Chương 4 ĐO CÔNG SUẤT VÀ NĂNG LƯỢNG
4.2. Đo công suất và năng lượng trong mạch ba pha
97 Ta so sánh Cp với giá trị định mức ghi trên công tơ, nếu khác nhau ta phải điều chỉnh vị trí của nam châm vĩnh cửu để tăng hay giảm mômen cản cho đến khi Cp bằng giá tự định mức của công tơ. Thực tế hiện nay, việc hiệu chỉnh công tơ thường dựa vào công tơ mẫu.
4.2. Đo công suất và năng lượng trong mạch ba pha
Do vậy công suất của ba pha là:
Tương tự có thể mắc wattmet vào pha B hoặc pha C.
4.2.1.2. Mạch ba pha ba dây - Phương pháp dùng khoá chuyển đổi Sơ đồ mắc wattmet như sau:
Cuộn dòng có dòng in khi khoá K ở vị trí 1 cuộn áp có điện áp UAC; khi khoá K ở vị trí 2 cuộn áp có điện áp UAB.
Vậy khi đóng khoá K về phía 1, số chỉ của wattmet là:
Khi đóng khoá K về phía 2, số chỉ của wattmet là:
Hình 4.12. Đồ thị véc tơ của phương pháp đo công suất dùng khoá chuyển đổi
99 Theo đồ thị véc tơ ta có:
Tương tự ta cũng có thể mắc wattmet ở pha B hoặc C để đo công suất theo cách trên.
4.2.2. Đo công suất tác dụng trong mạch ba pha không đối xứng 4.2.2.1. Mạch ba pha bốn dây - phương pháp ba wattmet
Với mạch ba pha không đối xứng, ta có
Do vậy ta dùng ba wattmet một pha hoặc một wattmet ba pha ba phần tử để đo công suất ở các pha A, B, C. Sau đó cộng đại số các số chỉ của ba wattmet (hoặc ba phần tử) ta được công suất của mạch ba pha.
Ta có:
Trong thực tế người ta chế tạo wattmet ba pha ba phần tử. Nó gồm ba cặp cuộn dây tĩnh tương ứng có ba phần động gắn trên cùng một trục quay. Mômen làm quay phần động là tổng mômen của ba phần tử
4.2.2.2. Mạch ba pha ba dây Phương pháp dùng hai wattmet Xét công suất tức thời trong mạch ba pha là:
Đối với mạch ba pha ba dây, vì không có dây trung tính nên dòng điện trung tính bằng không nghĩa là:
Vậy công suất tác dụng của ba pha là:
Như vậy ta có thể dùng hai wattmet một pha có sơ đồ như Hình 4.14 để đo công suất trong mạch ba pha. Thực tế cũng dựa trên nguyên tắc này người ta chế tạo wattmet ba pha hai phần tử. Cách mắc như sau:
4.2.3. Đo năng lượng tác dụng trong mạch ba pha
101 - Đối với mạch ba pha bốn dây có thể dùng công tơ ba pha ba phần tử hoặc ba công tơ một pha. Sơ đồ mắc giống như mắc wattmet đo công suất tác dụng.
- Đối với mạch ba pha ba dây có thể dùng công tơ ba pha hai phần tử hoặc hai công tơ một pha. Sơ đồ mắc giống như mắc wattmet đo công suất tác dụng.
- Với mạch hạ áp công suất lớn ta kết hợp giữa biến dòng điện và công tơ ba pha để đo năng lượng tác dụng.
Ví dụ 4.1: Sơ đồ kết hợp giữa BI và công tơ đo năng lượng tác dụng phía hạ thế.
- Với mạch cao áp, ta kết hợp giữa BU, BI và công tơ ba pha để đo năng lượng tác dụng
4.2.4. Đo năng lượng phản kháng trong mạch ba pha 4.2.4.1. Dùng công tơ phản kháng ba pha ba phần tử
Sơ đồ mắc công tơ như sau:
Hình 4.16. Sơ đồ đấu dây và đồ thị véc tơ của công tơ phản kháng ba pha ba phần tử
Điểm đo đếm thường là đầu nguồn nên ta coi mạch ba pha có nguồn đối xứng, phụ tải mang tính chất cảm.
Ta có mômen quay tổng của công tơ là:
Ta thấy mômen quay tỷ lệ với công suất phản kháng trong mạch ba pha cho nên số chỉ của công tơ sẽ tỷ lệ với năng lượng phản kháng tiêu thụ trong mạch ba pha.
4.2.4.2. Dụng công tơ phản kháng ba pha hai phần tử có cuộn dây nối tiếp phụ
Sơ đồ mắc như Hình 4.17.
Điểm đo đếm là đầu nguồn nên ta coi mạch ba pha có nguồn đối xứng, phụ tải mang tính chất cảm. Xét từng phần tử, ta tính được mo men quay như sau:
103 Mômen quay tỷ lệ với công suất phản kháng trong mạch ba pha vậy số chỉ của công tơ tỷ lệ với năng lượng phản kháng trong mạch ba pha.
4.2.4.3. Dùng công tơ phản kháng ba pha hai phần tử có R0 tạo góc lệch pha 60o
Trong sơ đồ công tơ này, các cuộn áp được mắc nối tiếp với điện trở mẫu R0. Điện trở này được tính toán sao cho dòng điện trong cuộn áp chỉ chậm pha so với điện áp tương ứng một góc 60o. Ta có đồ thị véc tơ như hình vẽ
Ta có mô men quay của các phần tử là:
Hơn nữa ta có:
Thay vào ta có:
Tương tự
Vậy mô men quay tổng là:
105 Vậy: Mô men quay tổng tỉ lệ với công suất phản kháng trong mạch ba pha nên sơ đồ này thường được dùng để đo năng lượng phản kháng trong mạch ba pha. Nếu với mạch ba pha không đối xứng thì có sai số nhất định.
4.2.5. Ví dụ sơ đồ đo đếm cao thế
Thực tế có rất nhiều sơ đồ đo đếm cao thế: Tức là sơ đồ kết hợp BU, BI và công tơ ba pha đo năng lượng tác dụng và phản kháng cho mạch ba pha cao thế.
+ Công tơ tác dụng ba pha hai phần tử có cuộn dòng ở các pha A, B.
+ Công tơ phản kháng ba pha ba phần tử.
+ Các cuộn dòng của công tơ tác dụng và phản kháng đều nối ở phía thứ cấp của máy biến dòng, vậy dòng định mức qua các cuộn dòng là 5A.
+ Các cuộn áp của công tơ tác dụng và phản kháng đều nối ở phía thứ cấp của biến điện áp, vậy điện áp định mức trên các cuộn áp là 100V