POLITECHNIKA RZESZOWSKA im. Ignacego Łukasiewicza WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI KATEDRA METROLOGII I SYSTEMÓW DIAGNOSTYCZNYCH METROLOGIA Andrzej.

Prezentacja na temat: "POLITECHNIKA RZESZOWSKA im. Ignacego Łukasiewicza WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI KATEDRA METROLOGII I SYSTEMÓW DIAGNOSTYCZNYCH METROLOGIA Andrzej."— Zapis prezentacji:

1 POLITECHNIKA RZESZOWSKA im. Ignacego Łukasiewicza WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI KATEDRA METROLOGII I SYSTEMÓW DIAGNOSTYCZNYCH METROLOGIA Andrzej Rylski Politechnika Rzeszowska Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych, ul. W. Pola 2, 35-959 Rzeszów, rylski @prz.edu.pl http://rylski.sd.prz.edu.pl/ Andrzej Rylski Politechnika Rzeszowska Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych, ul. W. Pola 2, 35-959 Rzeszów, rylski @prz.edu.pl http://rylski.sd.prz.edu.pl/ Pomiary wielkości elektrycznych i magnetycznych: PQSE

2 METROLOGIA Pomiary mocy prądu elektrycznego 1. Zagadnienia 2. Pomiary mocy prądu elektrycznego 3. Właściwości watomierzy 4. Pomiary mocy czynnej odbiornika jednofazowego 5. Pomiary mocy czynnej odbiornika 3-fazowego symetrycznego 6. Pomiary mocy czynnej 3-fazowego odbiornika niesymetrycznego 7. Pomiary mocy biernej 8. Pomiary mocy biernej 3 -fazowego odbiornika symetrycznego 9. Pomiary mocy biernej 3-fazowego odbiornika niesymetrycznego 10. Pomiary mocy biernej 3-fazowego odbiornika niesymetrycznego 11. Pytania: Literatura: [1]. P.D. Sydenham, Podręcznik metrologii, WKŁ Warszawa 1990r. [2]. A. Chwaleba, M.Poński, A.Siedlecki, Metreologia Elektryczna, WNT Warszawa, 1994 [3]. Rylski A., Metrologia II prąd zmienny, str. 218-225, skrypt, Wydawnictwa Politechniki Rzeszowskiej 2004 [4]. Rylski A., Metrologia – wybrane zagadnienia. Zadania, skrypt Wydanie III, Wydawnictwa Politechniki Rzeszowskiej 2004,.

3 Pomiary mocy prądu elektrycznego p(t)=u(t). i(t) (6.1) (6.2) (6.3) i(t)=Imsin (  t+  i) (6.4) gdzie: Um,,Im -amplitudy odpowiednio napięcia i prądu;  - pulsacja prądu przemiennego,  =2  f  u,  i - kąty przesunięć fazowych napięcia i prądu, (6.5) gdzie: U,I - wartości skuteczne odpowiednio napięcia i prądu odbiornika;  - kąt fazowy między wektorem prądu I i wektorem napięcia U,  =  u -  i (6.6)

4 Pomiary mocy prądu elektrycznego (6.8) gdzie: U n,I n - wartości skuteczne n-tych harmonicznych napięcia i prądu;  n - kąty fazowe między poszczególnymi harmonicznymi prądu i napięcia. 6.10 - określa moc czynną wyższych harmonicznych wytworzonych w odbiorniku nieliniowym. współczynnikiem mocy czynnej (6.12) (6.9) (6.10) S - wartość mocy pozornej (6.11)

5 Pomiary mocy prądu elektrycznego (6.14) S 2 =P 2 +Q 2 +K 2 (6.15) (6.18) gdzie:u A, u B, u C oraz i A, i B, i C - wartości chwilowe odpowiednio napięć i prądów fazowych. (6.19) p=P=3U I cos  (6.20) P=PA+PB+PC =UAIAcos  A+ UBIBcos  B+ UCICcos  C (6.21) Q= QA+QB+QC =UAIAsin  A+ UBIBsin  B+ UCICsin  C (6.22)

6 Właściwości watomierzy W 0 50 100 400 200 100 V A * * K 5 2,5 150  /V 0,8...1...1,5Un 0...1...1,3In Rys..6.1. Rysunek watomierza analogowego 0,8 * Un < U < 1,5. Un (6.24) Umin=0,8*200 =160V(6.25) Umax=1,5*200=300V(6.26) 0 < I < 1,3. In (6.27) RU= Rui. Un(6.28)

7 6.2. Pomiary mocy czynnej odbiornika jednofazowego Rys. 6.2. Schemat układu do pomiaru mocy czynnej odbiornika jednofazowego Woltomierz i amperomierz są miernikami prądu przemiennego. Wyniki pomiaru oblicza się z zależności:  - wychylenie wskazówki [dz] - stała przyrządu dPM - błąd multiplikatywny (analogowy) watomierza cyfrowego, dPA - błąd addytywny watomierza cyfrowego.

8 Pomiary mocy czynnej odbiornika 3-fazowego symetrycznego Rys. 6.3. Schemat układu do pomiaru mocy czynnej odbiornika 3-fazowego symetrycznego P R = P S = P T = P(6.36) (6.37) (6.38) (6.39) Rys. 6.4. Schemat układu do pomiaru mocy czynnej odbiornika 3-fazowego symetrycznego 3- przewodowego

9 6.4. Pomiary mocy czynnej 3-fazowego odbiornika niesymetrycznego Rys. 6.5. Schemat układu do pomiaru mocy czynnej odbiornika 3-fazowego niesymetrycznego - wskazanie i-tego (1,2,3) watomierza Rys. 6.6. Schemat układu do pomiaru mocy czynnej odbiornika 3- fazowego niesymetrycznego w ukladzie Arona

10 Pomiary mocy biernej Rys. 6.8. Schemat układu pomiaru mocy biernej odbiornika jednofazowego watomierzem

11 6.7.Pomiary mocy biernej 3 -fazowego odbiornika symetrycznego Rys. 6.9. Schemat układu pomiaru mocy biernej odbiornika 3-fazowego symetrycznego (6.52) (6.53) (6.54)

12 6.8. Pomiary mocy biernej 3-fazowego odbiornika niesymetrycznego Rys. 6.10. Schemat układu pomiaru mocy biernej odbiornika 3-fazowego niesymetrycznego

13 Pomiary energii prądu elektrycznego (7.1) gdzie: P - moc czynna pobierana przez odbiornik, której wartość ulega zmianie w czasie t; t2 - t1 - przedział czasu, w którym dokonuje się pomiaru energii. Rys. 7.1. Uproszczona konstrukcja licznika indukcyjnego jednofazowego Mo=Co f  i  usin  (7.2) gdzie: Co - stała momentu obrotowego; f - częstotliwość;  i,,  u - strumienie magnetyczne prądowy i napięciowy;  - kąt przesunięcia fazowego między strumieniami  i,,  u. Gdzie: C - współczynnik proporcjonalności n – prędkość obrotowa N – liczba obrotów tarczy

14 Pomiary energii prądu elektrycznego Rys. 7.2 Uproszczona konstrukcja licznika indukcyjnego jednofazowego z nadajnikiem impulsów Przetwornik mocy U/fLicznik impulsów u(t) i(t) U p =CP Rys. 7.3 Schemat blokowy licznika elektronicznego

15 Pomiary energii prądu elektrycznego Obwód wejściowy Obwód wejściowy Filtr U wy u(t) i(t) Obwód wejściowy Obwód wejściowy log alog Filtr  u(t) i(t) U wy Obwód wejściowy Obwód wejściowy Układ próbkujący pamiętający Układ próbkujący pamiętający A/C  P Rys. 7.4 Struktury układowe przetworników mocy: a) bezpośredniego mnożenia; b) logarytmiczne; c) próbkujące

16 Pomiary energii prądu elektrycznego Hallotronowy przetwornik mocy Rys. 7.6. Hallotronowy przetwornik mocy gdzie: R H - współczynnik Halla, d - grubość płytki Halla, i s - prąd sterujący, B - indukcja pola magnetycznego. Rys. 7.5. Charakterystyka czujnika Halla

17 Pomiary energii prądu elektrycznego Rys. 7.7 Schemat blokowy elektronicznego licznika energii czynnej (7.14)

18 Pomiary energii prądu elektrycznego Metody badania wskazań liczników: metoda mocy i czasu metoda licznika kontrolnego Metoda mocy i czasu gdzie t wartość liczbowa zmierzonego czasu trwania N impulsów [s] tn nominalna (obliczona) wartość liczbowa czasu trwania N impulsów [s] N - liczba impulsów C - wartość liczbowa stałej licznika [imp/kWh] P - wartość liczbowa mocy licznika [W] Metoda licznika kontrolnego gdzie Nk zmierzona liczba impulsów licznika kontrolnego Nkn liczba impulsów przeliczona z licznika badanego na licznik kontrolny według wzoru (7.18) N wybrana liczba impulsów licznika badanego Ck wartość stałej licznika kontrolnego Cb wartość stałej licznika badanego Iwk wartość natężenia prądu na wejściu licznika kontrolnego [A] Ib wartość natężenia prądu na wejściu licznika badanego [A] Uwk wartość napięcia na wejściu licznika kontrolnego [V] Uwk wartość napięcia na wejściu licznika badanego [V]

19 Pomiary energii prądu elektrycznego Pytania: Pomiary energii elektrycznej. Licznik indukcyjny Licznik indukcyjny z nadajnikiem impulsów Licznik elektroniczny Przetworniki mocy Hallotronowy przetwornik mocy Próbkujący przetwornik mocy Detekcja synchroniczna w licznikach elektronicznych Literatura: [1].Chwaleba A., Poniński M., Siedlecki A., Metrologia elektryczna WNT Warszawa. [2].Kuśmirek Z.:Pomiary mocy i energii w układach elektroenergetycznych, WNT, W-wa, 1994. [3].Nadachowski M.,Kulka Z.:Analogowe układy scalone, WKiŁ, W-wa, 1985. [4].Horowitz P.,Hill W.:Sztuka elektroniki, WKiŁ, W-wa, 1996. [5].Gajewski P.,Turczyński J.:Cyfrowe układy scalone CMOS, WKiŁ, W-wa, 1990. [7].Kobus A.:Technika hallotronowa, PWN, W-wa, 1981. [8].Wilamowski B.:Specjalne przyrządy półprzewodnikowe, WKiŁ, W-wa, 1982. [9].Gałka P.:Podstawy programowaniam mikrokontrolera 8051, ZNI, W-wa, 1995. [10].Rydzewski A.:Mikrokomputery jednoukładowe rodziny MCS-51, WNT, W-wa, 1992. [11].Liczniki energii elektrycznej, karty katalogowe, PAFAL S.A., 1993. [12].Śmietanowski P.,Elektor Elektronik, AVT, W-wa, 1995.