Post on 20-Jan-2016
description
transcript
Měření střídavého výkonuPower of alternative current measurement
Ing. David FURKA
VOŠ a SPŠ Varnsdorf
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 2
Výkon střídavého proudu
ZDÁNLIVÝ VÝKON- zahrnuje činnou i jalovou složku – je dán impedancí- je fázorovým (geometrickým) součtem činného a jalového výkonu
ČINNÝ VÝKON- je dán činnou složkou impedance (admitance) – R (G)
JALOVÝ VÝKON- je spojen s tvorbou pole (elektrické a magnetické)- je dán jalovou složkou impedance (admitance) – X (B)
],;[. AVVAIUS
],,;[cos.. AVWIUP
],,;[sin.. AVVArIUQ
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 3
Střídavé výkony – vzájemné vazby
činný výkon – dán obvodovými veličinami na rezistoru
jalový výkon – dán obv. velič. na cívce nebo kondenzátoru
- výkon induktivní a kapacitní má opačnou fázi
- jalový výkon je posunut o ±90° vůči činnému
- pravoúhlý trojúhelník
P
Q S
22 QPS
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 4
Střídavé soustavy a jejich výkony
1F soustava - P, Q, S
3F soustava - 4-vodičová • symetricky zatížená – P, Q, S
(bez PE) • nesymetr. zatížená – P, Q, S
- 5ti-vodičová • symetricky zatížená – P, Q, S
(s Pe) • nesymetr. zatížená – P, Q, S
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 5
Výchylkový analogový wattmetr
chyba přístroje TP
Měřicí rozsah
dán proudovým a napěťovým rozsahem
MRP=MRU.MRI [W]
Konstanta přístroje Naměřená hodnota
Pnam= k.PD [W] PD…počet dílků
dílek
W
PD
MRk P
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 6
Měř. jednofázového činného výkonu
• elektrodynamický nebo ferodynamický Wmetr (přímá metoda)
• napěťová a proudová cívka – stejná fáze
W
Zo
oP + Pz
INC
NCW
Zo
oP + Pz PC
UPC
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 7
Měř. jednofázového jalového výkonu
W
-90° Zo
o
Qz Wattmetr měří činný výkon P=U.I.cosφ
při zpoždění napětí o ½ π platí:
U . I . cos (φ - ½ π) = U . I . sin φ = Q
Zpožďovací členGörgesův článek (vyvážený)
u1(t)=U1msin(ωt)u2(t)=U1msin(ωt-90°)
R1
R4
C2
C3
U1 U2
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 8
Měř. jednofázového zdánlivého výkonu
S=U.I
Z
A
V Z
A
V
I
U U
I
CHYBA METODY vlivem spotřeby měřicích přístrojů
snížení chyby metody obdobně jako např. u měření odporu ohmovou metodou:
• vhodným zapojením – snížení chyby• početní korekce odečtení proudu voltmetru
takto lze chybu úplně eliminovat
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 9
3F soustava – napěťové poměryU
VW
UUV
UVW
UWU
U
VW
UU
UVUW
Mezi fázovým vodičem a N
fázové napětí UF
Mezi dvěma fázovými vodiči
sdružené napětí US
3.FS UU
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 10
3F soustava – fázové poměry I.
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 11
3F soustava – fázové poměry II.
• vzájemné posunutí postupných fází o 120 °• posunutí fáz. a postupného sdruž. napětí o 150 °
uU(t)=Um.sin(ωt)
uV(t)=Um.sin(ωt+120°)
uW(t)=Um.sin(ωt-120°)
UU
UVUW
UU
UVUw
UUV
UVW
UWU
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 12
3F činný výkon 5-ti vod. soustavy (SZ)
WU
V
W
N
PE
SYM.
ZÁTĚŽ
PU SYMETRICKÉ ZATÍŽENÍ
STEJNÉ FÁZOVÉ PROUDY STEJNÉ FÁZOVÉ VÝKONY
Ucelk PP .3
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 13
3F činný výkon 4vodič. soustavy (SZ) I.
3UV
U
PP
WU
V
W
PE
SYM.
ZÁTĚŽ
PUV
Přepočet PUV na PU:
Symetrická zátěž stejné fázové výkony
UV
UVUcelk
WVU
PPcelk
PPP
PPP
.3
3.3.3
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 14
3F činný výkon 4vodič. soustavy (SZ) II.
WU
V
W
PE
SYM.
ZÁTĚŽ
Puo
o
Rv Rv
umělý uzel
Symetrické zatížení pomocí RV
umělý uzel - nulový potenciál
NC wattmetru na fáz. napětí
wattmetr měří fáz. výkon
Pcelk=3.PU
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 15
3F činný výkon 5-ti vod. soustavy (NZ)
WU
V
W
PE
SYM.
ZÁTĚŽ
Pu
EN
N
W
Pv
W
Pw
o
o
o
o
o
o
NESYMETRICKÁ ZÁTĚŽ
fázové proudy a výkony nemusejí být stejné
měří se ve všech fázích
Pcelk=PU+PV+PW
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 16
3F činný výkon 4vodič. soustavy (NZ) I.
WU
V
W
PE
SYM.
ZÁTĚŽ
Puv
EN
W
Pvw
W
Pwu
o
o
o
o
o
o
Měřené výkony jsou sdružené
přepočet Psdruž na Pfáz
3
333
3
WUVWUVcelk
WUVWUVcelk
WUcelk
sdružfáz
PPPP
PPPP
PPPP
PP
V
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 17
3F činný výkon 4vodič. soustavy (NZ) II.
WU
V
W
PE
SYM.
ZÁTĚŽ
Pu
EN
W
Pv
W
Pw
o
o
o
o
o
o
umělý uzel
NESYMETRICKÁ ZÁTĚŽ
fázové proudy a výkony nemusejí být stejné
měří se ve všech fázích
Pcelk=PU+PV+PW
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 18
3F činný výkon 4vodič. soustavy (NZ) III.Aronovo zapojení
WU
V
W
PE
SYM.
ZÁTĚŽ
Puw
EN
W
Pvw
o
o
o
o
Pcelk=PUW+PVW
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 19
3F jalový výkon 4vodič. soustavy (SZ)
WU
V
W
PE
SYM.
ZÁTĚŽ
Q1o
o
1
1
.3
3.3
.3
celk
celk
Ucelk
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 20
3F jalový výkon 4vodič. soustavy (NZ)
3
333
321
321
QQQQ
QQQQ
QQQQ
celk
celk
WVUcelk
WU
V
W
PE
SYM.
ZÁTĚŽ
Q1o
oW
W
o
oo
o
Q2
Q3
EN
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 21
3F zdánlivý výkon 5-ti vod. soustavy (SZ)
U
V
W
PE
SYM.
ZÁTĚŽ
EN
A
V
Iu
Uu
N
Scelk=SU+SV+SW
Scelk=3.SU
Scelk=3.UU.IU
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 22
3F zdánlivý výkon 4vod. soustavy (SZ)
U
V
W
PE
SYM.
ZÁTĚŽ
EN
A
V
Iu
UuRv Rv
Scelk=SU+SV+SW
Scelk=3.SU
Scelk=3.UU.IU
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 23
U
V
W
PE
SYM.
ZÁTĚŽ
EN
A
A
A
V V V
N
Iu
Iv
Iw
Uu Uv Uw
3F zdánlivý výkon 5-ti vod. soustavy (NZ)
Scelk=SU+SV+SW
Scelk=UUIU+UVIV+UWIW
VOŠ a SPŠ Varnsdorf Měření AC výkonu 24
3F zdánlivý výkon 4vod. soustavy (NZ)
U
V
W
PE
SYM.
ZÁTĚŽ
EN
A
A
A
V V V
Iu
Iv
Iw
Uu Uv Uw
Scelk=SU+SV+SW
Scelk=UUIU+UVIV+UWIW