Способ измерения активной мощности

Способ измерения активной мощности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АВТИВНОЙ МОЩНОСТИ, заключающийся в том, что измеряют ток исследуемого объекта , напряжение на.исследуемом объекте, напряжение на включенном последовательно с объектом реактивном двухполюснике и суммарное напряжение , по полученным напряжениям : определяют коэффициент мощности исследуемого объекта и затем активную мощность в нем, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при низком коэффициенте мощности, измерение напряжения производят на включенной последовательно с исследуемым объектом разомкнутой вторичной обмотке трансформатора,первичная обмотка которого включена в силовую цепь последовательно с исследуемым объектом . 2. Способ по П.1, о т л и .4 аю щ и &. С я тем, что, с целью повышения его точности, путем изменения взаимной индуктивности обмоток сл трансформатора регулируют напряжение вторичной обмотки трансформатора путем его приближения по значению к напряжению на исследуемом объекте.

Своз СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИИ

3(50 6 01 R а,/00 -> МАТ)(;:;:;,. „>.

:: Ь

@ (ЛИ () ТЫ А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙ (21) 34 29649/18-21 (22) 23. 04. 82, (46) 30.09.83. Бюл. Р 36 (72) A.Í.Костылев и В.М.Васильев (71) Научно-исследовательский инсти.тут Завода Сибэлектротяжмаш" (53) 621 . 317 (088 . 8) (56) 1. Справочник по электроизмериt I т тельным приборам. Л., Энергия

1977, с. 423-440.

2. ГОСТ 17691-80. Преобразователи частоты электромашинные мощностью

250 кВт и выше. Методы испытаний, п. 1. (54) (57) 1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АНТНВНОИ МОЩНОСТИ, заключающийся в том, что измеряют ток исследуемого объекта, напряжение на. исследуемом объекте, напряжение на включенном последовательно с объектом реактивном двухполюснике и суммарное нап„.,SV„„ A ряжение, по полученным напряжениям определяют коэффициент мощности исследуемого объекта и затем активную мощность н нем, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения при низком коэффициенте мощности, измерение напряжения производят на включенной последовательно с исследуемым объектом разомкнутой вторичной обмотке трансформатора, первичная обмотка которого включена в силовую цепь последовательно с исследуемым объектом.

2. Способ по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения его точности, путем измене- I ния взаимной индуктивности обмоток трансформатора регулируют напряжение вторичной обмотки трансформатора путем era приближения по значению к напряжению на исследуемом объекте.

1045146

Изобретение относится к электро" измерениям, а именно к измерению активной мощности в элементах электрических цепей переменного тока, и может быть испольвовано при иссле,цованиях различных электротехнических 5 устройств (электрических машин, трансформаторов, кабелей и т.д.) .

Известны устройства для измерения активной мощности, содержащие в цепях переменного тока ваттметры 1I0

И

Точное измерение активной мощности при низком коэффициенте мощности (со9 (p c 0,05) встречает известные затруднения. Во-первых, ваттметр, будучи полностью загруженным по напряжению и току, не обеспечивает должного отклонения указателя. Во -вторых, при низком коэффициенте мощности точность измерения резко снижается за счет угловьж погрешностей измерительных трансформаторов напряжения и тока. В ряде случаев при искажении синусоидальности кривОй питающего напряжения важно знать мощность по первой гармонической составляющей, в то время как электромеханические ваттметры измеряют сумму мощностей по всем гармоничеcêèì сQcTàýëÿþùèì и не позволяют провести ее разделение. Известен способ измерения актив— ной мощности без применения ваттметра, а с использованием амперметра и вольтметра. Последовательно с исследуемым объектом включают в качестве измерительного приспособления силовой конденсатор, для которого принято, что напряжение на нем отличается от тока на угол )), Измеряют напряжения на исследуемом 40 объекте, на конденсаторе и суммарное. По трем, напряжениям, как по трем сторонам треугольника, вычисляют угол между напряжениями на конденсаторе и исследуемом объекте. 45

Поскольку угол между током и напряжением конденсатора принят равным

9(9, còàHoâèòñé известным угол между током и напряжением исследуемого объекта. Зная напряжение, ток 50 исследуемого объекта и угол между ними, вычисляют активную мощность

L23 .

При измерениях с применением лабораторных вольтметров способ обеспечивает большую точность, чем измерение при помощи ваттметров..

Вместе с тем способ приемлем для коэффициента мощности исследуемого объекта,не ниже 0,7, с его понижением возрастает погрешность 60 измерения.

Бель изобретения — повышение точности измерения активной мощности при низком коэффициенте мощности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения активной мощности, заключающемуся в измерении тока и напряжения исследуемого объекта, напряжения на включенном последовательно с исследуемым объектом реактивном двухполюснике и суммарного на>>ряжения, определении по полученным напряжениям коэффициента мощности исследуемого объекта и путем умножения последнего на ток и напряжение исследуемого объекта активной мощности в нем, в качеств.е измерительного приспособления используют разомкнутую вторичную обмотку трансформатора, первичная обмотка которого включена в силовую цепь последовательно с исследуемым о б ьек том.

1<роме того, путем изменения взаимной индуктив ности обмоток трансформатора регулируют напряжение, вторичной обмотки трансформатора так, чтобы оно приблизилось по значению к напряжению на исследуемом объекте.

На фиг„1 изображена электрическая схема, реализующая предлагаемый способ; на фиг. 2-5 - векторныв диаграммы тока и напряжений.

ЭДС, наведенная во вторичной обмотке трансформатора, определяется выражением где М вЂ” взаимная индуктивность обмоток трансформатора 1.

ЭДС при синусоидальном токе синусоидальна и отличается от тока по углу íàI/)2. Для целей измерения требуется регулирование ЭДС вторичной обмотки трансформатора.

Это достигается изменением значения взаимной индуктивности как дискретно (путем изменения числа витков вторичной обмотки трансформатора),, так и плавно (путем изменения взаиморасположения обмоток трансформатора) .

Один конец вторичной обмотки трансформатора соединяют с одним из выводов исследуемого объекта 2.

Измеряют напряжение Ug на исследуемом объекте, напряжение ()м на вторичной обмотке транспорматора и суммарное напряжение Ug

Векторнал диаграмма тока и напряжений, например, для случая активно-емкостного характера исследуемого объекта построена на фиг.2.

Синус угла р, равный коэффициенту мощности исследуемого объекта, из

1045146 треугольника напряжений описывается формулой а,-(и -о,q <„ l

Юля $ лп 2 Огсйп—

"м" z

5 (2) а активная мощность

s =).u;,p

При известных погрешностях измерения напряжений относительная погрешность значения Млло имеет следующее выражение ЫлиЯ с(5ля(Азлп

Е = —.(— aUa ь0 i Нх1, ли(с,лир (О (ц !А д 0 где g U, a Ц, a U — погрешности со" ответствующих 15 напряжениЯ.

Принимая ь0 aU дНх мi

Иа Нм uz где от нос ит ель ные 20 погрешности напряжений

Нь (м Ох после преобразования получают соеР 25 "P со4 Р(2

Ua (

Ч ;- (u„, - u z) )

Иэ рассмотрения полученного выражения вытекает следующее.

Отношение со9 Р при Р- 0 равно соз Р t „

1, О, затем при p»Ii/2 снижаегся до 0 и при дальнейшем увеличении угла на- Ç5

:чинает быстро возрастать. Поэтому из двух вариантов подключения втоРичной обмотки трансформатора к выводам исследуемого объекта выбирают тот, в котором Ua меньше. На фиг.2 .и 3 показаны векторные диаграммы ббоих вариантов, однако вариант на фиг.2 является предпочтительным.

Предпочтительно иметь U < Uz .

В этом случае знаменатель принимает максимальное значение, а относительная погрешность хэлп р минимальна Регулирование напряжения 0м обеспечивается изменением взаимной индуктивности. Равенство Ощ= Uz иллюстрируется векторной диаграммой на фиг.4.

При условии 9,лл 4 Uz напряжения

Нлл и Uz измеряют одним вольтметром.

Тогда Ем= Ez " (Uì -uz) (Е Ем) -О, что уменьшает значение E

Если напряжение и ток несинусоидальны, то их измерения проводят по отдельным гармоническим составляюь щим. например, при помощи анализатора60 спектра.

Увеличение полного сопротивления исследуемого объекта при условии

Ug< Uz приводит к повышению взаимной индуктивности обмоток трансфор матора, которое, в свою очередь, вызывает увеличение размеров трансформатора,что усложняет работу с ним или делает невозможным его изготовление. В этом случае в трансформатор вводят ферромагнитный сердечник.

Во избежание насыщения сердечника его делают с воздушным зазором, который с целью плавного изменения взаимной индуктивности катушки является регулируемым. При измерении активной мощности за счет выделения мощности в сердечнике появляется угловая погрешность. Угловая погрешность определяется путем сравнения напряжения одного витка вторичной обмотки трансформатора с ферромагнитньм сердечником и напряжения вторичной обмотки|трансформатора беэ ферромагнитного сердечника. Поправка вносится в измеренный угол Р уменьшая его при активно-емкостном характере исследуемого объекта и увеличивая при активно-индуктивной.

Фиг.5 иллюстрирует влияние угловой погрешности трансформатора с ферромагнитным сердечником на угол

Здесь Ц л — напряжение вторичной обмотки трансформатора беэ ферромагI нитного сердечника; UIIa - напряжееие вторичной обмотки трансформатора с ферромагнитными сердечником; Uzнапряжение исследуемого объекта; угловая погрешностью P — угол, измеренный при помощи трансформатора ферромагнитньм сердечником. Численное значение коэффициента мощности переходит в тот же или меньший разряд последней значащей цифры напряжений Нм и Uz . Это приводит, вопервых, к уменьшению знаменателя, следовательно, увеличению погрешности и, во-вторых, относительному возрастанию значения (Н м — Н.Д

2 представляющего разность близких величин и поэтому имеющего большую и неопределенную относительную погрешность. В этом случае регулированием напряжения Uaa вблизи значения Н добиваются, чтобы напряжение

Ua проходило через минимум. Измеряют напряжение Н и минимум суммарного напряжения "aллл,„. Поскольку прохождению напряжения Ua через минимум соответствует перпендикулярность веклторов напряжений Н(и U то коэффициент мощности вычисляют по формуле

Млл — (4) цх а мощность при подстановке в (3) как = "вилл 1 r) Из (3) при р» О, U - Uz и-„",» Е выходит ( s,np =1(А м

1045146

Составитель С, Ка бинов

Редактор Ю.Ковач Техред M. Гергель Корректор A.Ôåðåíö юа рт

Заказ ..7545/46 . Тираж. 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, МоскВа, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП .Патент ., г.ужгррод, ул.Проектная,4

Тогда предельная относительная погрешность Eð активной мощности составит Р з z í 6а где 8 1 - предельная относительная 5 погрешность тока.

Погрешность Е не влияет на измерение мощности, так как в равной мере, например, занижаетМ Р и завы шает 0» в (2) . Предельная относитель- о ная погрешность Ер при р- 0 равна сумме относительных погрешностей измерения тока 1 и .напряжения Од и представляется очень низкой. Дейсвви тельно, при измерениях тока и напряжения с точностью 0,5В предельная относительная погрешность определения активной мощности составит 13.

Изобретение гйазволяет повысить точность измерения при низком коэффициенте мощности.