Trefasmätningar. Ellära 2 Laboration 4. Laboration Elkraft UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Dan Weinehall.

Transkript

1 UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Dan Weinehall Laboration Elkraft Trefasmätningar Ellära 2 Laboration 4 Personalia: Namn: Kurs: Datum:

2 Trefasmätningar Mätning på D-kopplad trefasbelastning. OBS. Livsfarlig spänning!!! Koppla endast i spänningslöst tillstånd. För att underlätta uppkopplingen, använd den trefasiga kopplingsplattan. Koppla in resistorn i D-koppling tillsammans med watt-, volt- och ampermeter efter schemat. 1 a. Mätning av nätspänningar. Med voltmetern mäts fas - och huvudspänningar. U L1 = U L2 =. U L3 = Medelvärde U f = U 12 = U 23 =. U 31 = Medelvärde U= h Förhållandet U h / U f =. 1 b. Mätning av strömmar i D-koppling. Ställ in linje- (huvud) strömmar med ratten. I h = Medel I h = 5 A Mät motsvarande fasströmmar I f4 = I f5 = I f6 = Medel I f = Förhållandet I h / I f =

3 Effektmätning 2 a Resistiv last. Ställ in huvudströmmarna och avläs volt- och wattmeter. I h U h cos ϕ P avläst P tot = 3 x P avl P ber = 3 U h I h cos ϕ Q avläst Beräkna R vid I h = 4A R = /fas 2 b Resistiv och induktiv last. Slå av spänningen och anslut induktansen till kopplingsplattan över en ampermeter. (se schema) Med spänningen inkopplat ställs strömmen till resistansen åter på 4 A. Induktorn ökas till steg 10. Wattmetern har även strömavläsning och mäter totala strömmen I tot till både resistor och induktor. Avläs följande värden: U h =. P =.. P tot = 3 x P =... cos ϕ =. I tot = I L =.. I R =. P ber = 3 U h I h cos ϕ =. Q =. Q tot =. Q ber = X L =. L=../fas 2 c Resistiv, induktiv och kapacitiv last. Anslut nu även kondesatorn över en ampermeter till kopplingsplattan. Med övriga inställningar som under 2b ställs kondensatorn in på steg 3. Avläs följande värden: U h =. P =.. P tot = 3 x P... cos ϕ =. I tot = I L = I R = I C = P ber = 3 U h I h cos ϕ = Q =. Q tot =. Q ber = Q C =.. C= /fas Kommentar: Om nu mätningen är rätt utförd skall I tot ha minskat från mätning 2b till 2c. Vad kallas detta?

4 Fasvinkelvariationer. I uppkopplingen uppgift 2c har du en komplett trefasbelastning med alla tillgängliga element inkopplade. Ställ wattmetern på cos ϕ-mätning. Pilar på skalan indikerar om fasvinkeln är induktiv eller kapacitiv. Behåll den aktiva lasten på resistansen med I R = 4 A. Med steginställningarna på induktorn (0-11) och kondensatorn (1-6) undersöks fasvinkelvariationen. 3 a Resistiv och induktiv last. Med konstant resistans ( 4 A ) varieras induktorn och iaktas cos ϕ 's variation. Avläs för max induktiv last (steg 11): I L = I R =.. I tot = cos ϕ = ϕ = Teoretisk beräkning : tan ϕ = I L / I R = ϕ = 3 b Resistiv och kapacitiv last. sin ϕ = I L / I tot = ϕ = Induktorn ställs av och kondensatorn kopplas in. Variera kondensatorn och iaktta cos ϕ 's variation. Avläs för max kapacitiv last ( steg 6 ): I C =. I R = I tot =. cos ϕ =. ϕ =..( OBS negativ ) Teoretisk beräkning : tan ϕ = I C / I R = ϕ = sin ϕ = I C / I tot = ϕ = 3 c Faskompensering. Fortfarande med I R = 4 A, provar du att få I C = I L med stegrattarna. Teoretisk har du då total faskompensering och alltså cos ϕ = 1 Stämmer detta med wattmeterns visning?. Kommentar

5 4. Visardiagram. Rita visardiagram över strömmarna i 3a, 3b och 3c med fasspänningen som referens ( x- axeln). Kommentera visardiagrammen. 5. Förluster. Kondensatorn och framförallt induktorn har aktiva förluster. Bestäm deras maximala storlek då max steg är inkopplat för resp. komponent. P f C =.. P f L =..

6 6. Mätning vid osymmetrisk belastning Y-koppla resistorn och anslut den till strömförsörjningsenheten. Anslut belastningens nollpunkt till strömförsörjningsenhetens nollpunkt. a) Slå till spänningen och justera huvudspänningen till 230 V. Använd tångamperemeter för att mäta strömmar. Reglera resistorn så att huvudströmmen blir 3 A. Mät strömmen i de tre fasledarna samt i nolledaren. I L1 = I L2 = I L3 = I N = b) Slå av spänningen och ta bort fasledaren L1. Slå på spänningen och mät strömmarna i de återstående fasledarna I L2 o I L3 och i nolledaren I N. I L2 = I L3 = I N = Varför förändras värdet av I N? c) Slå av spänningen. Fasledarna L2 och L3 är anslutna som i b). Nolledaren kopplas bort. Slå till spänningen och kontrollera att huvudspänningen är 230 V. Mät strömmarna i fas L 2 och L 3, I L2 o I L3 och jämför med mätvärdena i försök b. I L2 = I L3 = Slutsats: d) Rita visardiagram för strömmarna i 6a, 6b, 6c e) Mät med voltmeter spänningen mellan strömförsörjningsenhetens nollpunkt och belastningens nollpunkt. U mätt =. e) Rita kopplingsschema för kopplingarna i a e och ange spänningarna över resp. komponent för de olika fallen. Rita även ett visar diagram för spänningarna i e. Redovisning Redovisa alla efterfrågade data För det högre betyget på laborationen vill vi se kommentarer kring resultaten som visar att ni även förstått varför det blir de resultat som ni fått fram.

7 Kopplingsschema:

8 Labutrustning: MV 1300 Power Pack This power supply unit is especially adapted for laboratory experiments on electric machines and power systems. It can be used where variable or fixed AC or DC is required and is particularly suited to the laboratory experiments with Terco s torque meters and test machines. It is designed to slide under the lab table so that controls and connections are in a comfortable working position. The contactor for variable voltages has a safety limit switch which eliminates switching on high voltages by mistake, thus protecting students and equipment especially when working on electrical machines. All outputs are fused by MCB s and have load switches. The Power Pack has also Earth Leakages Circuit Breaker (ELCB). General Data. MV Supply voltage / V 50 / 60 Hz 3-ph. Output voltage DC fixed 220 V 3.5 A DC variable V 16 A AC fixed 230/133 V 10 A 3-ph AC variable 3 x V 10 A 3-ph Standard Fixed AC 230 V 10 A Dimensions 660 x 435 x 790 mm Weight 103 kg MV 1100 Load Resistor Load resistor MV 1100 contains three ganged resistors with continuous spindle regulation. The resistors are connected to terminals for 3-ph, single-phase or DC-voltage. The current in the resistor is limited by tubular wire fuses in each phase. The unit has handles and wheels for simple and quick movement and is enclosed in a perforated metal cabinet. A cooling fan is placed in the bottom of the resistor. MV Cooling fan supply 230 V AC Hz General Data 3-phase 3.3 kw, continuously adjustable. Star connection 230 / 133 V A Delta connection 230 / 133 V A DC parallel connection 220 V A Overload capacity, brief duration, approx. 20 %. Dimensions 630 x 250 x 890 mm Weight 46 kg

9 MV 1101 Load Reactor Enclosed in a strong metal cabinet. The front panel has mimic diagram,terminals, fuses and electrical data. The unit can be used on 1- and 3-phase systems. 12 step regulation. MV 1102 Load Capacitor Housed in a metal cabinet. Electrical data and symbols on the front panel with terminals and fuses. This unit can be used on 1- and 3-phase systems. 6 step regulation. General Data 2.8 kvar at 50 Hz, 3.3 kvar at 60 Hz. V Connection Hz A 230 star delta star III Dimensions 185 x 370 x 170 mm Weight 7 kg