VÝUKOVÝ MATERIÁL Identifikační údaje školy
Vyšší odborná škola a Střední škola, Varnsdorf, příspěvková organizace Bratislavská 2166, 407 47 Varnsdorf, IČO: 18383874
Číslo projektu
CZ.1.07/1.5.00/34.1076
Název projektu
Pro vzdělanější Šluknovsko
Číslo a název šablony
32 – Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT
Autor
0210 Bc. David Pietschmann.
Tematická oblast
Elektrická měření
Číslo a název materiálu
VY_32_INOVACE_0210_0320 Měření výkonů střídavého proudu
Anotace
Přehled metod měření v jednofázových a třífázových obvodech
Vytvořeno
24. 1. 2014
Určeno pro
Elektrotechnika, 3. ročník
Přílohy
Výkon střídavého proudu ZDÁNLIVÝ VÝKON -
zahrnuje činnou i jalovou složku – je dán impedancí je fázorovým (geometrickým) součtem činného a jalového výkonu
ČINNÝ VÝKON -
P U . I . cos [W ;V , A,]
je dán činnou složkou impedance (admitance) – R (G)
JALOVÝ VÝKON -
S U . I [VA;V , A]
Q U . I . sin [VAr ;V , A,]
je spojen s tvorbou pole (elektrické a magnetické) je dán jalovou složkou impedance (admitance) – X (B)
Střídavé výkony – vzájemné vazby činný výkon jalový výkon
– dán obvodovými veličinami na rezistoru – dán obv. velič. na cívce nebo kondenzátoru - výkon induktivní a kapacitní má opačnou fázi - jalový výkon je posunut o ±90° vůči činnému
- pravoúhlý trojúhelník
S
Q
P
S P Q 2
2
Střídavé soustavy a jejich výkony 1F soustava - P, Q, S 3F soustava - 4-vodičová • symetricky zatížená – P, Q, S (bez N) • nesymetr. zatížená – P, Q, S - 5ti-vodičová • symetricky zatížená – P, Q, S (s N)
• nesymetr. zatížená – P, Q, S
Výchylkový analogový wattmetr
Měřicí rozsah
chyba přístroje TP
dán proudovým a napěťovým rozsahem MRP=MRU.MRI [W] Konstanta přístroje
MRP W k PD dílek
Naměřená hodnota Pnam= k.PD [W] PD…počet dílků
Měř. jednofázového činného výkonu • elektrodynamický nebo ferodynamický Wmetr (přímá metoda) • napěťová a proudová cívka – stejná fáze
U PC o o
W
Pz+ P PC Z
o
Pz+ P NC W o
INC
Z
Měř. jednofázového jalového výkonu o -90°
Qz
Wattmetr měří činný výkon P=U.I.cosφ
W
při zpoždění napětí o ½ π platí:
o
Z
U . I . cos (φ - ½ π) = U . I . sin φ = Q
Zpožďovací člen
R1
Görgesův článek (vyvážený) u1(t)=U1msin(ωt) u2(t)=U1msin(ωt-90°)
C2
U 1
U2
C3
R4
Měř. jednofázového zdánlivého výkonu I
I
S=U.I
A
A Z
V
U
V
U
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
Z
3F soustava – napěťové poměry U
fázové napětí UF
U UV
U WU
W
Mezi fázovým vodičem a N
V
U VW
Mezi dvěma fázovými vodiči sdružené napětí US
U
US UF . 3
UU U W W
UV V
3F soustava – fázové poměry I.
3F soustava – fázové poměry II. U U
U
UW
U V
WU U U Uw
U UV U V
UVW
• vzájemné posunutí postupných fází o 120 ° • posunutí fázového a postupného sdruženého napětí o 150 °
uU(t)=Um.sin(ωt) uV(t)=Um.sin(ωt+120°) uW(t)=Um.sin(ωt-120°)
3F činný výkon 5-ti vod. soustavy (SZ) SYMETRICKÉ ZATÍŽENÍ
STEJNÉ FÁZOVÉ PROUDY STEJNÉ FÁZOVÉ VÝKONY
Pcelk 3. PU
3F činný výkon 4vodič. soustavy (SZ) I. Přepočet PUV na PU:
PUV PU 3
Symetrická zátěž stejné fázové výkony
PU PV PW Pcelk
PUV 3.PU 3. 3
Pcelk 3.PUV
3F činný výkon 4vodič. soustavy (SZ) II. Symetrické zatížení pomocí RV umělý uzel - nulový potenciál NC wattmetru na fáz. napětí wattmetr měří fáz. výkon
Pcelk=3.PU
3F činný výkon 5-ti vod. soustavy (NZ) NESYMETRICKÁ ZÁTĚŽ fázové proudy a výkony nemusejí být stejné měří se ve všech fázích
Pcelk=PU+PV+PW
3F činný výkon 4vodič. soustavy (NZ) I. Měřené výkony jsou sdružené přepočet Psdruž na Pfáz
Psdruž Pfáz 3 Pcelk PU PV PW Pcelk Pcelk
PUV PVW PWU 3 3 3 PUV PVW PWU 3
3F činný výkon 4vodič. soustavy (NZ) II. NESYMETRICKÁ ZÁTĚŽ fázové proudy a výkony nemusejí být stejné měří se ve všech fázích
Pcelk=PU+PV+PW
3F činný výkon 4vodič. soustavy (NZ) III. Aronovo zapojení
Pcelk=PUW+PVW
3F jalový výkon 4vodič. soustavy (SZ)
Qcelk 3.QU Qcelk
Q1 3. 3
Qcelk 3.Q1
3F jalový výkon 4vodič. soustavy (NZ) Qcelk QU QV QW
Qcelk
Q1 Q2 Q3 3 3 3
Qcelk
Q1 Q2 Q3 3
3F zdánlivý výkon 5-ti vod. soustavy (SZ)
Scelk=SU+SV+SW Scelk=3.SU
Scelk=3.UU.IU
3F zdánlivý výkon 4vod. soustavy (SZ)
Scelk=SU+SV+SW Scelk=3.SU
Scelk=3.UU.IU
3F zdánlivý výkon 5-ti vod. soustavy (NZ)
Scelk=SU+SV+SW Scelk=UUIU+UVIV+UWIW
3F zdánlivý výkon 4vod. soustavy (NZ)
Scelk=SU+SV+SW Scelk=UUIU+UVIV+UWIW
Děkuji za pozornost.
Kontakt: Bc. David Pietschmann
[email protected] 412 315 047
Zdroje (1) Haasz, Sedláček: Elektrická měření Přístroje a metody, Nakladatelství ČVUT, Praha 2005, ISBN (2) Furka, D. Elektrická měření – Laboratorní cvičení Silnoproudá laboratoř, VOŠ a SPŠ Varnsdorf, Varnsdorf 2006 (3) Hejtmanová, D., Draxler K., Kašpar P., Šimůnek M.: Elektrická měření laboratorní cvičení, Vydavatelství ČVUT, Praha 2001, ISBN 80-01-02289-7
Metodika • V úvodu hodiny • opakování (ústní, případně písemné) • měření napětí, proudů, odporů, kapacit, indukčností
• motivace
• Výklad doprovázený prezentací • Provedení zápisu • Závěrečné opakování
