Как измерить нагрузку клещами в трехфазной сети. Измерение нагрузки клещами в трехфазной сети: пошаговая инструкция

Как правильно измерить нагрузку клещами в трехфазной сети. Какие меры предосторожности нужно соблюдать при работе с токоизмерительными клещами. Какие ошибки чаще всего допускают при измерениях клещами.

Принцип работы токоизмерительных клещей

Токоизмерительные клещи — это удобный инструмент для измерения силы тока без разрыва цепи. Принцип их работы основан на явлении электромагнитной индукции:

• Проводник с током создает вокруг себя магнитное поле
• Магнитопровод клещей охватывает проводник и замыкает магнитный поток
• Во вторичной обмотке клещей наводится ЭДС, пропорциональная измеряемому току
• Электронная схема преобразует ЭДС в показания на дисплее

Такая конструкция позволяет измерять ток бесконтактным способом, что очень удобно и безопасно при работе в действующих электроустановках.

Подготовка к измерениям в трехфазной сети

Перед началом измерений необходимо выполнить следующие подготовительные действия:

1. Изучить схему электроснабжения объекта и определить точки измерений
2. Подобрать токоизмерительные клещи с подходящим диапазоном измерений
3. Проверить исправность прибора и целостность изоляции проводов
4. Надеть средства индивидуальной защиты (диэлектрические перчатки, очки)
5. Убедиться в отсутствии механических повреждений изоляции проводов

Правильная подготовка — залог безопасного и точного проведения измерений.

Порядок измерения нагрузки в трехфазной сети

Измерение нагрузки клещами в трехфазной сети выполняется в следующем порядке:

1. Включить прибор и установить требуемый режим измерений
2. Разомкнуть губки клещей нажатием на рычаг
3. Охватить губками только один фазный проводник
4. Медленно отпустить рычаг, замкнув губки вокруг проводника
5. Считать показания с дисплея прибора
6. Повторить измерения для остальных фаз

При измерениях важно соблюдать осторожность и не касаться оголенных токоведущих частей.

Особенности измерений в трехфазных цепях

При проведении измерений в трехфазных сетях следует учитывать некоторые важные нюансы:

• Измерения проводятся отдельно для каждой фазы
• Нейтральный и защитный проводники не измеряются
• В симметричной сети токи в фазах должны быть примерно равны
• Существенный разбаланс токов может указывать на проблемы
• Суммарная нагрузка определяется как сумма токов трех фаз

Понимание этих особенностей позволяет корректно интерпретировать результаты измерений.

Меры безопасности при работе с токоизмерительными клещами

При проведении измерений клещами необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

• Работать только в диэлектрических перчатках и спецобуви
• Не превышать допустимый диапазон измерений прибора
• Не измерять ток в неизолированных проводниках
• Не работать во влажных помещениях и под дождем
• Не прикасаться к оголенным токоведущим частям
• При появлении дыма или искр немедленно прекратить измерения

Строгое соблюдение правил техники безопасности — обязательное условие при любых электроизмерениях.

Типичные ошибки при измерении клещами

При работе с токоизмерительными клещами часто допускаются следующие ошибки:

• Измерение тока в проводнике с изоляционным покрытием
• Неполное смыкание губок клещей
• Охват клещами нескольких проводников вместо одного
• Неправильный выбор диапазона измерений
• Касание руками токоведущих частей при измерениях

Внимательность и аккуратность позволят избежать этих распространенных ошибок и получить корректные результаты.

Анализ результатов измерений

После проведения измерений необходимо правильно интерпретировать полученные данные:

• Сравнить измеренные токи с номинальными значениями
• Оценить симметричность нагрузки по фазам
• Рассчитать полную мощность трехфазной системы
• Выявить возможные проблемы и перегрузки
• Составить отчет о результатах измерений

Грамотный анализ позволяет сделать правильные выводы о состоянии электроустановки и необходимости принятия мер.

Преимущества и недостатки метода токовых клещей

Метод измерения токовыми клещами имеет свои плюсы и минусы:

Преимущества:

• Бесконтактный способ измерения без разрыва цепи
• Высокая скорость и удобство измерений
• Возможность измерения больших токов
• Безопасность при правильном применении

Недостатки:

• Меньшая точность по сравнению с прямыми методами
• Чувствительность к внешним помехам
• Невозможность измерения очень малых токов
• Необходимость периодической калибровки

Понимание сильных и слабых сторон метода позволяет правильно его применять.

Правильное использование токоизмерительных клещей в наладке коммерческих и жилых объектов

Мы все знаем, что токоизмерительные клещи используются для измерения нагрузки цепи. Но, проявив немного находчивости, вы сможете использовать токоизмерительные клещи для определения того, какой прерыватель контролирует разные выходы, а также для измерения индивидуальной нагрузки (как нагрузочного напряжения и тока заземления, при наличии). Это поможет быстро решить проблемы с нагрузкой и сохранит вашу репутацию мастера по устранению неисправностей. 

Токоизмерительные клещи измеряют ток, определяя магнитное поле вокруг токонесущего проводника. Другого практичного способа для измерения тока в системах с электрической проводкой просто не существует. Разрывать цепи для выполнения серии измерений не практично, и может положить конец вашей карьере, если по незнанию вы отсоедините критически важные нагрузки. Обычно измерения осуществляются на панели, измеряются нагрузка и баланс на трехфазных питающих линиях.

В случае преобладания гармонических нагрузок, также обязательны измерения без напряжения в электрощите. Измерение тока можно также использовать для диагностики исправности двигателя.

Помимо основных измерений, для которых токоизмерительные клещи и были разработаны, современные цифровые измерительные клещи способны измерять напряжение и сопротивление. Это значит, что вы можете выполнять большинство, если не все, обычных, повседневных измерений при помощи токоизмерительных клещей. Если бы электрик мог взять с собой на объект всего один измерительный инструмент, то разумным выбором стали бы токоизмерительные клещи. Модель токоизмерительных клещей должна измерять истинные среднеквадратичные значения. Альтернативой может быть модель, измеряющая усредненные значения, менее дорогая, но не гарантирующая точных измерений тока. При наличии в цепи электронных нагрузок (компьютеры, телевизоры, освещение, приводы двигателей и т.д.) прибор, измеряющий усредненные значения, может быть недостаточно точным.

И чем выше электронные нагрузки, тем выше погрешность. Токоизмерительные клещи с измерением истинных среднеквадратичных значений будут точными всегда (разумеется, если они откалиброваны). Поэтому, если вы знаете, что можете столкнуться с подобного рода нагрузками, приобретите токоизмерительные клещи с измерением истинных среднеквадратичных значений. Это позволит вам думать о работе, а не об измерительном инструменте. На коммерческих площадках точные токоизмерительные клещи с измерением истинных среднеквадратичных значений просто необходимы.

Токоизмерительные клещи при работе на жилых объектах

Электрикам, работающим на жилых объектах, токоизмерительные клещи необходимы для измерения нагрузок на индивидуальных ответвленных цепях в эксплуатационной панели. Хотя проверки на месте обычно достаточно, иногда она не предоставляет полной картины, поскольку нагрузки включаются и выключаются, проходят по циклам и т.д. Напряжение в электрической системе должно быть стабильным, но ток может быть очень динамичным. Для проверки пиковой или наиболее неблагоприятной нагрузки на цепь используйте токоизмерительные клещи с функцией минимума/ максимума, которая предназначена для определения высоких токов, существующих дольше 100 мс, или около восьми циклов. Эти токи приводят к возникновению прерывистой нагрузки, которая может стать причиной срабатывания прерывателей цепи.

Снимайте измерения на стороне нагрузки прерывателя цепи или предохранителя. Прерыватель размыкает цепь в случае возникновения случайного короткого замыкания. Это особенно важно при любых измерениях напряжения при прямом контакте. Несмотря на то, что зажимы клещей изолированы и таким образом имеют уровень защиты, которого нет при прямом измерении напряжения, лучше соблюдать осторожность.

Распространенной проблемой при работе на жилых объектах является соотнесение выходов с прерывателями. Клещи можно использовать для определения, к какой цепи относится определенный выход. Сначала снимите на электрощите показания линии временной развертки имеющегося в цепи тока. Затем переведите токоизмерительные клещи в режим минимума/максимума. Перейдите к интересующей вас розетке и подключите нагрузку (в идеале — фен) и включите ее на пару секунд. Проверьте зажим и посмотрите, изменилось ли максимальное значение тока. Обычно фен использует 10-13 ампер, поэтому разница должна быть заметной. Если показания остались без изменений, вы подключились не к тому прерывателю.

Токоизмерительные клещи на коммерческих объектах

Токоизмерительные клещи используются в электрощитке для измерения нагрузки цепи на питающих линиях, а также на ответвленных цепях. Измерения на ответвленных цепях должны всегда выполняться со стороны нагрузки прерывателя или предохранителя.

• Необходимо проверить питающие кабели на сбалансированность и нагрузку: ток во всех трех фазах должен быть примерно одинаковым, чтобы сократить обратный ток на нулевой точке.
  
• Нулевую точку также необходимо проверить на предмет перегрузки. С гармоническими нагрузками допустимо, чтобы на нулевой точке было больше тока, чем на питающих линиях, даже если питающие линии сбалансированы.
  
• Каждую ответвленную цепь также необходимо проверить на возможные перегрузки.
  
• Наконец, необходимо проверить контур заземления. На «массе» ток должен быть минимальным.

Проверка на наличие токов утечки

Для проверки наличия тока утечки в ответвленной цепи поместите провод под напряжением и нейтраль в зажимы токоизмерительных клещей. Любой измеренный ток является током утечки, т.е. током, возвращаемым в контур заземления. Токи питания (черный провод) и возврата (белый провод) создают противодействующие магнитные поля. Токи должны быть равны (и противоположны), а противостоящие поля должны нейтрализовывать друг друга. Если это не так, значит имеется ток, называемый током утечки, который возвращается по другому пути, которым может являться только заземление.

Если вы обнаружили чистый ток между питанием и возвратом, установите природу нагрузки и цепи. В неправильно проложенном контуре почти половина тока нагрузки может оставаться в системе заземления. Если измеренный ток слишком высокий, возможно, существует проблема проводки.

Ток утечки также может быть вызван утечкой нагрузки или плохой изоляцией. Основными причинами этого являются изношенная обмотка двигателей или наличие влаги на контактах. Если вы подозреваете чрезмерную утечку, то проверка с отключенным питанием, выполненная при помощи мегомметра, поможет вам оценить целостность изоляции контура и поможет определить наличие проблемы и ее расположение.

Измерение индивидуальных нагрузок

Для измерения индивидуальных нагрузок можно использовать съемный провод на розетке. Он представляет собой простой удлинительный провод со снятой внешней изоляцией, таким образом, черный, белый и зеленый провода оголены. Это намного проще, чем извлекать переходник для того, чтобы достать нужный провод. Подключите нагрузку к кабелю, а кабель вставьте в розетку. Для измерения нагрузочного тока зажмите черный провод. Выполняйте проверку тока заземления напрямую на зеленом проводе или на черном и белом одновременно.

Двигатели и цепи управления двигателями

Одним из самых сложных мест для выполнения измерений тока является шкафчик цепи управления, особенно если в нем используются компоненты, отвечающие стандарту IEC. Европейские компоненты IEC гораздо более компактные, чем аналогичные им детали по стандарту NEMA, и провода могут быть проложены очень тесно. Конические зажимы и функция «подсветки» на токоизмерительных клещах Fluke серии 370 прекрасно подходят для выполнения такого рода измерительных задач.

Трехфазные асинхронные двигатели часто используются в коммерческих зданиях для приведения в движение вентиляторов и насосов. Двигатели могут управляться как электромагнитными стартерами, так и электронными приводами с регулируемой скоростью вращения. Приводы с регулируемой скоростью вращения становятся все более распространенными, поскольку они позволяют экономить значительное количество электроэнергии.

Fluke 376 — это идеальные токоизмерительные клещи для выполнения измерений на таких двигателях и приводах:

• Нагрузка
  Потребление тока двигателем, измеренное как среднее значение трех фаз, не должно превышать значения тока полной нагрузки двигателя (определяет сервис-фактор). С другой стороны, двигатель с нагрузкой менее 60 процентов от тока полной нагрузки (а многие двигатели недогружены) становится малоэффективным и коэффициент мощности также снижается.
• Баланс токов
  Небаланс токов может быть признаком наличия проблем с обмоткой двигателя (например, разницы в сопротивлениях на обмотке поля по причине внутренних замыканий). Проще говоря, небаланс должен быть ниже 10 процентов. (Для расчета небаланса, сначала рассчитайте среднее значение показаний трех фаз, затем найдите самое высокое отклонение от среднего значения и поделите его на среднее значение. ) Максимальной точкой небаланса токов является одна фаза, когда ток отсутствует в одной из трех фаз. Обычно это вызвано открытым плавким предохранителем.
• Пусковой ток
  Двигатели, запускаемые на линии (механическими стартерами) будут иметь пусковой ток (у приводов с регулируемой скоростью вращения нет пускового тока). Пусковой ток составляет приблизительно 500 процентов на старых двигателях и достигает 1200 процентов на энергоэффективных двигателях. Если пусковой ток слишком высокий, он является частой причиной просадки напряжения, а также вызывает срабатывание предохранителей. Уникальная функция «пуска» на токоизмерительных клещах Fluke 376 срабатывает на пусковой ток и фиксирует его истинное значение.
• Пиковая нагрузка (шоковая нагрузка)
  Некоторые двигатели подвержены шоковым нагрузкам, которые могут вызвать достаточный скачок напряжения для срабатывания цепи зашиты от перегрузки в контроллере двигателя. Например, если пила натыкается на сучок. Функция максимума/минимума позволяет записывать самое высокое потребление тока во время шоковых нагрузок.

Токоизмерительные клещи являются незаменимым измерительным инструментом электрика при работе как на жилых, так и на коммерческих объектах.

Безопасная работа

Высокое напряжение и ток в электрических системах могут стать причиной серьезных травм, смерти или ожогов. Поэтому только обученные и опытные электрики, знакомые с электрическими системами и проверяемым оборудованием должны допускаться к проведению измерений и только они должны осуществлять изменения в электрических системах.

Fluke не может перечислить все необходимые меры предосторожности, необходимые для выполнения описываемых здесь измерений. Тем не менее, необходимо как минимум выполнить следующее:

• Используйте соответствующее защитное оборудование, например, защитные очки, изолированные перчатки, изолирующие коврики и т. д.
• Убедитесь, что питание отключено, заблокировано и помечено в случаях непосредственной работы с компонентами цепи. Убедитесь, что питание не может включить никто, кроме вас.
• Внимательно ознакомьтесь со всеми необходимыми руководствами, перед тем как использовать информацию из этого указания по применению. Обратите особое внимание на все меры предосторожности и предупреждения в руководствах по эксплуатации.
• Не используйте приборы в работе, для которой они не предназначены, помните, что если оборудование используется не тем способом, который указал производитель, защита обеспечиваемая оборудованием может быть ухудшена.

Как пользоваться токоизмерительными клещами

Опубликовано: 22.06.2017

Содержание

1. Область использования токоизмерительных клещей
2. Устройство и принцип работы токоизмерительных клещей
3. Как пользоваться токоизмерительными клещами

Область использования токоизмерительных клещей

Самые популярные токоизмерительные клещи с функцией измерения величины переменного тока. Также этот прибор может иметь дополнительные функции измерений частоты электрической сети, постоянного и переменного тока, мультиметра, фазометра и ваттметра.

Как пользоваться токоизмерительными клещами

Для домашнего электрика подойдут токовые клещи для измерения переменного тока. Этими клещами можно измерить полную мощность нагрузки сети. Мощность вычисляют по формуле: P = U*I*cos φ. Если в сети нет индуктивных нагрузок как электродвигатели, трансформаторы, дроссели, то cos φ можно принять за 1.

Токовыми клещами также можно измерить мощность отдельного бытового прибора. При этом замеряют ток потребляемый электроприбором, напряжение сети и вычисляют его мощность по формуле: P = U*I* cos φ. Такими приборами удобно определять неисправность однофазного или трехфазного электродвигателя.

Нужно измерить величину тока однофазного двигателя на холостом ходу и под нагрузкой, и далее сравнить их с техническими характеристиками электродвигателя. Таким образом, можно выявить неисправность однофазного электродвигателя. При измерении тока в обмотках трехфазных электродвигателей, нужно сравнивать их между собой.

Устройство токоизмерительных клещей

Большее значение тока в одной из обмоток, указывает на межвитковое замыкание в этой обмотке. Определить утечку в электропроводке также возможно с помощью токоизмерительных клещей.

Устройство и принцип работы токоизмерительных клещей

Все токовые клещи построены по одному принципу. Они имеют подвижный магнитопровод с рычажной системой, вторичную обмотку трансформатора тока, цифровой дисплей, кнопки и переключатели режимов работы. Работает прибор от двух установленных пальчиковых батареек. Клещи могут быть рассчитаны на тока 400 А и выше.

Такие токи вы не найдете в домашней электросети и квартире, поэтому клещи нужно выбирать с меньшим значением измеряемых токов и классом до 1000 В. Работают клещи по принципу трансформатора тока с вторичной обмоткой. Перед измерением помещают проводник в раздвижной первичный магнитопровод.

Ток проводника создает электромагнитные силовые линии на магнитопроводе, под действием которых наводится ток во вторичной обмотке. С учётом коэффициента трансформации выводятся на дисплей значения проходящего через проводник тока.

Как пользоваться токоизмерительными клещами

В начале, выставляют необходимый предел измерения тока АС. Нажатием на рычаг раздвигают первичный магнитопровод и помещают туда проводник тока. Отпускают рычаг, после чего магнитопровод соединится, и появятся показания тока на дисплее.

Принцип работы токовых клещей

Если в магнитопровод поместить два проводника (фазу и ноль), то в идеале при равных токах в проводниках и противоположных направлениях, на дисплее должен отобразиться 0. Если токи этих проводников будут разные, то дисплей покажет утечку тока. Измерить токи можно на изолированных и не изолированных проводниках.

При измерении тока в магнитопровод помещают только один проводник. Для труднодоступных мест измерений, когда нет возможности увидеть показания дисплея, имеется кнопка фиксации показаний. Нажав на эту кнопку можно убирать проводник и читать фиксированные показания. Вторичное нажатие на кнопку фиксации показаний возвращает клещи в исходное состояние.

Если необходимо замерить небольшие токи, тогда изолированный проводник можно накрутить на магнитопровод несколько раз. Далее показания дисплея делят на количество витков провода. Ясно, что нельзя наматывать не изолированный проводник на магнитопровод токовых клещей. Если прибор имеет дополнительные функции мультиметра, то они ничем не отличаются от методики измерений напряжения, тока и сопротивления на мультиметре.

 

 

Помогла вам статья?

Как пользоваться токоизмерительными клещами

Готовы учиться? Советы по использованию токоизмерительных клещей, соответствующие меры предосторожности и многое другое

Обзор

Для измерения таких параметров, как ток и напряжение, вам понадобится специальный прибор. Такие приборы, как аналоговые мультиметры и цифровые мультиметры, часто используются для измерения тока, но они требуют размыкания цепи, чтобы измерительные выводы прибора можно было вставить в цепь последовательно. Во многих случаях это невозможно или практически невозможно сделать. Размыкание цепи также сопряжено с риском, например, поражения электрическим током.

Токоизмерительные клещи удобны в таких ситуациях. Эта страница предлагает подробное объяснение того, как использовать токоизмерительные клещи, а также соответствующие меры предосторожности.

Что такое токоизмерительные клещи?

Токоизмерительные клещи представляют собой прибор в форме прищепки, который можно закрепить на проводе под напряжением для измерения тока, который он несет. В качестве принципа измерения токоизмерительные клещи обнаруживают магнитное поле, создаваемое током, протекающим по проводу, для измерения значения тока.

В отличие от таких приборов, как мультиметры, эта конструкция имеет то преимущество, что позволяет измерять ток, не требуя разрыва измеряемой цепи. Вообще говоря, существует два типа токоизмерительных клещей:

• Модели, предназначенные для измерения тока нагрузки
• Модели, предназначенные для измерения тока утечки

) или переменного тока (AC), а также используют ли они выпрямление по среднему значению или метод среднеквадратичного значения. Модели тока нагрузки используются для измерения обычных цепей переменного тока. Некоторые последние модели токоизмерительных клещей могут измерять как ток нагрузки, так и ток утечки.

Основной метод использования токоизмерительных клещей

В этом разделе представлено простое для понимания введение в использование токоизмерительных клещей для измерения тока нагрузки и тока утечки.

Информация, относящаяся к обоим типам

Вообще говоря, клещи для измерения тока нагрузки и тока утечки используются одинаково. Во-первых, если ваши токоизмерительные клещи позволяют вам выбирать постоянный или переменный ток, выберите тип тока, подходящий для цепи, которую вы хотите измерить. Затем установите диапазон измерения в зависимости от величины измеряемого тока. При измерении постоянного тока не забудьте выполнить настройку нуля.

Когда вы будете готовы, откройте зажимы токоизмерительных клещей и зажмите ими провод, который вы хотите измерить. Расположите провод в центре зажима для максимальной точности измерения.

Использование токоизмерительных клещей

Токоизмерительные клещи, предназначенные для измерения токов нагрузки, могут закрепляться только на одном проводе. Будьте осторожны, чтобы не зажать прибор вокруг нескольких проводов одновременно, так как это помешает правильному измерению.

Использование клещей для измерения тока утечки

Токоизмерительные клещи, предназначенные для измерения токов утечки, требуют большей осторожности. Провода заземления следует измерять отдельно. При измерении цепи переменного тока закрепите прибор вокруг всех проводов (двух, если они однофазные, и трех, если трехфазные).

При измерении тока утечки два провода могут быть зажаты одновременно.

Ток утечки — это ток, который течет на землю через сопротивление изоляции нагрузки, и может составлять несколько десятков мкА, если подключено много нагрузок. С помощью токоизмерительных клещей можно определить мельчайшую разницу, протекающую в обоих направлениях, и идентифицировать ее как ток утечки.

Чего следует избегать

Как и в случае с аналоговыми и цифровыми мультиметрами, при использовании токоизмерительных клещей необходимо помнить о некоторых мерах предосторожности. Например, если вы оставите клещевой измеритель мощности подключенным после использования, слишком большой ток, протекающий через клещевой датчик, может повредить прибор.

Кроме того, избегайте крепления прибора к оголенному проводнику; токоизмерительные клещи следует использовать только для измерения изолированных проводников (хотя это зависит от конкретного используемого датчика тока).

Токоизмерительные клещи обеспечивают высокий уровень безопасности, поскольку они не требуют обрезания измеряемого провода, но важно использовать их при максимальном номинальном напряжении между контактами и землей или ниже него. Наконец, ограждение инструмента указывает на предел безопасности, поэтому никогда не прикасайтесь ни к чему со стороны челюсти ограждения при использовании инструмента.

Выбор лучших токоизмерительных клещей

Как описано выше, токоизмерительные клещи доступны в различных моделях, которые предназначены для различных применений, например, в зависимости от того, предназначены ли они для измерения постоянного или переменного тока. Следовательно, необходимо выбирать инструмент в зависимости от предполагаемого применения. Например, для измерения аккумулятора, используемого в автомобиле, источнике бесперебойного питания (ИБП) или фотогальваническом элементе, вам понадобятся токоизмерительные клещи, способные измерять постоянный ток.

С другой стороны, если вы хотите измерить ток нагрузки или ток утечки в цепи переменного тока, такой как освещение или линии электропередач в доме, здании или на заводе, вам понадобятся токоизмерительные клещи переменного тока. Выберите токоизмерительные клещи переменного тока нагрузки для обычных измерений или токоизмерительные клещи для измерения тока утечки, если вам необходимо измерить токи утечки, вызванные дефектами изоляции или током, протекающим в заземляющем проводе электрического оборудования.

Безопасное использование токоизмерительных клещей

Токоизмерительные клещи представляют собой удобные приборы, позволяющие измерять ток и другие параметры, просто зажимая провод, который не нужно обрезать. Их легко использовать безопасно, так как для этого требуется только зажать инструмент вокруг провода. Однако эти инструменты могут быть опасны при неправильном использовании. Следовательно, обязательно ознакомьтесь с инструкциями и мерами предосторожности в этой статье, касающимися выбора и использования токоизмерительных клещей, чтобы обеспечить безопасное использование.

Короткие видеоролики

Приложения

Как использовать

Сопутствующие товары

9001 7 Токоизмерительные клещи переменного тока CM4141-50
• Токоизмерительные клещи переменного/постоянного тока　CM4375-50
• Токоизмерительные клещи переменного тока CM4001

Подробнее

• Что такое электрический ток? Что такое электрический ток? Разница между напряжением и током, разные виды тока и методы измерения тока

• Как измерить ток Зачем нужно измерять ток? Причины, методы и меры предосторожности

ECE 342 — Лаборатория 2: Измерение трехфазной мощности

Лаборатории для студентов ECE

ECE 342 Преобразование энергии

цели

• Для демонстрации линейных и фазовых соотношений в трехфазных симметричных сетях.
• Изучить и продемонстрировать двухваттметровый метод измерения мощности в трехфазных сетях.

Оборудование

• Два цифровых мультиметра со склада.
• Один комплект кабелей типа «банан» и измеритель качества электроэнергии Fluke 43B со склада.
• Тележка для загрузки резисторов HMRL-3.
• Один трехфазный вариатор.
• Один небольшой ваттметр черного ящика (измеритель мощности переменного тока Murata)
• Одна распределительная коробка из шкафа или однофазного выключателя.

Ссылки

• Ричард Дорф, Введение в электрические цепи, гл. 11, 9-е издание, John Wiley & Sons, Inc., 2013 г.
• Д. Джонсон, Дж. Джонсон, Дж. Хилберн, Анализ электрических цепей, гл. 9, 10, 3-е издание, Prentice Hall, NJ, 1997.
• Туран Генен, Электрические машины с MATLAB, стр. 17-41, 2-е издание, CRC Press, Бока-Ратон, Флорида, 2012 г.

Фон

Трехфазные симметричные сети применяются в электроэнергетике из соображений экономии и производительность. Трехфазные генераторы и двигатели работают ровно, без пульсаций крутящего момента, в отличие от однофазных машин. Кроме того, уравновешенные трехфазные системы могут работать как трехпроводные или четырехпроводные системы с гораздо меньшим количеством меди, необходимой для подачи питания, как по сравнению с тремя однофазными системами.

На электростанции обмотки трехфазной машины расположены так, чтобы обеспечить три напряжения, каждое на 120 ° друг от друга во времени, и в общей сбалансированной системе , обычно все одного размера. Эти три источника напряжения могут быть соединены звездой. (Y) или дельта (∆) конфигурации. Трехфазные нагрузки также могут быть соединены звездой или звездой. дельта соединения. Соединение звездой имеет центральный узел, к которому может быть подключен нейтральный провод. быть соединены, но соединение треугольником представляет собой трехпроводную систему без узла для нейтрали. или заземление).

Для измерения мощности в 3-х фазной системе, казалось бы, необходимо использовать три ваттметра, каждый подключен к нейтрали для общего терминала, и каждый отвечает на линию к нейтрали напряжение и линейный ток. Затем можно было бы сложить мощности, указанные на каждом ваттметре. Анализ такой схемы показывает, что один ваттметр избыточен, поэтому двухваттметр Метод измерения трехфазной мощности был разработан для трехпроводных систем. Этот метод удовлетворительно, даже если нагрузки не сбалансированы. Необходимо подключить ваттметры с учетом полярности их катушек. Когда ток входит в отмеченную клемму катушки тока и положительное напряжение подключается к отмеченной клемме катушка напряжения, показание представляет собой потребляемую мощность. В таком случае алгебраический сумма ваттметров определяет общую мощность нагрузки. В реактивных цепях может понадобиться перевернуть катушку тока одного ваттметра, чтобы получить высококлассное отклонение. Это показание считается отрицательным, когда общая мощность определяется алгебраически.

Если 3-фазная система имеет четыре провода, необходимо использовать три ваттметра, если только Известно, что система уравновешена, и поэтому ток в нейтрали не течет. проволока. Для любого сбалансированного N проводная система необходимо использовать N − 1 ваттметры для измерения полной мощности.

Измерение мощности в системах с 3-мя φ

1. Установите переключатели нагрузочной стойки так, чтобы все 3 сопротивления были номинально одинаковыми. Мера номиналы резисторов до эксперимента; их значения должны быть точно согласованы.
2. Подсоедините трехфазную цепь звездой, как показано на рис. 1.1. Подключиться к власти счетчики и цифровые вольтметры, позволяющие измерять мощность, поступающую в нагрузку, линейные напряжения (В _АБ , В _БК , и V _CA ), фазные напряжения через резисторы (В _{, АН} и др. ), ток нейтрали (I _N ) и линейные токи.

   Примечание. Важно контролировать ток через измерители мощности. чтобы он не превышал номинальный ток. Может наблюдаться низкая мощность когда есть большие напряжения и большие токи, если есть низкий коэффициент мощности. Обратите внимание, что все измерения в этом эксперименте относятся к переменному току. Оценить все инструменты показания для фазного напряжения источника 120В (линейное напряжение 208В между фазами). Соответственно выберите шкалы измерителя.

   
   
3. Щит распределения напряжения расположен сбоку от скамейки. Используйте вольтметр чтобы убедиться, что напряжение между линиями составляет 208 вольт. Подключите трехфазный вариатор к щиту распределения напряжения.
4. Тщательно отрегулируйте выходное напряжение вариатора до фазного напряжения 120 В (линейное напряжение 208 В).
5. Не подключая выключатель нейтрали в разомкнутом положении, измерьте и запишите все токи, напряжения (линия и фаза) и питайте его различными сбалансированными нагрузками тележки нагрузки резистора. Запишите результаты в таблицу 1.1. Выключите вариак и выключите питание.

   Примечание: Измерение мощности требует измерения напряжения, тока и фазы между ними. Измеритель Fluke имеет токоизмерительные клещи, представляющие собой индуктивный датчик, который преобразует ток в напряжение для измерения прибором. Зажим имеет две шкалы настройки, и важно убедиться, что счетчик настроен на ту же шкалу, что и текущий зажим. Маленькие измерители черного ящика должны иметь свои текущие «катушки» соединения в серия со схемой. Для большинства измерений (всех в этой лабораторной работе) вам потребуется закоротить подключение входного тока к одному из подключений «катушки» напряжения. Эти счетчики включаются, когда напряжение превышает примерно 65 Вольт. Они не читают отрицательную силу (поток мощности от нагрузки к источнику). Если счетчик показывает ток и напряжение но нет мощности, то направление тока через устройство должно быть изменено на противоположное. ватт тогда показания счетчика следует считать отрицательными.

   И ток, и напряжение могут быть очень высокими, хотя рассеиваемая мощность практически отсутствует в цепи, когда они не совпадают по фазе (низкий коэффициент мощности). Следовательно, важно всегда контролируйте напряжение, ток и мощность, чтобы убедиться, что ни один из них не превышает номиналы электросчетчиков.


Рисунок 2.2: Сбалансированное трехфазное соединение треугольником.

6. Переведите переключатель в замкнутое положение, чтобы подключить амперметр от нейтрали резисторной цепи к нейтрали трехфазного переменного тока и наблюдайте за текущим потоком. Ток должен считываться на 300 мА. (или ниже) масштаб.
7. Измерьте все значения тока, напряжения и мощности при одинаковых настройках нагрузки тележки резисторной нагрузки, начиная с шага 5. Запишите все измерения в таблицу 1.1. Выключите вариак и выключите питание.
8. Подключите трехфазную цепь, как показано на рис. 1.2. Поднимите напряжение в сети до 208 В. Вольт (фазное напряжение 120В). Измерьте и запишите все показания тока, напряжения и мощности при одинаковых настройках сбалансированной нагрузки тележки резисторной нагрузки, начиная с шага 5.

   Примечание: Не хватит амперметров для измерения всех фаз токи и фазные напряжения одновременно. Сначала измерьте фазные токи, затем повторно подключите для измерения фазных напряжений.

Отчет

1. Рассчитайте общую мощность нагрузки в конфигурации «звезда» (ү) и «треугольник» (Δ) при каждой уравновешивающей нагрузке из эксперимента, используя данные тока и напряжения двумя разными методами.
2. Сведите в таблицу общую мощность нагрузки на основе расчетов из предыдущего вопроса и измерений с помощью двух ваттметров. метод. Обсудите любые различия.
3. Проверить соотношение между фазой и линейным напряжением/током в схемах конфигурации звезда (ү) и треугольник (Δ).

Таблица 1.1: Спецификация подключенной нагрузки Y и Δ.
	Y без нейтрали	Y с нейтралью	Δ соединение
Напряжение сети      В ab в вольтах                     В bc V ca
Фазное напряжение   В AN в вольтах В БН V CN Мощность            Вт 1 в ваттах           Вт 2			— — —
Линия/фаза I 1 /I p1 Токи I 2 /I p2 в амперах I 3 /I p3 Я Н	— —		— —
Резистор R A в омах Р Б Р С

Вопросы для обсуждения

1. Повлияло бы на результаты, если бы ваттметр 2 был помещен для измерения линейного тока B-B’, а обе потенциальные катушки ваттметра были подключены к линии C вместо линии B.