5. mérés
Háromfázisú teljesítmény, teljesítménytényezõ, fogyasztás mérése
==============================

A mérés célja

A háromfázisú hatásos, meddõ, látszólagos teljesítmény, a teljesítménytényezõ mérési és számítási mószereinek megismerése, gyakorlása. Az Aron kapcsolás és értékelési módszereinek alkalmazása. A háromfázisú fogyasztásmérõk alkalmazási módjának megismerése.

Biztonságtechnikai útmutató

A mérõkört 3*380/220 V-os váltakozófeszültségrõl tápláljuk, a munka során fokozott gonddal járjunk el, a mérõhely fõkapcsolójának bekapcsolásakor ugyanis a háromfázisú tápfeszültség azonnal megjelenik a kapcsokon! A háromfázisú terhelõellenállás szekrényen csak a feltüntetett kapcsolási kombinációk a megengedettek, ettõl eltérõ esetekben zárlat alakulhat ki. A szekrényen a beállításokat kizárólag feszültségmentes állapotban hajtsuk végre.

MÉRÉSI FELADATOK

A. Háromfázisú fogyasztó teljesítményviszonyainak vizsgálata Aron kapcsolású wattmérõkkel és fogyasztásmérõkkel
Kapcsolási vázlat


Háromfázisú háromvezetõs hálózatról tápláljuk a terhelést (a nullavezetõt nem kötjük be a terheléshez), ilyen esetben két wattmérõvel Aron kapcsolásban mérhetõ a háromfázisú hatásos teljesítmény és - ha a hálózat szimmetrikus feszültségû és terhelésû - akkor a meddõ teljesítmény is. A wattmérõk bekötésekor tartsuk be a következõ szabályokat:
- A wattmérõ áramtekercsének kezdete (ez Ik vagy * jelû) a betáplálás (azaz az ampermérõ) felé csatlakozzon.
- A wattmérõ feszültségtekercsének kezdete (ez @ vagy * jelû) csatlakozzon ahhoz a fázisvezetõhöz, amelybe a wattmérõ áramtekercsét beiktattuk. A feszültségtekercsek vége kapcsolódik az elõtétellenállásokon át az S fázishoz.
Célszerû a feszültségtekercsek kezdetéhez és a véghez menõ csatlakozásokat eltérõ színû dugós csatlakozó zsinórokkal kialakítani. A wattmérõk feszültségtekercsének kapcsain ne alakítsunk ki csomópontot (csak egy-egy vezeték csatlakozzon a kapcsokhoz), mivel a mérés során esetenként meg kell cserélnünk a feszültségtekercs polaritását. A feszültségtekercsek elõtétellenállásairól az S fázisra csatlakozás csomópontját úgy alakítsuk ki (dugós csatlakozó zsinórokkal), hogy az S fázisra való csatlakozás idõlegesen bontható legyen, de az elõtétellenállások összekötése ekkor sem szûnjön meg.
Feladatok

A gyakorlatvezetõ által megadott terheléseken végzünk méréseket (ellenállás, induktivitás, kapacitás és ezek egyes kombinációi). A mutatós mûszerek méréshatárain, mért értékein felül a fogyasztásmérõk adatait is jegyezzük fel. Valamennyi esetben a fogyasztásmérõk tárcsafordulatainak számlálásával és ehhez tartozó idõtartam mérésével határozzuk meg az átlagos hatásos és meddõ teljesítmény számításának kiinduló adatait.
Az ellenállásterhelésû esettel kezdjük a mérést, ekkor - ha helyesen állítottuk össze a kapcsolást - mindkét wattmérõnek pozitív és közel azonos nagyságú kitérést kell adnia. Ha a terhelés teljesítménytényezõje 0,5-nél kisebb, valamelyik wattmérõ kitérése negatívvá válik, ez esetben meg kell cserélnünk (feszültségmentes mérõkörön) a feszültségtekercs polaritását és a mért teljesítményhez negatív elõjelet kell hozzárendelnünk. (Ha a wattmérõ polaritásváltó kapcsolóval van ellátva, akkor feszültség alatt is elvégezhetjük az átkapcsolást és a polaritásváltó kapcsoló állásáról leolvasható a teljesítmény elõjele.) A teljesítmények elõjelét mindíg jegyezzük le. Ha valamilyen okból ezt egyértelmûen nem tudjuk megállapítani, a következõ vizsgálattal esetleg tisztázható a helyzet:
- A feszültségtekercsek polaritását szükség esetén úgy változtassuk meg, hogy mindkét wattmérõn pozitív kitérést kapjunk.
- Bontsuk meg a feszültségtekercsek elõtellenállásainak az S fázishoz való csatlakozását és figyeljük meg a kisebb kitérésû wattmérõ kitérésének alakulását. Ha ez továbbra is pozitív irányú, akkor mindkét mért érték azonos elõjelû. Ha ez a wattmérõ negatív irányban akar kitérni, a két mért érték ellentétes elõjelû. (A kitérés nagysága közömbös, csak az iránya lényeges.)
A meddõ fogyasztásmérõ tárcsájának forgásiránya kapacitív terhelés esetén fordított irányú lenne, ha a mérõbe beépített visszaforgásgátló szerkezet ez meg nem akadályozná. Pozitív forgásirányt ez esetben úgy kaphatunk, hogy a meddõmérõn mindhárom fázisban rendre megcseréljük a hálózat felõli és a terhelés oldali bekötéseket (az 1-3, a 4-6 és a 7-9 kapcsokon).
Értékelés

A P háromfázisú hatásos teljesítményt a két wattmérõn mért PI és PII teljesítménybõl számíthatjuk, figyelve a mért teljesítmények elõjelére:


A Q háromfázisú meddõteljesítmény is meghatározható az Aron kapcsolású teljesítménymérésbõl, mivel a vizsgált terhelési esetek közel szimmetrikusak. A PI és PII elõjelét ekkor is tekintetbe kell venni. A Q meddõ teljesítmény induktív terhelésnél pozitiv, kapacitív terhelésnél negatív elõjelû lesz. (Az energetikában megegyezéses alapon az induktív meddõhöz pozitív, a kapacitív meddõhöz negatív elõjelet rendelnek.)


A P háromfázisú hatásos teljesítmény a fogyasztásmérõ 1 kWh fogyasztáshoz tartozó tárcsafordulatainak száma (N), a tárcsa megtett fordulatainak száma (n) és az ehhez tartozó idõtartam (t) alapján számítható. A Q háromfázisú meddõ teljesítmény számítására is értelemszerûen alkalmazható ez az összefüggés.


Az S háromfázisú látszólagos teljesítményt számíthatjuk a feszültség és az áramerõsség mért értékeibõl. A hálózat és a terhelés kisebb aszimmetriái miatt a vonali feszültségek átlagát és a vonali áramok átlagát vegyük alapul.

Az S háromfázisú látszólagos teljesítmény más módon is meghatározhatjuk, mind az Aron kapcsolású wattmérõkkel mért teljesítményekbõl, mind a fogyasztásmérésbõl számított teljesítményekbõl kiindulva is megállapítható.



A terhelés teljesítménytényezõjét a P hatásos és az S látszólagos teljesítménybõl számíthatjuk.


Valamennyi vizsgált terhelési esetre a közvetlenül mért és a következõ számított eredményeket foglaljuk táblázatba:
- a P hatásos teljesítményt Aron kapcsolás ill. hatásos fogyasztásmérés alapján;
- a Q meddõ teljesítményt Aron kapcsolás ill. meddõ fogyasztásmérés alapján;
- az S látszólagos teljesítményt Aron kapcsolás ill. V-A mérés alapján;
- a cosj teljesítménytényezõt Aron kapcsolásból számított P és S alapján.
- az Aron kapcsolásban mért P hatásos és Q meddõ teljesítmény relatív hibakorlátját.
Az Aron kapcsolásban a PI és PII közvetlenül mért teljesítményekbôl összegzéssel vagy különbségképzéssel kapjuk a P hatásos és a Q meddô teljesítményt, a közvetlenül mért értékek abszolút hibakorlátjai adódnak össze. A relatív hibakorlátot az abszolút hibakorlát és a mért érték hányadosa adja.

B. Háromfázisú fogyasztó teljesítményviszonyainak vizsgálata kétmérõrendszeres háromfázisú wattmérõvel és háromfázisú cosj mérõvel
Kapcsolási vázlat
A kétmérõrendszeres háromfázisú wattmérõ két Aron kapcsolású, közös tengelyre épített mérõmûvet foglal magába. A nyomatékok elõjeles összegzése a mûszerben megy végbe, a háromfázisú hatásos teljesítmény mérése kényelmeseben végezhetõ el ilyen mûszerrel. A mérésben használt felépítésû háromfázisú cosj mérõ csak szimmetrikus feszültség és terhelés esetén méri helyesen a teljesítménytényezõt.

Feladatok

A gyakorlatvezetõ által kijelölt két terhelési esetre végezzük el a teljesítményviszonyok vizsgálatát ebben a mérõkörben is.
Értékelés

A háromfázisú hatásos teljesítmény és a teljesítménytényezõt közvetlenül leolvashattuk a mûszereken. Hasonlítsuk össze az A. és a B. feladatban egyezõ terhelési esetekben mért hatásos teljesítmény és teljesítménytényezõ értékeit.

ELLENÕRZÕ KÉRDÉSEK

1. Az Aron kapcsolás sajátosságai. A közvetlenül mért PI és PII teljesítménybõl hogyan számítható a P háromfázisú hatásos teljesítmény? Milyen feltételek mellett mérhetjünk ebben a kapcsolásban a Q háromfázisú meddõ teljesítményt, hogyan számítjuk a közvetlenül mért értékekbõl?

2. Az Aron kapcsolásban közvetlenül mért eredményekbõl számítható P hatásos és Q meddõ teljesitménybõl milyen módon határozható meg az S látszólagos teljesítmény és a cosj teljesítménytényezõ?

3. Hatásos és meddõ fogyasztás valamint idõtartam mérésébõl hogyan számítható egy háromfázisú fogyasztó P hatásos, Q meddõ, S látszólagos teljesítménye és cosj teljesítménytényezõje?

4. Az Aron kapcsolású mérésbõl meghatározható P hatásos és Q meddõ teljesítmény abszolút és relatív hibakorlátját hogyan számíthatjuk az egyes wattmérõk méréshatára, pontossági osztálya és a velük közvetlenül mért értékek ismeretében?


Készült a Phare Program támogatásával a 0301-L006-32 sz. projekt keretében