Необхідні прилади та допоміжне обладнання
ВСТУП
Невід’ємною складовою енергоощадної політики в нашій країни є організація контролю параметрів режимів систем електропостачання та об’єктивного обліку спожитої електроенергії. Особливої уваги заслуговує питання багатозонного обліку електроенергії, диференційованого за зонами часу. Доцільність його впровадження слід визначити у кожному окремому випадку на підставі детального аналізу графіків електричних навантажень та відповідних техніко-економічних розрахунків.
З метою оперативного контролю параметрів режиму і керування режимами електроспоживання потрібно впроваджувати сучасні багатофункціональні комплекси з застосуванням електронних вимірювальних приладів, що дасть змогу забезпечити ефективне використання електроенергії на промислових об’єктах.
Основним завданням лабораторного практикуму з дисципліни «Системи вимірювання, контролю та керування електроспоживанням» є засвоєння теоретичного матеріалу. Під час підготовки до лабораторних робіт студенти знайомляться з конструкцією і принципом роботи електровимірювальних приладів, методами вимірювання струму, потужності та електричної енергії в колах змінного струму, технічними характеристиками приладів обліку, а також з автоматизованими системами комерційного обліку електроенергії (АСКОЕ) та засобами і способами регулювання якості електроенергії та керування електроспоживанням. У процесі виконання лабораторних робіт студенти набувають практичних навиків роботи з приладами обліку та автоматизованими системами АСКОЕ.
У методичних вказівках наводиться опис основних теоретичних положень, формулюються завдання до лабораторних робіт, порядок виконання робіт і вимоги до оформлення звітів.
На початку лабораторної роботи проводиться тестове опитування студентів з метою перевірки знань. Не підготовлені студенти до роботи не допускаються. Після закінчення лабораторної роботи результати досліджень перевіряються викладачем і за необхідності уточнюються.
По кожній роботі студенти оформлюють звіти, в яких наводяться вихідні дані й схеми вимірювання, результати вимірювання та їх аналіз. На підставі лабораторних досліджень потрібно зробити відповідні висновки.
Студенти, які не оформили звіти з попередньої роботи, до наступної роботи не допускаються. Звіти з лабораторних робіт студенти захищають на наступних лабораторних заняттях. По кожній виконаній та оформленій роботі студентам виставляються бали, які враховуються під час атестації знань студентів.
Для полегшення підготовки студентів у методичних вказівках до лабораторних робіт наводяться контрольні запитання для самоперевірки знань.
Курс лабораторного практикуму складається з 7 лабораторних занять. Максимальна кількість балів за результатами підготовки, допуску, виконання та захисту звітів з лабораторних робіт складає 35 балів (по 5 балів за кожну роботу). За невчасне виконання лабораторних робіт знімається по одному балу.
Оцінювання знань з дисципліни проводиться викладачем систематично протягом всього періоду її вивчення.
Лабораторна робота №1
ВИМІРЮВАННЯ АКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ У
ТРИФАЗНОМУ КОЛІ
Мета роботи:Ознайомитися з методами вимірювання активної потужності у колі трифазного струму за симетричного (рівномірного), та несиметричного (нерівномірного) навантаження фаз.
Загальні відомості
Активна потужність у трифазних колах може бути виміряна одним, двома або трьома однофазними ватметрами.
Один ватметр застосовують у трифазних трипровідних колах за симетричної системи напруг і симетричного навантаження фаз.
На рисунку 1.1 зображені схеми вимірювання активної потужності одним ватметром для сполучення фаз приймача зіркою і трикутником.
а) б)
а - сполучення фаз приймача зіркою (ZА=ZB=ZC);
б - сполучення фаз приймача трикутником
(ZAВ=ZBС=ZCА)
Рисунок 1.1 - Схеми вимірювання потужності трифазного
кола одним ватметром
Активна потужність однієї фази
(1.1)
Щоб одержати активну потужність трифазного кола, треба потроїти покази ватметра, тобто
(1.2)
Формули (1.1) і (1.2) правильні для обох схем, коли фази приймача сполучені зіркою чи трикутником.
Двома ватметрами (рисунок 1.2) можна виміряти активну потужність трифазного трипровідного кола незалежно від величини навантаження фаз і способу їх сполучення (зіркою чи трикутником). Алгебрична сума показів ватметрів дорівнює активній потужності трифазного кола [1]
(1.3)
Рисунок 1.2 – Схема вимірювання активної потужності
двома ватметрами
За симетричної системи напруги і симетричного навантаження фаз за показами двох ватметрів можна визначити також реактивну потужність трифазного кола. Для цього необхідно різницю їх показів помножити на 
, тобто
, (1.4)
що відповідає значенню реактивної потужності трифазного кола
(1.5)
За показами двох ватметрів можна визначити кут 
зсуву фаз між фазною напругою і фазним струмом з виразу
. (1.6)
Слід зазначити, що замість двох однофазних ватметрів для вимірюванні потужності у трифазних трипровідних колах часто застосовують двоелементні трифазні ватметри з двома послідовними і двома паралельними котушками.
Три ватметри (рисунок 1.3) застосовують у трифазному чотирипровідному колі, бо метод двох ватметрів за несиметричного навантаження фаз у даному випадку не може бути застосований.
Рисунок 1.3 - Схема вимірювання активної потужності у трифазному чотирипровідному колі трьома ватметрами
Активна потужність трифазного кола дорівнює сумі показів трьох ватметрів
. (1.5)
Замість трьох однофазних ватметрів використовують також триелементні трифазні ватметри.
Необхідні прилади та допоміжне обладнання
Ватметри астатичні на 5 А, 300 В— 2 шт. Вольтметр електромагнітної системи на 250 В— 1 шт. Амперметри електромагнітної системи на 5А — 3 шт. Ламповий реостат на три групи з лампами40-60 Вт —1 шт. Реактивні котушки з залізним осердям — 3 шт.
Триполюсні рубильники — 2 шт.
Однополюсні рубильники — 2 шт.
Порядок виконання роботи
1. Ознайомитися з апаратурою і приладами, необхідними для виконання роботи, записати їх технічні дані.
2. Скласти схему вимірювання, зображену на рисунку 1.4.
3. Виміряти активну потужність двома ватметрами за симетричного активного навантаження фаз (однополюсні рубильники 1, 2 увімкнені).
4. Провести почергово вимірювання активної потужності ватметрами за симетричного навантаження фаз (однополюс-ний рубильник 1 розімкнений, а рубильник 2 замкнений, і навпаки).
5. Повторити вимірювання вказані в п.4 за іншої величини навантаження.
6. Встановити рівномірне змішане (активно - індуктивне) навантаження і провести аналогічні вимірювання, як вказано у п. 3 і 4.
7. Змінюючи реактивне навантаження, провести ще два вимірювання за нерівномірного змішаного навантаження фаз.
8. Користуючись даними спостережень:
- визначити потужність трифазного кола як алгебричну суму показів ватметрів 
- визначити відношення потужностей 
, 
і пояснити, чому ці відношення не залишаються сталими;
- визначити коефіцієнт потужності трифазного навантаження
.
9. Результати вимірювань і обчислень звести в таблицю 1.1.
Рисунок 1.4 – Схема установки вимірювання активної
та реактивної потужності двома ватметрами
Таблиця 1.1- Результати лабораторних досліджень
| № досліду | Результати вимірювання | Результати обчислення | |||||||||||||
| IA | IB | IC | UAB | UBC | UCA | PI | PII | P | PI+PII |  |  |  | cosφ | φ | |
| А | А | А | В | В | В | Вт | Вт | Вт | Вт | Вт | - | - | - | ||
1.4 Контрольні запитання
1. У яких колах вимірюють потужність трифазного кола одним ватметром? Як вмикають його обмотки?
2. Як можна виміряти потужність трифазного трипровідного кола двома ватметрами (одним двоелементним ватметром)? Як вмикають їх обмотки?
3. У яких колах вимірюють потужність трифазного кола трьома ватметрами (одним трифазним ватметром)? Як вмикають їх обмотки?
Лабораторна робота №2