Меню

Измерение коэффициента мощности сдвига фаз



Измерение угла сдвига фаз и коэффициента мощности

Во время изготовления и исследования различных электрических устройств часто возникает потребность в определении угла сдвига фаз между Uи I. Знание φ, cosφпозволяет оценить активную мощность (активную составляющую сопротивления) при определенных значениях тока и напряжения.

Значение φ и cosφявляются полностью определенными только для однофазных и строго симметричных трехфазных цепей. Для трехфазных цепей с несимметричной нагрузкой понятие сдвига фаз между током и напряжением и cosφстановится неопределенным, т.к. в каждой фазе они могут иметь свои определенные, отличающиеся от других значения. В этом случае применяют понятие коэффициент мощности λ.

Коэффициент мощности λэто отношение суммарных значений активной и полной (кажущей ся) мощностей всех трех фаз. В однофазной и симметричной трехфазной цепях при симметричных токах и напряжениях коэффициент мощности λ и cosφ совпадают.

Для прямых измерений угла сдвига фаз между током и напряжением или cosφ в одно и трехфазной цепях переменного тока промышленной и повышенной (до 3000Гц) частоты используют электродинамические и электромагнитные фазометры, которые отличаются простотой применения и надежностью при достаточно высокой точности. Есть электронные фазометры (для частот до 100МГц).

Схема включения электродинамического фазометра подобна схеме включения ваттметров (счетчиков).

В однофазных и симметричных трехфазных цепях значения можно измерить с помощью PA,PV, PW (ток, напряжение, мощность) и (однофазная цепь).

Cosφ= (для трехфазной цепи)

Коэффициент мощности λ в несимметричной трехфазной цепи можно определить измерив активную Р и реактивную мощность.

Для визуального наблюдения угла сдвига фаз можно использовать осциллограф (электромеханический или электронный). Причем делать это можно двумя способами: с помощью осциллограмм исследуемых напряжений, токов.

Измерив Lи lопределяют

Погрешность 3÷10%

С помощью исследования фигур Лиссажу. Два исследуемых напряжения подают на входы каналов горизонтального и вертикального отклонений при выключенном генераторе развертки.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Методы измерения угла сдвига фаз и коэффициента мощности.

Эти методы зависят от диапазона частот, уровня и формы сигнала, от требуемой точности и Наличия средств измерений. Различают косвенное и прямое изменения угла сдвига фаз.

Косвенное измерение. Такое измерение угла сдвига фаз между напряжением U и током I в нагрузке в однофазных цепях
определяется расчетным путем из найденного значения cosj осуществляют с помощью трех приборов — вольтметра, амперметра и ваттметра (рис.1). Угол

Читайте также:  Установленная мощность дэс для

Метод используется обычно на промышленной частоте и обеспечивает невысокую точность из-за методической погрешности, вызванной собственным потреблением приборов, достаточно прост, надежен, экономичен.

В трехфазной симметричной цепи величина cosj может быть определена следующими измерениями:

  • мощность, ток и напряжение одной фазы;
  • измерение активной мощности методом двух ваттметров;
  • измерение реактивной мощности методом двух ваттметров с искусственной нейтральной точкой.

Среди осциллографических методов измерения фазы наибольшее распространение получили методы линейной развертки и эллипса. Осциллографический метод, позволяющий наблюдать и фиксировать исследуемый сигнал в любой момент времени, используется в широком диапазоне частот в маломощных цепях при грубых измерениях (5. 10 %). Метод линейной развертки предполагает применение двухлучевого осциллографа, на горизонтальные пластины которого подают линейное развертывающее напряжение, а на вертикальные пластины — напряжение, между которыми измеряется фазовый сдвиг. Для синусоидальных кривых на экране получаем изображение двух напряжений (рис.2, а) и по измеренным отрезкам АБ и АС вычисляется угол сдвига между ними

где АБ — отрезок между соответствующими точками кривых при переходе их через нуль по оси X; АС — отрезок, соответствующий периоду.

Погрешность измерения jх зависит от погрешности отсчета и фазовой погрешности осциллографа.

jЕсли вместо линейной развертки использовать синусоидальное развертывающее напряжение, то получаемые на экране фигуры Лиссажу при равных частотах дают на экране осциллографа форму эллипса (Рис. 6б). Угол сдвига x=arcsin(АБ/ВГ).

jЭтот метод позволяет измерять х в пределах 0 90 о без определения знака фазового угла.

jПогрешность измерения х также определяется погрешностью отсчета

Рис..2. Кривые, получаемые на экране двухлучевого осциллографа: при линейной (а) и синусоидальной (б) развертке

и расхождениями в фазовых сдвигах каналов Х и Y осциллографа.

Применение компенсатора переменного тока с калиброванным фазовращателем и электронным осциллографом в качестве индикатора равенства фаз позволяет произвести достаточно точное измерение угла сдвига фаз. Погрешность измерения в этом случае определяется в основном погрешностью используемого фазовращателя.

Прямое измерение. Прямое измерение утла сдвига фаз осуществляют с помощью электродинамических, ферродинамических, электромагнитных, электронных и цифровых фазометров. Наиболее часто из электромеханических фазометров используют электродинамические и электромагнитные логометрические фазометры. Шкала у этих приборов линейная. Используются на диапазоне частот от 50 Гц до 6. 8 кГц. Классы точности — 0,2; 0,5. Для них характерна большая потребляемая мощность 1(5. 10 Вт).

осуществляется однофазным или трехфазным фазометрами.j или cosjВ трехфазной симметричной цепи измерение угла сдвига фаз

Читайте также:  Блок аварийного питания es1 мощность ламп

Цифровые фазометры используются в маломощных цепях в диапазоне частот от единиц Гц до 150 МГц, классы точности — 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,5; 1,0. В электронно-счетных цифровых фазометрах сдвиг по фазе между двумя напряжениями преобразуется во временной интервал, заполняемый импульсами стабильной частоты с определенным периодом, которые подсчитываются электронным счетчиком импульсов. Составляющие погрешности этих приборов: погрешность дискретности, погрешность генератора стабильной частоты, погрешность, зависящая от точности формирования и передачи временного интервала.

1. Перечислите методы измерения угла сдвига фаз

2. Приведите схему измерения косвенным методом

3. Физический смысл коэффициента мощности

4. Способы повышения коэффициента мощности.

Влияет ли напряжение сети на показания фазометра?

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ

Выполняется лабораторная работа 11 «Методических указаний по выполнению лабораторных работ по электрическим измерениям»

ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

1. Ответы на вопросы по п.1

2.Заполнение таблиц измерений и выполнение расчетов

Студенты отвечают на вопросы преподавателя и сдают готовый отчет о работе.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Источник

Как измерить коэффициент мощности

Как измерить коэффициент мощностиДля измерения косинус фи лучше всего иметь специальные приборы, предназначенные для непосредственного его измерения — фазометры.

Фазометр — электроизмерительный прибор, предназначенный для измерения углов сдвига фаз между двумя изменяющимися периодически электрическими колебаниями.

Если таких приборов нет, то измерять коэффициент мощности можно косвенным методом . Например, в однофазной сети косинус фи можно определить по показаниям амперметра, вольтметра и ваттметра:

cos фи = P / (U х I), где Р, U, I — показания приборов.

в цепи трехфазного тока cos фи = P w / ( √ 3 х Uл х Iл)

где Pw — мощность всей системы, Uл, Iл — линейные напряжение и ток, измеренные вольтметром и амперметром.

В симметричной трехфазной цепи значение косинус фи можно определить из показаний двух ваттметров P w 1 и P w 2 по формуле

Общая относительная погрешность рассмотренных методов равна сумме относительных погрешностей каждого прибора, поэтому точность косвенных методов невелика.

Численное значение косинус фи зависит от характера нагрузки. Если нагрузкой являются лампы накаливания и нагревательные приборы, то косинус фи = 1, если нагрузка содержит еще и асинхронные электродвигатели, то косинус фи

Читайте также:  Стабилизатор напряжения для стиральной машины автомат мощность

Поэтому на практике в электрических сетях определяют так называемый средневзвешенный коэффициент мощности за какое-то определенное время, допустим, за сутки или месяц. Для этого в конце рассматриваемого периода снимают показания счетчиков активной и реактивной энергии Wa и Wv и определяют средневзвешенное значение коэффициента мощности по формуле

Это значение средневзвешенного коэффициента мощности желательно иметь в электрических сетях равным 0,92 — 0,95.

Как измерить коэффициент мощности

Использование фазометра для измерения коэффициента мощности

Измерить непосредственно фазовый сдвиг между напряжением и током нагрузки можно при помощи специальных измерительных приборов — фазометров .

Наибольшее распространение получили фазометры электродинамической системы , в которых неподвижная катушка включена последовательно с нагрузкой, а подвижные катушки — параллельно нагрузке, так, что ток одной из них отстает от напряжения на угол β1. Для этого последовательно с катушкой включена активно-индуктивная нагрузка, а ток другой опережает напряжение на некоторый угол β2 , для чего включена активно-емкостная нагрузка, причем β1 + β2 = 90 о

Схема включения фазометра (а) и векторная диаграмма напряжений и токов

Рис. 1. Схема включения фазометра (а) и векторная диаграмма напряжений и токов (б).

Угол отклонения стрелки такого прибора зависит только от значения косинуса фи.

фазометрДля измерения фазового сдвига между двумя напряжениями часто применяют цифровые фазометры . В цифровых фазометрах прямого преобразования для измерения фазового сдвига его преобразуют в интервал времени и измеряют последний. Исследуемые напряжения подают на два входа прибора, на цифровом отсчетном устройстве прибора снимают показания числа импульсов, поступающих на счетчик прибора за один период исследуемых напряжений, которое соответствует фазовому сдвигу в градусах (или в долях градуса).

Из щитовых приборов, предназначенных для измерения, наиболее простой фазометр типа Д31, который может работать в однофазных сетях переменного тока с частотой 50, 500, 1000, 2400, 8000 Гц. Класс точности 2,5. Пределы измерений косинуса фи от 0,5 емкостного фазового сдвига до 1 и от 1 до 0,5 индуктивного фазового сдвига. Фазометры включают через измерительные трансформаторы тока с вторичным током 5 А и измерительные трансформаторы напряжения с вторичным напряжением 100 В.

Для измерения косинуса фи в трехфазной сети при симметричной нагрузке можно применять щитовые фазометры типа Д301. Класс их точности 1,5. Последовательные цепи включают на ток 5 А непосредственно, а также через трансформатор тока, параллельные цепи включают непосредственно на 127, 220, 380 В, а также через измерительные трансформаторы напряжения.

Источник