 Вимірювання потужності трифазного двигуна з допомогою ваттметровий вимірювальних кліщів
Останні бувають двох модифікацій - для трьох-і чьотирьох мережі. Для обліку витрати активної і реактивної енергії випускаються спеціальні лічильники. Для вимірювання в трифазних мережах активної енергії служать лічильники САЗ, СА4, СА4У, реактивної енергії - СРЗ, СР4, СР4У (цифра 3 в позначенні типу лічильника вказує, що він призначений для трехпроводной мережі, 4 - для чьотирьох). Лічильники СА4У і СР4У випускаються тільки для включення з вимірювальними трансформаторами струму і напруги, лічильники інших типів - для прямого включення і з трансформаторами. Для обліку енергії в колах однофазного струму використовують лічильники СО. Лічильники активної енергії виготовляють класів точності 1,0; 2,0; 2,5, лічильники реактивної енергії-2,0; 2,5; 4,0. Клас точності лічильників і вимірювальних трансформаторів, призначених для ланцюгів комерційного і технічного обліку, повинен відповідати вимогам ПУЕ.
Схеми внутрішніх з'єднань трифазних лічильників наведені на рис. 18.о - д. Індексами Г і Я позначені висновки обмоток лічильників, що підключаються відповідно до живильної стороні схеми і навантаженні.
Схеми включення трьохпровідних лічильників активної енергії типу САЗ і САЗУ і лічильників реактивної енергії твань СРЗ і срзу наведені на рис. 19, а - в, а схеми включення чотирьох провідних лічильників активної енергії СА4 і СА4У і реактивної енергії СР4 і СР4У - на рис. 20, а - р

Рис 18 Схеми внутрішніх з'єднань трифазних лічильників а - активної енергії типу САЗ і САЗУ, б - реактивної енергії типу СРЗ і срзу. в - активної енергії типу СА4 і СА4У. г - реактивної енергії типу СР4 і СР4У з додатковою послідовної обмоткою, д - реактивної енергії типу СР4 І676 і СР4У-І676, / -№ номера затискачів

Рис 19 Схеми включення лічильника активної енергії типу САЗ і САЗУ і лічильника реактивної енергії типу СРЗ, СРЗУ- а - безпосереднє включення, б - е трансформаторами струму, в с трансформаторами струму і напруги

Рис 20 Схеми включення лічильника активної енергії типу СА4 і СА4У і лічильника реактивної енергії типу СР4, СР4У, СР4-І676 і СР4У-І676 а - безпосереднє включення, б - з трансформаторами струму, в - з трансформаторами струму і напруги в трехпроводной ланцюга, г -з трансформаторами струму і напруги і чьотирьох ланцюга (в реактивних лічильниках затискачі 10 відсутні)

Іноді при налагоджувальних роботах лічильники використовують для вимірювання потужності. Розглянемо приклад визначення потужності, споживаної двигуном, за допомогою трифазного лічильника. Відраховуємо число обертів диска за проміжок часу t (зазвичай досить 20-40 с, відрахованих за секундоміром); навантаження двигуна за цей проміжок не повинна змінюватися. Якщо на табличці лічильника, наприклад типу САЗУ, вказано 1 кВт-год = п оборотів диска, то потужність, кВт,

де КГТ і кг "- відповідно коефіцієнти трансформації трансформаторів струму і напруги.