Приборы и оборудование

Установка типа У1134 предназначена для поверки однофазных или трехфазных счетчиков активной и реактивной энергии, амперметров, вольтметров, ваттметров и фазометров на переменном токе промышленной частоты 50 Гц. У1134 имеет две независимые трехфазные цепи: цепь тока с номинальным значением 0.5, 1, 2.5, 5, 10, 25, 50 А и цепь напряжения с номинальным значением 150, 300, 600 В.

Угол сдвига фаз между током и напряжением регулируется от 0 до ±120^o с помощью электромашинного фазорегулятора типа ФР-51. Плавность регулирования тока и напряжения ±0.1% относительно их номинальных значений.

Трехэлементный счетчик активной энергии. Двухэлементный киловаттметр. Двухэлементный киловарметр. Логометрический фазометр для трехфазной цепи.

Порядок проведения работы

Лабораторная работа проводится на двух четырехчасовых занятиях. Перед началом работы необходимо изучить методы и приборы для измерения активной, реактивной мощности и энергии, угла сдвига фаз в трехфазных цепях: [8, c.128-137; 4, c.273-278; 10, c.301-306; 9, c.279-295, 301-306, 309-312]. Составить список приборов с полной их характеристикой.

Подготовить к работе лабораторный стенд.

Внимание! В лабораторной установке для расширения пределов измерения амперметров, ваттметров, счетчиков активной энергии и др. используются трансформаторы тока. Во избежание несчастных случаев ЗАПРЕЩАЕТСЯ разрывать вторичную цепь трансформаторов тока.

Ручки регуляторов тока и напряжения (шесть регуляторов на горизонтальной панели) повернуть влево до отказа. Записать показание счетчика активной энергии. На ваттметрах переключатели пределов измерения напряжения установить на отметку 300 В (в правом секторе). Предел измерения тока ваттметров установлен 5 А.

На вертикальной панели установки переключатель Сеть (крайний справа) должен быть в положении Откл. Переключатель Ток установить в положение Вкл. Переключателем Фазное-линейное вольтметры подключить для измерения фазного напряжения.

Переключателем 150 В - 300 В - 600 В установить предел измерения вольтметров 300 В. Переключатель Напряжение установить в положение Вкл. Тумблеры включения напряжения в фазах (три тумблера с цветными точками) установить в верхние положения (Вкл).

Установить одинаковые во всех фазах заданные преподавателем пределы изменения тока в первичных обмотках измерительных трансформаторов тока (устанавливая штепсельные контакты в соответствующие гнезда).

На горизонтальной панели переключатель SB₁₃ (справа) установить на отметку 300 В. Переключатель SB₁₂ (слева) установить в положение, соответствующее измерению активной мощности тремя ваттметрами (по схеме рис.12.3). Все перемычки на вертикальной панели в токовой цепи должны быть замкнуты.

С разрешения преподавателя включить напряжение питания стенда, повернув переключатель Сеть в положение Вкл.

Плавно поворачивая ручки регуляторов напряжения, установите по вольтметрам фазные напряжения 127 В (учтите, предел измерения вольтметров установлен 300 В, поэтому показания вольтметров нужно умножить на два).

Проверьте, какие будут линейные напряжения. Для этого переключатель Фазное-линейное переведите в положение линейное. Вольтметры должны показать 220 В.

Переведите переключатель Фазное-линейное в положение фазное. Вольтметры должны показать фазное напряжение U_ф = 127 В. Плавно поворачивая ручки регуляторов тока (справа), установите в каждой фазе по амперметрам токи во вторичных цепях измерительных трансформаторов I_ф'= 5 А. Плавно поворачивая ручку фазорегулятора (слева внизу около стенда), установите по показанию фазометра сдвиг фаз между током и напряжением  = 0 [cos () = 1].

При этом киловарметр должен показать 0, киловаттметр – 1.81.9 кВт, каждый ваттметр – примерно 600 Вт, а диск счетчика должен вращаться в направлении, указанном на его шкале.

Внимание! Если показания приборов отличаются от указанных выше значений, отключите установку (повернув переключатель Сеть в положение Откл) и доложите преподавателю.

Прогреть установку в течение 10-15 минут при фазных токах I_ф'= 5 А и фазных напряжениях U_ф = 127 В.

12.1. Измерить активную мощность и энергию трехфазным счетчиком и киловаттметром при cos () = 1 для симметричной цепи, фазных напряжениях 127 В и токах во вторичных цепях измерительных трансформаторов 5; 4; 3; 2 А.

С помощью регуляторов тока установить первое значение заданных (одинаковые во всех трех фазах) токов во вторичных цепях измерительных трансформаторов. Показания киловаттметра (P'), амперметров и образцовых ваттметров (P₁, P₂, P₃) занести в таблицу 12.1. В графе «Примечание» указать показания фазометра.

Посчитать количество оборотов N диска счетчика за время t = 3 минуты. Число оборотов N диска также занести в таблицу. Повторить измерения для следующих значений токов.

Таблица 12.1

Измерение активной мощности и энергии

Измерено

Вычислено

Примечание

I1ф' А

I2ф' А

I3ф' А

P1 Вт

P2 Вт

P3 Вт

P' кВт

N Об.

p %

P кВт

Кд Втc/об

 %

12.2. Измерить активную мощность и энергию при cos () = 0.5 (для индуктивного характера нагрузки). Измерения проводятся аналогично п.12.1. Результаты измерений заносятся в таблицу 12.1.

12.3. Измерить мощность и энергию при активной нагрузке для несимметричной цепи. Измерения проводятся аналогично п.12.1, однако токи устанавливаются разные во всех трех фазах (по заданию преподавателя, например, I_1ф'= 5 А, I_2ф'= 4 А, I_3ф'= 3 А).

Учтите, что в данном случае показания фазометра не соответствуют действительным углам сдвига фаз между токами и напряжениями.

Результаты измерений заносятся в таблицу 12.1.

12.4. Для каждого наблюдения по п.12.1-12.3 вычислить относительную приведенную погрешность (%) киловаттметра по формуле

_p = [P' - (P₁ + P₂ + P₃)] 100/P_п'.

Здесь P_п' – верхний предел измерения киловаттметра.

Сделать заключение о соответствии киловаттметра своему классу точности. Вычислить номинальный коэффициент трансформации K_н' трансформатора тока

K_н' = I_1н/I_2н.

Здесь I_1н – номинальный ток в первичной цепи трансформатора тока (I_1н установлен по заданию преподавателя); I_2н – номинальный ток во вторичной цепи трансформатора тока (I_2н = 5 А).

Для каждого наблюдения вычислить активную мощность в трехфазной цепи по показаниям киловаттметра:

P = K_н'P'.

По уравнению (12.3) вычислить номинальную K_н постоянную счетчика. Для каждого наблюдения вычислить действительную постоянную счетчика K_д по формуле (12.4), где под P следует понимать сумму показаний трех образцовых ваттметров, и относительную погрешность  по формуле (12.5). Сделать заключение о соответствии счетчика своему классу точности.

Результаты вычислений по п.12.4 занести в таблицу 12.1.

12.5. Измерить реактивную мощность трехфазным (двухэлементным) киловарметром при I_ф'= 5 А для симметричной цепи и cos () = 0.5; 0.7; 0.9. Для чего на горизонтальной панели стенда переключатель SB₁₂ (слева) установить в положение, соответствующее измерению реактивной мощности тремя ваттметрами (по схеме рис.12.6).

С помощью регуляторов напряжения установить по вольтметрам фазные напряжения 127 В. С помощью регуляторов тока установить одинаковые токи во всех трех фазах I_ф'= 5 А.

Для индуктивного характера нагрузки с помощью фазорегулятора установить по показанию фазометра заданное значение cos ().

Показания киловарметра (Q'), амперметров и образцовых ваттметров (P₁, P₂, P₃) занести в таблицу 12.2. В графе «Примечание» указать показания фазометра. Повторить измерения для следующих значений cos ().

Таблица 12.2

Измерение реактивной мощности

Измерено							Вычислено		Примечание
I1ф' А	I2ф' А	I3ф' А	P1 кВт	P2 кВт	P3 кВт	Q' квар	Q %	Q квар

12.6. Измерить реактивную мощность киловарметром в несимметричной цепи. Измерения проводятся аналогично п.12.5, однако токи устанавливаются разные во всех трех фазах (по заданию преподавателя, например, I_1ф'= 5 А, I_2ф'= 4 А, I_3ф'= 3 А). Результаты измерений заносятся в таблицу 12.2.

12.7. Для каждого наблюдения по п.12.5-12.6 вычислить: относительную приведенную погрешность (%) киловарметра по формуле

_Q = [Q'- (P₁ + P₂ + P₃) /] 100/Q_п';

здесь Q_п' – верхний предел измерения киловарметра;

реактивную мощность в трехфазной цепи по показаниям киловарметра

Q = K_н'Q'.

Определить класс точности киловарметра. Результаты вычислений занести в таблицу 12.2.

12.8. Измерить угол сдвига фаз [cos ()] между током и напряжением в симметричной трехфазной цепи при индуктивном характере нагрузки. Для чего на горизонтальной панели стенда переключатель SB₁₂ (слева) установить в положение, соответствующее измерению активной мощности двумя приборами (по схеме рис.12.2).

С помощью регуляторов напряжения установить по вольтметрам фазные напряжения 127 В. С помощью регуляторов тока установить одинаковые токи во всех фазах I_ф'= 5 А.

Для индуктивного характера нагрузки с помощью фазорегулятора установить по показанию фазометра заданное значение cos (').

Показания образцовых ваттметров (P₁, P₂) занести в таблицу 12.3. Повторить измерения для следующих значений cos (').

Для каждого значения cos (') вычислить действительное значение cos () по формуле (12.19), угол сдвига фаз , относительную погрешность измерения cos (), %

 = [cos (') - cos ()] 100/cos (').

Результаты вычислений занести в таблицу 12.3.

Таблица 12.3

Измерение угла сдвига фаз

Измерено			Вычислено			Примечание
cos (')	P1, Вт	P2, Вт	cos ()	, градусы	, %
0.5
0.7
0.9
1.0

12.9. Измерить коэффициент мощности  в несимметричной трехфазной цепи при индуктивном характере нагрузки при фазных напряжениях 127 В. Для чего с помощью регуляторов тока установить разные токи во всех трех фазах (например, I_1ф' = 5 А, I_2ф' = 4 А, I_3ф' = 3 А). Значения токов занести в отчет.

С помощью фазорегулятора установить по показанию фазометра значение cos (') для индуктивного характера нагрузки.

Переключатель SB₁₂ установить в положение, соответствующее измерению активной мощности по схеме рис.12.3. Показания образцовых ваттметров (P_1а, P_2а, P_3а) занести в таблицу 12.4.

Переключатель SB₁₂ установить в положение, соответствующее измерению реактивной мощности по схеме рис.12.6. Показания образцовых ваттметров (P_1р, P_2р, P_3р) занести в таблицу 12.4.

Повторить измерения для следующего значения cos ('). Для каждого значения cos (') вычислить активную мощность цепи:

P = P_1а + P_2а + P_3а;

реактивную мощность цепи

Q = (P_1р + P_2р + P_3р) /;

полную мощность S по уравнению (12.21) и коэффициент мощности  по уравнению (12.22). Результаты вычислений занести в таблицу 12.4. Сравнивая значения cos (') и , убедиться в их различии.

Результаты измерений и вычислений покажите преподавателю.

Получив разрешение, отключите установку, переведя переключатель Сеть в положение Откл.

12.10. Записать показания счетчика активной энергии. Определить израсходованное количество энергии за время лабораторной работы, умножив разность показаний счетного механизма в конце и начале работы на K_н' (номинальный коэффициент трансформации измерительного трансформатора тока).

Таблица 12.4

Измерение коэффициента мощности

cos(')	Измерено по схеме рис.12.3			Измерено по схеме рис.12.6			Вычислено			Приме- чание
	P1а, Вт	P2а, Вт	P3а, Вт	P1р, Вт	P2р, Вт	P3р, Вт	P, Вт	Q, вар	
0.5
0.7
0.9
1.0

12.11. Задание для самостоятельной работы. Используя выражение (12.18), вывести уравнение для определения реактивной мощности на основе показаний измерителей активной мощности P₁ и P₂. Провести измерения и сравнить полученные результаты с данными п.12.5.

Используя показания образцовых приборов по п.12.3, вычислить углы сдвига фаз между током и напряжением в каждой фазе.

Используя результаты измерений по п.12.2, определить полную мощность нагрузки, реактивную мощность нагрузки, угол сдвига фаз между фазными токами и напряжениями.

Измерить реактивную мощность по схеме рис.12.5, используя методику измерения п.12.5-12.7.