LUCRAREA EL 16

LUCRAREA EL 16

UTILIZAREA TRANSFORMATOARELOR DE MSURARE N CIRCUITE TRIFAZATE FR CONDUCTOR NEUTRU1. Scopul lucrrii

Scopul lucrrii l constituie nsuirea cunotinelor teoretice i practice privind utilizarea transformatoarelor de msurare n circuitele trifazate fr conductor neutru.

Se studiaz contoare trifazate obinuite, conectate corect sau cu unele greeli tipice (defecte) i contoare trifazate prevzute cu funcii speciale conectate n sisteme informatizate pentru msurarea i gestionarea n timp real a puterii i energiei electrice.

2. Noiuni teoretice

2.1. Transformatoarele de msurare

Sunt destinate extinderii limitelor de msurare pentru cureni, tensiuni i alte mrimi electrice, prezentnd o serie de avantaje n utilizare cum ar fi:SYMBOL 183 \f "Symbol" \s 10 \hprotecia personalului i a aparatelor de msurare fa de tensiunile nalte ale reelelor n cae se fac msurri (prin izolare galvanic i conectarea unei borne secundare la pmnt);

SYMBOL 183 \f "Symbol" \s 10 \hposibilitatea standardizrii valorilor nominale din secundar: 5A(1A) pentru cureni i 100V (100/V) pentru circuitele de tensiune.

Datorit specificului funcionrii, regimurile normale de funcionare ale celor dou tipuri de transformatoare de msurare sunt diferite.

2.1.1. Transformatoarele de msurare de curent

Sunt conectate n serie n circuitul al crui curent trebuie msurat.

n secundar sunt conectate aparate cu impedan mic (ampermetre, bobine de curent ale wattmetrelor i contoarelor etc.); de aceea regimul nominal de funcionare al transformatorului de msurare de curent este cu secundarul n scurtcircuit.

n acest caz solenaia secundar este de semn contrar solenaiei primare, diferen fiind foarte mic, necesar ntreinerii fluxului n miez.

Dac, accidental, se deschide circuitul secundar, solenaia secundar se anuleaz, iar cea primar va magnetiza puternic miezul pn la saturaiei.

Miezul magnetic se va nclzi puternic datorit pierderilor mari n fier i creterea fluxului va da natere, n secundar, unor tensiuni induse mari (kV) periculoase pentru operator i capabile de a produce strpungerea izolaiei.

Regimul de mers n gol este deci, regim de avarie pentru transformatorul de msurare de curent i protecia se face prin scurtcircuitoare prevzute pe bornele secundare. Nu se pun sigurane fuzibile!

2.1.2. Transformatoarele de msurare de tensiune

Sunt conectate n paralel la reea. Ele sunt dimensionate s alimenteze n secundar aparate de msurare cu impedan ridicat (voltmetre, bobine de tensiune ale wattmetrelor etc.), deci regimul nominal de funcionare este regimul de mers n gol.

n cazul unor scurtcircuite accidentale n secundar, tensiunea secundar rmne constant curenii tind s ia valori mari, bobinele se nclzesc puternic i izolaia se arde producnd chiar explozii dac transformatorul este cu izolaie n ulei.

Regimul de avarie la transformatorul de msurare de tensiune este regimul de scurtcircuit i protecia se face cu sigurane prevzute i pe primar i pe secundar.

2.2. Caracteristicile principale ale transformatoarelor de msurare

Transformatoarele de msurare se aleg n funcie de domeniile de msurare primare, de tensiunea nominal de lucru a primarului, de clasa de exactitate i puterea lor nominal.

Pentru utilizare intereseaz raportul nominal de transformare:

(16.1)

(16.2)

Raporturile reale de transformare sunt diferite de cele nominale datorit erorilor de raport, care depind de clasa de exactitate a transformatoarelor de msurare:

(16.3)

(16.4)

De asemenea, curenii i tensiunile secundare nu sunt exact n faz cu curenii i tensiunile primare datorit erorilor de unghi SYMBOL 100 \f "Symbol"I i SYMBOL 100 \f "Symbol"U introduse de transformatoarele de msurare.

Aceste erori trebuie luate n consideraie la calculul erorilor de msurare n montaje indirecte i a unor mrimi (U, I, P, W, cosSYMBOL 106 \f "Symbol" ).

2.3. Determinarea mrimilor din reea pe baza valorilor citite n secundar.

La determinarea mrimilor din circuitul primar se folosesc relaiile:

(16.5)

(16.6)

(16.7)

(16.8)

(16.9)

Factorul de putere (cosSYMBOL 106 \f "Symbol") mai poate fi determinat n practic i indirect:

SYMBOL 183 \f "Symbol" \s 10 \h din indicaia wattmetrelor (n cazul circuitelor trifazate simetrice i cu cureni echilibrai):

(16.10)

SYMBOL 183 \f "Symbol" \s 10 \h din indicaia contoarelor, pe o durat dat (o zi, o sptmn, etc.):

(16.11)

Cu ajutorul contoarelor de energie activ i reactiv se mai poate determina i o valoare medie a factorului de putere pe o perioad scurt, prin numrarea rotaiilor celor dou contoare pe perioada dat:

(16.12)

Indicii se refer la:a - contor de energie activ, TCA 32;

r - contor de energie reactiv, TCR 32.

Datorit complexitii circuitelor secundare de cureni i tensiuni se pot produce erori de montaj care afecteaz, n special, nregistrarea corect a energiei electrice consumate. De aceea, se vor studia erorile de msurare ale unui contor TCA32 conectat corect sau cu diferite greeli de montaj.

Fig. 16.1 Schema de montaj pentru msurarea puterilor i energiilor pe cale indirect, ntr-o reea

trifazat fr conductor neutru

3. Chestiuni de studiat

3.1. Conectarea transformatoarelor de msurare de curent i de tensiune n circuite trifazate fr conductor neutru pentru realizarea schemelor sistematizate (fig. 16.1).3.2. Msurarea curenilor, tensiunilor, puterilor i energiei electrice n montaj indirect.

3.3. Msurarea factorului de putere.

3.4. Studiul erorilor de msurare aprute prin conectarea greit a contorului de energie activ TCA 32.

3.5. Cunoaterea unor contoare trifazate prevzute cu funcii speciale:

SYMBOL 183 \f "Symbol" \s 10 \hcu generator de impulsuri ncorporat;

SYMBOL 183 \f "Symbol" \s 10 \hcu dublu tarif;

SYMBOL 183 \f "Symbol" \s 10 \hcu indicator e putere maxim.

3.6. Studiul unui sistem informatizat pentru msurarea i gestionarea puterii i energiei electrice.

4.Modul de experimentare

4.1. Schema de montaj i aparatele utilizate

Se va realiza practic montajul din fig.16.1. n care:

TC1, TC2 -transformatoare de msurare de curent;(10A/5A)

TT1, TT2 -transformatoare de msurare de tensiune;(200V/100V)

W1, W2, -wattmetre electrodinamice monofazate;

,

(5A,10A/120V, 240V)

A1, A2, A3 -ampermetre feromagnetice

(5A, 10A);

V, V'

-voltmetre feromagnetice (130V, 260V)

TCA 32

-contor trifazat pentru energie activ 3x100V; 3x5A;

TCR 32

-contor trifazat pentru energie reactiv 3x100V; 3x5A;

R1, R2, R3-reostate cu doi cilindri; (100SYMBOL 87 \f "Symbol" / 5A)

L1, L2, L3 -bobine de inductan variabil.

4.2. Desfurarea lucrrii

Determinrile experimentale se vor efectua conform indicaiilor din tabelul16.1.

Pentru punctele 3.4 se studiaz sistemul informatizat EGOPEC-30.

Datele citite i calculate se vor trece n tabelele 16.2 i 16.3 (pentru calcule se va utiliza setul de relaii (16.13).

(16.13)

Tabelul 16.1Nr.

crt.Tip

receptorCureniDeterminarea

cosSYMBOL 106 \f "Symbol"Defecte la

TCA 32

1.Rneechilibrai--

2.R, Lneechilibrai--

3.Rechilibraidamontaj corect

U2 -ntrerupt

I1 -inversat

4.R, L, SYMBOL 106 \f "Symbol"=30echilibraidamontaj corect

U2 -ntrerupt

I1 -inversat

5.R, L, SYMBOL 106 \f "Symbol"=45echilibraidamontaj corect

U2 -ntrerupt

I1 -inversat

6.R, L, SYMBOL 106 \f "Symbol"=60echilibraidamontaj corect

U2 -ntrerupt

I1 -inversat

Tabelul 16.2Nr.

crt.Circuit primar

Circuit secundar

U12I1I2I3P1P2P =

P1+P2U'12I'1I'2I'3P'1P'3P'

Q'cosSYMBOL 106 \f "Symbol"

-VAAAWWWVAAAWWWvar-

Tabelul 16.3

Nr.

crt.Date contor TCA 32

TCR 32Factor de putere

ntTSYMBOL 101 \f "Symbol"WaWrcosSYMBOL 106 \f "Symbol"(cu wattmetre)cosSYMBOL 106 \f "Symbol"(cu contoare)

-rotss%kWhkvarh--

Observaii:

SYMBOL 183 \f "Symbol" \s 10 \h pentru alegerea curenilor echilibrai pe durata manevrei se nchide comutatorul K0;

SYMBOL 183 \f "Symbol" \s 10 \h reglarea n circuit a unui defazaj dorit se realizeaz cu ajutorul indicaiei ampermetrelor, astfel:

a) se alege curentul I la care se efectueaz msurarea;

b) se regleaz cu ajutorul reostatelor, pe fiecare faz, ISYMBOL 215 \f "Symbol"cosSYMBOL 106 \f "Symbol";

c) se introduc bobinele i se regleaz, pe fiecare faz, valoarea final a curentului I.

SYMBOL 183 \f "Symbol" \s 10 \h prin msurrile efectuate se va pune n eviden faptul c montajul indirect se poate utiliza indiferent de tipul receptorului i de sistemul de cureni (echilibrat sau neechilibrat).

Se va determina valoarea instantanee a factorului de putere cerut la pct.3.3 din indicaiile wattmetrelor i ale contoarelor.

Defectele care se vor simula n lucrare, la contorul TCA 32, sunt:

SYMBOL 183 \f "Symbol" \s 10 \h defect 1 -lipsa tensiunii la faza 2 de tensiune.

SYMBOL 183 \f "Symbol" \s 10 \h defect 2 -inversare intrare/ieire la faza 1 de curent;

Se vor compara erorile obinute la msurarea energiei n aceste situaii cu cele indicate n anexa 16.1.

Se vor studia contoarele trifazate de energie activ i reactiv prevzute cu funcii speciale: dublu tarif, indicator de putere maxim, cu generator de impulsuri. Se va determina rolul fiecruia n tarifarea energiei la marii consumatori.

Se va studia funcionarea unui sistem informatizat pentru msurarea i gestionarea puterilor i energiei electrice destinat unui numr de 30 de consumatori.

Sistemul primete informaii de la contoarele cu generator de impulsuri ncorporat i, pe baza unei interfee specializate i a unui sistem cu microprocesor, calculeaz puterea i energia consumat de fiecare receptor sau grup de receptoare. n cadrul lucrrii se utilizeaz un singur contor TCA 32 cu generator de impulsuri, semnalele acestuia fiindd aduse la intrrile ctorva canale ale echipamentului EGOPEC 30.

Se va verifica dac puterea i energia pe fiecare canal este indicat n limitele exactitii echipamentului. Se va verifica dac indicaiile echipamentului pe grupe de consumatori i n total, respect nsumarea matematic a consumurilor.

5. ntrebri recapitulative

5.1. Definii erorile de raport i de unghi ale unui transformator demsurare. Explicai legtura acestora cu clasa de exactitate a transformatorului de msurare.

5.2. Explicai, teoretic, regimurile de funcionare normale i de avarie ale transformatoarelor de msurare de curent i de tensiune. Indicai ce msuri de protecie se iau n montajul indirect.

5.3. Explicai influena erorilor de unghi ale transformatoarelor de msurare asupra msurrii puterilor i energiilor electrice n montaj indirect.

5.4. Explicai influena erorilor de montaj asupra nregistrrii corecte a energiei active cu contorul TCA 32.

5.5. Deducei relaia ce permite calculul factorului de putere din indicaia contoarelor.

ANEXA 16.1Analiza teoretic a defectelor de montaj pentru contoarele trifazate utilizate n montaj indirect

n cazul conectrii greite a contorului TCA 32, el va integra o putere activ Pm diferit de cea real P :

P = K.Pm(A. 16.1)

unde K este dat n tabelul A. 16.1, n funcie de tipul defectului.

n fig. A.16.1 sunt prezentate cele dou diagrame fazoriale corespunztoare celor dou defecte studiate (n figura A.16.1.a, diagrama corespunztoare inversrii bornelor de curent ale contorului pe faza nti, iar n figura A16.1.b, diagrama corespunztoare ntreruperii fazei a doua de tensiune).

a)b)

Fig. A.16.1 Diagramele fazoriale pentru

cele dou defecte studiate

Observaie. Pentru primul defect, se observ c eroarea contorului este dependent de unghiul de defazaj SYMBOL 106 \f "Symbol".(v. tabelul A. 16.1). De asemenea, n figura A 16.2 este reprezentat variaia erorii contorului n funcie de valoarea defazajului.

Se observ astfel c la defazaj nul contorul se oprete (eroare -100%), iar la defazaj SYMBOL 106 \f "Symbol" = 60 grade, eroarea este nul.

Pentru al doilea defect, se observ c eroarea contorului este independent de unghiul de defazaj SYMBOL 106 \f "Symbol" (v. tabelul A. 16.1) i este de -50% (contorul indic jumtate din energia real).

Fig. A.16.2 Eroarea contorului TCA 32 n cazul inversrii bornelor

bobinei de curent pe faza nti

Tabelul A. 16.1Nr.crt.Defectul de montajSchema electricPuterea

Pms

Coeficient de corecie

P=P/PmsObservaii

1.Corect

00-

2.Inversarea curentului

I1

-

3.Inversarea curentului

I3

-

4.Inversarea curenilor

I1 i I3

0-100--

5.ntreruperea fazei a doua de tensiune

-502Independent de defazajul SYMBOL 106 \f "Symbol"

6.ntreruperea primei faze de tensiune

-

7.ntreruperea fazei a treia de tensiune

-

PAGE 143

_918028414.unknown

_918022721.unknown

_918027280.unknown