LABO Elektriciteit
OPGAVE: Meten van vermogen in een driegeleidernet Datum van opgave:
….../.../… Datum van afgifte:
….../.../… Verslag nr. : 8 Leerling:
Assistenten:
Klas: 3.1 School:
EIT
KTA Ieper
Remediering:
Evaluatie : Theorie : Meetopstelling : Berekeningen : Meetresultaten : Grafieken : Oefeningen : Besluiten :
.../40 .../12 .../68 .../26
.../10 .../10 .../10 .../10 .../10 .../... .../10 .../20
Sub Totaal :
.../80
Totaal :
.../20
Theorie
Proef 8 Meten van vermogen in een driegeleidernet 8.1 Doel -
de een-, twee- en driewattmetermethode toepassen in een driegeleidernet; de juiste meetmethode om het vermogen te meten in een driegeleidernet kiezen in functie van de belasting;
formules kennen en kunnen bespreken
8.2 Algemeen In het algemeen kunnen volgende formules toegepast worden om het actieve vermogen te berekenen in een driegeleidernet: voor symmetrische belasting
Pt = 3 • U F • I F • cos ϕ of Pt = 3 • U L • I L • cos ϕ UF, IF de fasespanning en –stroom UL, IL de lijnspanning en –stroom
voor asymmetrische belasting
Pt = U F 1 • I F 1 • cos ϕ 1 + U F 2 • I F 2 • cos ϕ 2 + U F 3 • I F 3 • cos ϕ 3
Figuren en formules kennen
8.2.1 Symmetrische belasting Methode met 1 wattmeter Bij het gebruik van de methode met 1 wattmeter wordt door het aanmaken van het kunstmatige sterpunt de spanning over de spanningsspoel gelijk aan de fasespanning. Hiertoe dienen de toegevoegde weerstanden en de spanningsspoel van de wattmeter eenzelfde weerstandswaarde te hebben. De stroom door de stroomspoel is gelijk aan de fasestroom. Het door de wattmeter gemeten vermogen is gelijk aan:
PW = U F • I F • cos ϕ Het totale vermogen is gelijk aan:
Pt = 3 • PW fig. 8.1 principeschema
Proef 8 Meten P in een 3 geleidernetwerk
Pagina 2
Theorie
Figuren en formules kennen
Wattmeter met kunstmatig sterpunt of driefasewattmeter
fig. 8.2 principeschema Het door de wattmeter gemeten vermogen is gelijk aan:
PW = Pt
In de handel zijn driefasewattmeters te koop die voorzien zijn van een ingebouwd sterpunt. De schaal van deze wattmeters is aangepast zodat je het vermogen onmiddellijk kan bekomen door de aflezing op het meettoestel te vermenigvuldigen met de wattconstante. Je moet wel de schakelaar van éénfasig naar driefasig verdraaien.
Omschakelen van éénfasig naar driefasig
fig. 8.3 driefasewattmeter (Wattavi) Opmerking: deze meettoestellen kunnen alleen gebruikt worden om het vermogen te meten bij een symmetrische belasting.
Proef 8 Meten P in een 3 geleidernetwerk
Pagina 3
Theorie 8.2.2 Asymmetrische belasting driewattmetermethode
Pt = PW 1 + PW 2 + PW 3
fig. 8.4
Figuren en formules kennen
tweewattmetermethode of aronschakeling
Pt = PW 1 + PW 2
fig. 8.5
Bij de driewattmetermethode moeten de spanningsspoelen van de wattmeters identiek zijn om juist te kunnen meten (fig. 8.4). Indien bij de tweewattmetermethode of aronschakeling een wattmeter verkeerd uitwijkt, moet de spanningsspoel omgekeerd worden. Het vermogen, gemeten met deze wattmeter, wordt afgetrokken van de andere meting (fig. 8.5).
Proef 8 Meten P in een 3 geleidernetwerk
Pagina 4
Uitvoering
8.3 Benodigdheden - 1 driefasebelasting met lampen (lampen in ster driehoek) - 1 driepolige schakelaar (op meettafel ingebouwd) - 6 lampen 100W - 6 lampen 150W - 1 ampèremeter AC type (analoog):
……………………………… Labo nr:
……………………………….
- 1 ampèremeter AC type (analoog):
……………………………… Labo nr:
……………………………….
- 1 ampèremeter AC type (analoog):
……………………………… Labo nr:
……………………………….
- 1 voltmeter AC type (digitaal):
……………………………… Labo nr:
……………………………….
- 1 wattmeter type:
……………………………… Labo nr:
……………………………….
- 1 wattmeter type:
……………………………… Labo nr:
……………………………….
- 1 wattmeter type:
……………………………… Labo nr:
……………………………….
- Net 3 x 230 V Hoe schakel je de driefasenbelasting praktisch in driehoek? We zien dat L1 // L1’ // L1”. Hetzelfde geldt voor L2 en L3. Om volgende belasting te schakelen: Fase 1 400W, Fase 2 300W, Fase 3 = 100W gaan als volt te werk:
L1
L2
L3
150W 150W 100W
L1’
L2’
L3’
150W 150W Geen lamp
L1”
L2”
100W Geen lamp Geen lamp
Het vermogen per fase bedraagt: L1tot= 150W + 150W + 100W = 400W L2tot= 150W + 150W + 0W = 300W L3tot= 100W + 0W + 0W = 100W Let op: voor bovenstaand vb. zijn meerdere combinaties mogelijk (300W kan men ook bekomen door 3 lampen van 100W parallel te schakelen).
Proef 8 Meten P in een 3 geleidernetwerk
L3”
Pagina 5
Uitvoering
8.4 Berekening en uitvoering 1 Watt metermethode symmetrisch belast
…/1meet
a. Bouw de meetschakeling op en laat ze controleren door de leerkracht voor je met de uitvoering begint. b. Schakel de wattmeter in het grootste spanningsen stroommeetbereik en sluit schakelaar S1. c. Meet de lijnspanning tussen twee lijndraden. UL12 = UL23 = UL31 = ………………………. V = Cte d. Verander nu afhankelijk van je metingen het spanningsmeetbereik van de wattmeter. Let op ! Het spanningsbereik van de wattmeter is groter dan of gelijk aan UL. e. Pas indien nodig het stroombereik van watt- en ampèremeter aan tijdens de meting. Let op ! Indien de belasting vergroot, vergroot de stroom ! f. Schakel de belasting in zoals gevraagd in tabel 8.1a Je krijgt de gevraagde belasting door een aantal lampen per fase in te schakelen die samen het gevraagde vermogen opnemen. vb. 200 W belasting = 2 lampen van 100 W parallel geschakeld. g. Meet de stroom met de ampèremeter. h. Stel het stroommeetbereik van de wattmeter in. Let op ! Het stroombereik is groter dan of gelijk aan IL. i. Meet het vermogen met de wattmeter en bereken het totale vermogen. Het totale vermogen kan hier berekend worden door: Pt = 2 • PW j. Noteer de gegevens in tabel 8.1a
…/12meet
INSTELLEN VAN DE BELASTING fase1 fase2 in W in W 100 200 300 400
100 200 300 400
METEN fase3 in W
UL in V
BEREKENEN IL in A
PW in W
Pt = 2 •Pw Pt=√3• UL• IL in W
100 200 300 400 Tabel 8.1a
…/4Berek
Berekeningen (2 methoden) Pt = ……………………………………………………………….. Pt = ………………………………………………………………..
Proef 8 Meten P in een 3 geleidernetwerk
Pagina 6
Uitvoering Wattmeter 3 fasig geschakeld (symmetrisch belast) a.
…/1meet
…/12meet
Bouw de meetschakeling op en laat ze controleren door de leerkracht voor je met de uitvoering begint. Let op de wattmeter wordt driefasig geschakeld. b. Schakel de wattmeter in het grootste spanningsen stroommeetbereik en sluit schakelaar S1. c. Meet de lijnspanning tussen twee lijndraden. UL12 = UL23 = UL31 = ………………………. V = Cte d. Verander nu afhankelijk van je metingen het spanningsmeetbereik van de wattmeter. Let op ! Het spanningsbereik van de wattmeter is groter dan of gelijk aan UL. e. Pas indien nodig het stroombereik van watten ampèremeter aan tijdens de meting. Let op ! Indien de belasting vergroot, vergroot de stroom ! f. Schakel de belasting in zoals gevraagd in tabel 8.1b Je krijgt de gevraagde belasting door een aantal lampen per fase in te schakelen die samen het gevraagde vermogen opnemen. vb. 200 W belasting = 2 lampen van 100 W parallel geschakeld. g. Meet de stroom met de ampèremeter. h. Stel het stroommeetbereik van de wattmeter in. Let op ! Het stroombereik is groter dan of gelijk aan IL. i. Meet het vermogen met de wattmeter en bereken het totale vermogen. Het totale vermogen kan hier berekend worden door: Pt = PW j. Noteer de gegevens in tabel 8.1b INSTELLEN VAN DE BELASTING METEN fase1 fase2 fase3 UL in W in W in W in V 100 100 100 200 200 200 300 300 300 400 400 400 Tabel 8.1b
Proef 8 Meten P in een 3 geleidernetwerk
IL in A
PW in W
Pagina 7
Uitvoering Vermogenmeting in een driegeleidernet asymmetrisch belast (Aronschakeling) a.
…/1meet
…/16meet
Bouw de meetschakeling op en laat ze controleren door de leerkracht voor je met de uitvoering begint. b. Schakel de wattmeter in het grootste spanningsen stroommeetbereik en sluit schakelaar S1. c. Meet de lijnspanning tussen twee lijndraden. UL12 = UL23 = UL31 = ………………………. V = Cte d. Verander nu afhankelijk van je metingen het spanningsmeetbereik van de wattmeters. Let op ! Het spanningsbereik van de wattmeter is groter dan of gelijk aan UL. e. Pas indien nodig het stroombereik van watt- en ampèremeter aan tijdens de meting. Let op ! Bij een asymmetrische belasting is de stroom niet gelijk voor elke fase. Meet dus steeds de stroom door L1 en L3 ! f. Schakel de belasting in zoals gevraagd in tabel 8.2a g. Meet de verschillende stromen met de ampèremeters. h. Stel het stroommeetbereik van de wattmeter in. Let op ! Het stroombereik is groter dan of gelijk aan IL door de overeenkomstige lijndraad. i. Meet de vermogens die door de wattmeters aangeduid worden en bereken het totale opgenomen vermogen door de belasting: Pt = PW1 + PW2 j. Noteer de gegevens in tabel 8.2a INSTELLEN VAN DE BELASTING fase1 fase2 fase3 in W in W in W 100 200 100 200 300 100 300 400 200 400 400 300
METEN IL1 in A
PW1 in W
IL3 in A
PW2 in W
BEREKENEN Pt in W
Table 8.2a …/4Berek
Berekeningen Pt = ………………………………………………………………..
Proef 8 Meten P in een 3 geleidernetwerk
Pagina 8
Uitvoering 3 Watt metermethode asymmetrisch belast a.
…/1meet
…/24meet
Bouw de meetschakeling op en laat ze controleren door de leerkracht voor je met de uitvoering begint. Hier moet je per fase een Wattmeter gebruiken. b. Schakel de wattmeter in het grootste spannings- en stroommeetbereik en sluit schakelaar S1. c. Meet de lijnspanning tussen twee lijndraden. UL12 = UL23 = UL31 = ………………………. V = Cte d. Verander nu afhankelijk van je metingen het spanningsmeetbereik van de wattmeter. Let op ! Het spanningsbereik van de wattmeter is groter dan of gelijk aan UL. e. Pas indien nodig het stroombereik van watt- en ampèremeter aan tijdens de meting. Let op ! Indien de belasting vergroot, vergroot de stroom ! f. Schakel de belasting in zoals gevraagd in tabel 8.1 Je krijgt de gevraagde belasting door een aantal lampen per fase in te schakelen die samen het gevraagde vermogen opnemen. vb. 200 W belasting = 2 lampen van 100 W parallel geschakeld. g. Meet de stroom met de ampèremeter. h. Stel het stroommeetbereik van de wattmeter in. Let op ! Het stroombereik is groter dan of gelijk aan IL. i. Meet het vermogen met de wattmeter en bereken het totale vermogen. Het totale vermogen kan hier berekend worden door: Pt = PW1 + PW2 + PW3 j. Noteer de gegevens in tabel 8.2b INSTELLEN VAN DE BELASTING fase1 fase2 fase3 in W in W in W 100 200 100 200 300 100 300 400 200 400 400 300
METEN IL1 in A
PW1 in W
IL2 in A
PW2 in W
BEREKENEN IL2 in A
PW3 in W
Pt in W
Tabel 8.2b …/4Berek Berekeningen Pt = ………………………………………………………………..
Proef 8 Meten P in een 3 geleidernetwerk
Pagina 9
Opgaven
8.5 Opgaven …/4 …/3
a)
Je kunt voor elke belasting het vermogen in een driegeleidernet gelijkstellen aan (formule)? Pt = ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………
…/2
b)
Teken de meetmethode om in een driegeleidernet met symmetrische belasting het vermogen te meten
Het totale vermogen is gelijk aan:
Pt = ……………………………………………………………….. …/4
…/1
c)
Met welke van de volgende methoden meet je op een juiste wijze het vermogen in een driegeleidernet met een symmetrische belasting in ster geschakeld? de eenwattmetmethode de tweewattmetermethode de driewattmetermethode een wattmeter met kunstmatig sterpunt
d)
Bij een symmetrische belasting in een driegeleidermet is het totale vermogen gelijk aan . Pt = ………………… in W
…/3
e)
De tweewattmetmethode of aronschakeling meet in een …………………….. net steeds het totale vermogen. Het totale vermogen is hier dan gelijk aan …………… + ……………….
…/2
f)
Met welke van de volgende methoden meet je op een juiste wijze het vermogen in een driegeleidernet met een asymmetrische belasting in ster geschakeld? de eenwattmetmethode de tweewattmetermethode de driewattmetermethode een wattmeter met kunstmatig sterpunt
Proef 8 Meten P in een 3 geleidernetwerk
Pagina 10
Opgaven …/5
g)
In de voedingsdraden van een driefasenmotor vloeit een stroom van 10A. De motor is in driehoek geschakeld en heeft een spanning van 400V over zijn wikkelingen. Hoe groot is het opgenomen vermogen uit het net als de arbeidsfactor van de motor bij deze belasting gelijk is aan 0,7? Geg:
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Gevr:
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Opl:
……………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Antw:
…/5
h)
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
In de wikkelingen van een hoogspanningstransfo meet je een stroom van 30A, 20A en 50A aan de hoogspanningszijde. De transfo wordt gevoed met een spanning van 10kV en is in driehoek geschakeld. Hoe groot is het opgenomen vermogen uit het hoogspanningsnet als de arbeidsfactor in elke fase gecompenseerd wordt tot 0,8? Geg:
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Gevr:
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Opl:
……………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Antw:
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Proef 8 Meten P in een 3 geleidernetwerk
Pagina 11
Besluit
8.6 Besluit 1.
Vergelijk de vermogens gemeten met de 2 schakelingen (1 wattmetermethode en de wattmeter 3fasig geschakeld) bij de symmetrische belasting. 2. Vergelijk de vermogens gemeten met de 2 schakelingen (aronschakeling en de 3 wattmetermethode) bij de asymmetrische belasting. 1.
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
2. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Algemeen besluit: …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Proef 8 Meten P in een 3 geleidernetwerk
Pagina 12
