AGH | Imię i nazwisko: | Rok szkolny 2011/2012 | Wydział: EAIiE |
Kierunek Elektrotechnika | Temat ćwiczenia: Układy trójfazowe |
Rok II |
Semestr III |
Data wykonania ćwiczenia: 08.12.2011 |
Data zaliczenia sprawozdania: | Nr ćwiczenia: 5 |
Opis układu pomiarowego
W układzie pomiarowym stosuje się przyrządy do pomiaru :
napięcia międzyprzewodowego U.
napięć na fazach odbiornika U1,U2 ,U 3
napięcia neutralnego Un
natężeń prądów w przewodach fazowych I1 ,I 2 ,I3
natężenia prądu w przewodzie neutralnym In
mocy, w układzie dwóch watomierzy W12 ,W23
mocy, w układzie trzech watomierzy W1 ,W2 ,W3
Pomiary
Odbiorniki symetryczne:
układ Arona | |||||||||||||
Lp | U | IR | IS | IT | IN | PR | PS | PT | P1 | P2 | UR | US | UT |
żarówki – 4 przewodowa | 232 | 1,741 | 1,781 | 1,827 | 0,095 | 232 | 241 | 240 | 133,3 | 134,2 | 131,8 | ||
żarówki – 3 przewodowa | 233 | 1,745 | 1,782 | 1,814 | 0 | 236 | 242 | 234 | 347 | 361 | 135,1 | 134 | 130 |
żarówki i kondensatory | 233,5 | 5,173 | 5,100 | 5,083 | 0,09 | 250 | 260 | 230 | -180 | 913 | 133,2 | `133,8 | 132,3 |
kondensatory | 233,8 | 4,906 | 4,787 | 4,842 | 0,001 | 16 | 16 | 16 | -540 | 564 | 134,3 | 135 | 134 |
Stany awaryjne (przerwa w fazie T)
Lp | U | IR | IS | IT | IN | PR | PS | PT | P1 | P2 | UR | US | UT | UN |
żarówki – 4 przewodowa | 230,5 | 1,718 | 1,776 | 0 | 1,726 | 226 | 238 | 0 | 131,7 | 132,1 | 133,3 | 0 | ||
żarówki – 3 przewodowa | 230 | 1,608 | 1,613 | 0 | 0 | 188 | 185 | 0 | 181 | 190 | 116,5 | 112,3 | 200 | 66,9 |
Obliczenia teoretyczne
Odbiorniki symetryczne
$$\varphi = arccos\left( \frac{P_{R}}{I_{R} \bullet U_{R}} \right)$$
Lp. | Pc=3UR*IR*cos(ϕ) [W] | Pc= P1+P2+P3 [W] |
Qc=3UR*IR*sin(ϕ) [VAr] |
ϕ[o] |
żarówki – 4 przewodowa | 695 | 709 | 18 | -1,84 |
W układzie Arona
$\varphi = arctg\left( \frac{Q_{c}}{P_{c}} \right) = arctg\left( \frac{\sqrt{3} \bullet (P_{1} - P_{2})}{P_{1} + P_{2}} \right)$
Moc bierna dla układu Arona
$Q = \sqrt{3} \bullet (P_{1} - P_{2})$
Lp. | Pc (układ Arona) [W] |
Pc= P1+P2+P3 [W] |
Q (układ Arona) [VAr] |
ϕ[o] (układ Arona) |
żarówki – 3 przewodowa | 708 | 712 | -24,25 | -1,96 |
żarówki i kondensatory | 733 | 740 | -1883,239 | -68,74 |
kondensatory | 24 | 48 | -1902,192 | -89,29 |
Stan awaryjny
Przyjmuje ϕ=-1,96o na podstawie wcześniejszych obliczeń.
Lp. | Pc=2UR*IR*cos(ϕ) [W] |
Pc= P1+P2+P3 [W] |
Qc=2UR*IR*sin(ϕ) [VAr] |
żarówki – 4 przewodowa | 452 | 464 | -15,47 |
żarówki – 3 przewodowa | 374 | 373 | -13,07 |
Wnioski
Z zmierzonych danych w pierwszym układzie możemy potwierdzić że prądy przewodowe przy symetrycznym odbiorniku mają tą samą wartość dla wszystkich faz.
W przewodzie neutralnym prąd jest bliski zeru, obecność tego przewodu nie ma wpływu na pracę układu. W układzie tym nie możemy zastosować układu Arona ponieważ używa się go tylko w układach 3 przewodowych. W teoretycznych obliczeniach przyjąłem że wszystkie prądy przewodowe i napięcia fazowe są identyczne. W rzeczywistość różnią się niewiele co jest spowodowane lekkim charakterem pojemnościowym żarówek (wynika to z obliczonego kąta oraz z obecnej mocy biernej).
W 3 przewodowym układzie z żarówkami w porównaniu do pierwszego przypadku zmieniły się tylko prąd IN oraz napięcie niezrównoważenia UN. Teoretycznie powinny one wynosić 0 (w pierwszym przypadku również) ale oczywiście mamy nie idealne odbiorniki. Z układu Arona została zweryfikowana moc czynna i bierna odbiornika.
W układach żarówka-kondensator i kondensator wszystkie wartości sa zgodne z oczekiwaniami.
Podczas badania stanu awaryjnego została odłączona faza T. Zauważyliśmy że przewód neutralny odgrywa w tym przypadku dużą rolę. Moc na odbiorniku w ukł. 4 przewodowym była większa niż w 3 przewodowym. Należy pamiętać że watomierze P1 oraz P2 nie sa już w układzie Arona, ale dzięki symetryczności odbiornika i ich przepaleniu akurat fazy T ich suma będzie równać się mocy całkiwitej odbiornika ponieważ mają końce na tym samym potencjale co watomierze PR i Ps.