W ćwiczeniu, do pomiaru mocy prądu trójfazowego w sieci trójprzewodowej użyliśmy watomierza dwu-systemowego w ukł. Arona:
Liczniki energii elektrycznej - budowa i działanie
Liczniki wykorzystywane do pomiarów energii czynnej są zbudowane z organów napędowych, posiadających dwie cewki: prądowe i napięciowe, które są nawinięte na rdzeniach z blach transformatorowych. Strumienie magnetyczne, powstałe na obu uzwojeniach, tworzą prądy wirowe w tarczy aluminiowej. Poprzez strumienie i prądy, wytwarzany jest moment napędowy tarczy, który za pomocą przekładni zębatych, przenosi obroty na liczydło. Liczydło sumuje obroty tarczy, a następnie przelicza je na wartość energii odczytywanej przez nas w kWh.
Liczniki, które używaliśmy podczas naszych doświadczeń, to liczniki trójfazowe dwu-systemowe. Składają się one z dwóch organów napędowych, takich jak w licznikach jednofazowych.
Przekładniki prądowe i napięciowe
Celem przekładników prądowych/napięciowych jest umożliwienie pomiaru dużych natężeń/napięć prądu, miernikami o mniejszych zakresach pomiarowych.
Wyznaczanie stałej licznika energii elektrycznej.
N - liczba obrotów tarczy
t - czas pomiaru
P - moc czynna
A - przepływająca energia
CL - stała licznika
N |
t |
P |
A |
CL |
- |
s |
W |
kWh |
obr/kWh |
32 |
60 |
2500 |
0,0417 |
768 |
Przepływającą energię wyliczamy ze wzoru:
Prędkość obrotowa jest proporcjonalna do mocy czynnej P, a liczba obrotów tarczy N do przepływającej energii.
stąd:
Pomiary w układzie z odbiornikiem niesymetrycznym połączonym w trójkąt.
Rodzaj obciążenia |
U12 |
I1 |
I2 |
I3 |
I12 |
I23 |
I31 |
ΣU12Ifcosφ |
kI |
P |
|
V |
A |
A |
A |
A |
A |
A |
W |
A/A |
W |
trójkąt niesymetr. |
380 |
1,525 |
1,725 |
1,425 |
1 |
0,9 |
0,75 |
1007 |
5/2 |
1000 |
=1007 W
gdzie: If - prądy poszczególnych faz odbiornika
zakładamy cos=1
Pomiary w układzie z odbiornikiem symetrycznym połączonym w trójkąt.
Rodzaj obciążenia |
U12 |
I1 |
I2 |
I3 |
I12 |
I23 |
I31 |
ΣU12Ifcosφ |
kI |
P |
|
V |
A |
A |
A |
A |
A |
A |
W |
A/A |
W |
trójkąt symetr. |
380 |
1,525 |
1,625 |
1,525 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
1026 |
5/2 |
1002 |
związek między prądami fazowymi i przewodowymi
Pomiary w układzie z odbiornikiem połączonym w gwiazdę symetryczną.
Rodzaj obciążenia |
U12 |
I1 |
I2 |
I3 |
Uf1 |
Uf2 |
Uf3 |
ΣUfIfcosφ |
kI |
P |
|
V |
A |
A |
A |
V |
V |
V |
W |
A/A |
W |
trójkąt symetr. |
380 |
0,6 |
0,6 |
0,6 |
220 |
220 |
220 |
396 |
5/1 |
400 |
Pomiary w układzie z odbiornikiem połączonym w gwiazdę niesymetryczną.
Rodzaj obciążenia |
U12 |
I1 |
I2 |
I3 |
Uf1 |
Uf2 |
Uf3 |
ΣUfIfcosφ |
kI |
P |
|
V |
A |
A |
A |
V |
V |
V |
W |
A/A |
W |
trójkąt symetr. |
380 |
0,50 |
0,46 |
0,57 |
225 |
245 |
185 |
331 |
5/1 |
340 |
Wnioski
Istnieję pewne rozbieżności co do poboru mocy przez układ między wynikiem wyliczonym ze wzorów, a odczytanym na watomierzu. Błąd nie jest duży (rzędu co najwyżej kilku procent), a sam pomiar mocy watomierzami w układzie Arona jest dużo prostszy, szybszy i tańszy.
Watomierze w układzie Arona mają zastosowanie w sieciach trójprzewodowych i czteroprzewodowych symetrycznych. Nie można jednak stosować tego sposobu przy niesymetrycznym odbiorniku połączonym w gwiazdę, co niewątpliwie stanowi jego wadę.
Z1
Z2
Z3
L1
L2
L3
I1
I3
I2
U13
U23
N'
W
W
W