12 Predavanje XII

8/3/2019 12 Predavanje XII

1/22

MERENJE SNAGEMERENJE SNAGE


2/22

ZaZa merenjemerenje snagesnage koristekoriste sese raznirazni mernimerniinstrumentiinstrumenti ii metodemetode, a, a njihovnjihov izborizbor zavisizavisi ododvrstevrste strujestruje ((jednosmernajednosmerna,, naizmeninaizmeninana iliili

slosloenoperiodienoperiodinana),), frekventnogfrekventnog podrupodrujaja,, nivoanivoasnagesnage ii vrstevrste potropotroaaaa nana komekome sese merimeri snagasnaga..UU oblastioblasti niskihniskih frekvencijafrekvencija (do 400 Hz)(do 400 Hz) zazamerenjemerenje snagesnage koristekoriste sese elektrodinamielektrodinamikikivatmetrivatmetri ii obiobinini voltmetrivoltmetri ii ampermetriampermetri..


3/22

Merenje aktivne snage

Merenja aktivne snage izvode se u vrlo irokom dijapazonu snagapotroaa. Ova se merenja mogu izvoditi u kolima jednosmerne,naizmenine jednofazne i trofazne struje, kao i u raznim kolimaimpulsne i energetske elektronike.

Metoda voltmetra i ampermetra moe se primeniti za merenje snage

potroaa jednosmerne i jednofazne struje, ako je cos = 1. Zamerenje snage u kolima jednosmerne struje gotovo uvek seupotrebljava metoda voltmetra i ampermetra, jer je ovakvo merenjetanije od direktnog merenja vatmetrom. U kolima naizmeninestruje (niskih frekvencija) u veini sluajeva snaga se merivatmetrima.

Vatmetri su instrumenti koji neposredno merenje aktivne snage.Pomou njih moe se meriti i aktivna snaga potroaa sa cos 1.


4/22

Elektrodinamiki vatmetri se mogu koristiti za merenje kako ukolima jednosmerne, tako i u kolima naizmenine struje. Oni su udosta irokim granicama nezavisni od frekvencije i zakonapromene naizmenine struje.

Savremeni prenos i distribucija elektrine energije vri seiskljuivo mreama naizmenine struje. Za to se po pravilu koristetrofazni sistemi. Zavisno od vrste i sprege potroaa, oni mogubiti sa tri ili etiri provodnika. Izuzetno se mogu sresti sistemi sabrojrm faza veim od tri.


5/22

Merenj e snage dvoinog sistema j ednosmerne ili naizmenine struje

vri se pomou jednog vatmetra.

Snaga trofaznog sistema sa tri provodnika moe se izmeriti pomou tri

vatmetra ili pomou dva (Aronova veza).

U prvom sluaju, sa v1, v2 i v3 oznaeni su potencijali pojedinih faza, a sa vpotencijal take Z, odnosno u1 = v1 v, u2 = v2 v i u3 = v3 v. Ako se strujai napon menjaju po sinusnim zakonima, a meusobno se fazno razlikuju za ugao, srednja snaga sistema je:

= + + = + +1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 2 3cos cos cosP U I U I U I P P P

Kod trofaznog sistema sa tri provodnika, pomou tri vatmetra dobija se ukupnasnaga sistema, kada se sva tri pokazivanja aritmetiki saberu. Samo zbirpokazivanja predstavlja ukupnu snagu sistema, a pojedinana pokazivanja nepredstavljajusnage koje se troe u pojedinim fazama.


6/22

Kada se meri snaga trofaznog sistema sa tri provodnika pomou dva vatmetra(Aronova metoda), srednja snaga sistema je:

gde su sa u13 i u23 oznaene potencijalne razlike v1 v3 i v2 v3, a sa 1 i 2fazne razlike izmeu U12 i I1, odnosno izmeu U23 i I2.

Ako su 1 i 2 manji od 90, ukupna srednja snaga jednaka je zbiru pokazivanjavatmetara, jer su oba lana u izrazu za snagu pozitivna. Ako je samo jedan oduglova 1 ili 2 vei od 90, a drugi manji od 90, srednja snaga jednaka je

razlici pokazivanja vatmetara, poto je jedan od lanova negativan. U ovomsluaju jedan od vatmetara (na primer, W2) skree na pogrenu stranu. Zbogtoga treba jednom od njegovih kalemova izmeniti mesta prikljuaka(meusobno), pa e kazaljka skretati na pravilnu stranu. Sada se moe oitatipokazivanje W2 i tu vrednost treba oduzeti od pokazivanja vatmetra W1.

Kada se meri snaga trofaznog sistema sa tri provodnika pomou dva vatmetra,ukupna snaga sistema se dobija iz zbira ili razlike njihovih pokazivanja, daklealgebarskim sabiranjem. I kod ove metode samo algebarski zbir pokazivanjaoba vatmetra predstavlja ukupnu snagu sistema, dok pojedinana pokazivanjane predstavl ja jusnage u pojedinim fazama.

= + 13 1 1 23 2 2cos cosP U I U I


7/22

Trofazn i sistema saet i r i p rovodnika(tri fazna i jedan nulti) najee sekoristi u niskonaponskim mreama. Snaga se moe izmeriti pomou tri

vatmetra. v = v4 = v0, pa su u1 = v1 - v0,u2 = v2 - v0 i u3 = v3 - v0 fazninaponi i sada pokazivanjavatmetara odgovaraju snagamafaza u koje su ukljueni. Srednjasnaga sistema je:

= + + 1 1 1 2 2 2 3 3 3cos cos cosP U I U I U I

Ukupna snaga sistema dobija se aritmetikim sabiranjem pokazivanja sva trivatmetra.

Kada se meri snaga ovakvog sistema pomou tri vatmetra, najpogodnije je da seza zajedniku taku krajeva naponskih kalemova upotrebi nulti vod. Moe se

upotrebiti ma koji provodnik sistema a ne samo nulti, ali tada pokazivanjapojedinih vatmetara ne predstavljaju snage pojedinih faza, a ukupna snagasistema jednaka je algebarskomzbiru pokazivanja tri vatmetra.


8/22

Upotrebom trofaznog vatmetra ukupna snaga sistema moe da se

direktno oitava bez sabiranja. Jedan takav vatmetar zamenjuje dva ilitri obina vatmetra. Umesto dva vatmetra (Aronova veza) moe seupotrebiti i jedan dvosistemski vatmetar. Kod ovakvog reenja obamerna sistema sjedinjena su u jednom instrumentu. Obrtni momenti imdeluju na zajedniku osovinu, pa je na taj nain obezbeeno algebarskosabiranje njihovog delovanja.

Aronova veza daje tane rezultate samo kada je zbir sve tri strujejednak nuli. To je kod trofaznih sistema sa tri provodnika samo po sebiispunjeno, pod uslovom da ne postoje spojevi sa zemljom nitikapacitivne struje prema zemlji. U neravnomerno optereenimtrofaznim sistemima sa nultim provodnikom to nee biti ispunjeno.Dvosistemski vatmetar u takvim sluajevima nije upotrebljiv, ve seprimenjuju trosistemski vatmetri. Pomou vatmetra sa tri sistemamogue je meriti snagu u trofaznom sistemu sa etiri provodnika, biloda je on uravnoteen ili ne.


9/22

Merenje reaktivne snage

Reaktivna snaga u kolu naizmenine struje je Q = U I sin [var].

U kolu jednofazne struje moe se izmeriti pomou specijalnog vatmetraza reaktivnu snagu, takozvanog varmetra. Jedina izmena kod varmetrau odnosu na vatmetar je da je struja u naponskom kalemu pomerena

unazad za 90 od napona.

Reaktivna snaga trofaznog sistema vri se trofaznim varmetrima.Pored vatmetara i varmetara, izrauju se i merai aktivne i reaktivnesnage. Oni slue, po potrebi, za merenje aktivne ili reaktivne snage.Izrauju se sa jednim, dva ili tri elektrodinamika merna sistema.


10/22

MERENJEMERENJE FAKTORAFAKTORA

SNAGESNAGE


11/22


12/22

Meren je fak tora snage pomou vol tmet ra, ampermetra i vatmetra

Po definiciji faktora snage, on se moe odrediti merenjem napona,

struje i aktivne snage.

Merenje faktora snage ovom metodom vri se u laboratorijama ipostrojenjima u kojima se ne zahteva njegova stalna kontrola.


13/22

Odrei van je fak tora snage meren jem akt ivne i reakt ivne snage

Odreivanje faktora snage jednofaznih sistema ili ukupnog (srednjeg)faktora snage neravnomerno optereenih trofaznih sistema moe seizvesti merenjem ukupne aktivne i reaktivne snage i izraunavanjem iztrougla snage:

=

Q

Ptg

Poto je = + 2cos 1 1 tg , to je

=+2 2P

cosP Q


14/22

Merenje f aktora snage fazomet rima

Kada se zahteva vea brzina u merenju ili se optereenje brzo menja,merenje faktora snage vri se specijalnim instrumentima. Oni direktnopokazuju faktor snage i nazivaju se fazometrima ili kosinusfimetrima.

Izrauju se kao instrumenti za neposredno itanje ili kao pisai.Slino kao i kod meraa aktivne i reaktivne snage i kod merenja faktorasnage, u sluaju veih napona i struja, koriste se odgovarajui mernitransformatori.


15/22

MERENJEMERENJE ELEKTRIELEKTRINENE

ENERGIJEENERGIJE

Indukciono brojilo elektriIndukciono broji lo elektrine energijene energije


16/22

Opis i princip rada

Indukciono brojilo upotrebljava se

samo za naizmeninu struju. Sastoji seod aluminijumskog diska (3) koji semoe obrtati oko osovine (4), izmeupolova stalnog nagneta (5) i umeugvou dva elektromagneta (1) i(2).

Elektromagnet (1) ima namotaj sa

malim brojem navojaka debele ice.Ovaj nanotaj vezuje se na red sapotroaima (ubacuje u fazniprovodnik) kao amperpetar, pa senaziva strujni namotaj. Namotajelektromagneta (2) ima veliki brojnavojaka tanke izolovane ice. Vezujese na napon izmeu faznog i nultogprovodnika (kao voltmetar), pa sezbog toga naziva naponski nanuotaj.


17/22

Zbog velike razlike u broju navojaka naponski i strujni namotaj imaju

razliite induktivne otpore, pa se struje koje kroz njih protiu faznorazlikuju. Dve naizmenine struje, meusobno fazno pomerene,stvaraju obrtno magnetno polje. Aluminijumski disk (3) ima ulogurotora koga okree obrtno polje. Obrtanje diska se preko osovine (4)punim prenosnikom prenosi na zupanik (5) koji dalje preko sistemazupanika okree brojanik.

Naizmenine struje kroz namotaje elektromagneta proizvodenaizmenine magnetne fluksove 1 i 2. Oni u disku indukujuvrtlone struje. Svaki fluks deluje uglavnom na struje koje je u diskuindukovao drugi fluks. Tako nastaju elektromagnetne sile kojepokreu disk brojila. Usled obrtanja diska u polju elektromagneta (1)i (2) i stalnog magneta (5), u njemu se indukuju i druge vrtlone

struje, to izaziva pojavu elektromagnetnih sila koje obrazuju otpornispreg i koe brojilo. Otporni moment sejavlja i usled dejstva stalnogmagneta (6).


18/22

Kada disk postigne stalnu brzinu,postoji ravnotea aktivnog momenta i zbirasvih otpornih momenata.

Moment trenja se kompenzuje dopunskim momentom. Ako su fluksovi

elektromagneta (1) i (2) mali prema fluksu stalnog magneta, vai relacijaP = k = k d /dt, gde je ugaona brzina diska.

Vidi se da je brzina obrtanja diska direktno srazmerna snazi potroaa.

Elektrina energija (rad) koja se utroi za vreme t je

= 0

t

A p dt

gde je P trenutna snaga. Poto je ugaona brzina srazmerna trenutnoj snazi:

= = k

dp

dt

broj obrtaja N koji uini disk brojila za vreme t je:

= = =

0 0

t t

N d k p dt k A

Utroena energija koju pokazuje brojilo je A= K N .

K je konstanta brojila, a N uinjeni broj obrta za posmatrano vreme.


19/22

Disk brojila ima tendenciju laganog okretanja i kada iza brojila nemapotroaa elektrine energije. Zbog dejstva naponskogelektromagneta, disk stalno vibrira, to olakava njegovo pokretanje,pa je i najmanji moment dovoljan da dovede do njegovog laganogobrtanja. Da bi se to spreilo, ispod kalema naponskogelektromagneta postavi se jeziak od gvozdenog lima (12). U visini

njegovog zavretka na osovinu se privrsti mala gvozdena kukica(13). Kada ona doe naspram jezika, usled privlane sile, disk sezaustavi. Ovaj poloaj je posebno obeleen to je poznata crvenamrlja koja se vidi kroz prozore brojila.


20/22

Naj vanij e osobine indukcionih broj i la

U poreenju sa drugim vrstama motornih brojila, indukciona sunajsavrenija i najtanija. Zbog relativno jednostavne i robustnekonstrukcije malo su podlona kvarovima. Indukciono brojilo nema nietkica ni kolektora i ne zahteva nikakvo odravanje. U poreenju sadrugim vrstama motornih brojila, masa kretnog sistema indukcionogbrojila je znatno manja. To se vrlo povoljno odraava na trenje uleitima, a samim tim i na njihov vek, ali i na tanost brojila.

Po prirodi konstrukcije izdravaju bez posledica vrlo velikapreoptereenja (do 400 %). Greka im je mala i praktino nezavisnaod veliine optereenja i faktora snage i ne prelazi 2 % (za cos j

izmeu 0,5 ind. i 1).


21/22

Vrste indukcionih broj i la

Prema nameni, postoji vie

verzija indukcionih brojila.Mogu se podeliti na jednofazna i trofazna.Trofazna sadre tri mernasistema. Oni deluju zajedno,povezani zajednikom

osovinom na kojoj se nalazealuminijumski diskovi.Najee se sreu brojila sadva diska. Ona imaju trimerna sistema. Na gornjidisk deluje jedan, a na donji

ostala dva sistema.


22/22

Specijalna brojila su namenjena za posebne primene. Najee koriena su:

dvotarifna brojila, maksimalna brojila, brojila reaktivne energije, transformatorska brojila.

Dvotarifna brojila se mnogo upotrebljavaju. Od obinih se razlikuju jedino potome to imaju dva brojanika za dve razliite tarife. Ukljuivanje pojedinihbrojanika vri se pomou elektromagnetnog preklopnika.

Maksimalna brojila U intervalu izmeu dva oitavanja pokazuju najveesrednje optereenje u kW. Ovo pokazivanje se dobija na posebnoj skali sa

kazaljkom. Inae, imaju i brojanike (najee kao dvotarifna). Ova brojilaslue da se stekne uvid u to kako potroa optereuje elektrinu mreu upogledu snage.

Brojila reaktivne energije Ova brojila reaguju samo na reaktivnu snagu.Izrauju se iskljuivo kao trafazna. Konstruktivno se skoro ne razlikuju odtrofaznih brojila aktivne energije, osim u nainu povezivanja. Izrauju sekao jedno- ili dvotarifna, a i kao maksimalna.

Transformatorska brojila To su brojila predviena za indirektnoprikljuenje preko strujnih i naponskih mernih transformatora (kada suvelike struje i naponi potroaa).

Documents

12 Predavanje XII