UTILIZAREA TRANSFORMATOARELOR DE MASURARE IN CIRCUITE TRIFAZATE

UTILIZAREA TRANSFORMATOARELOR DE MĂSURARE ÎN CIRCUITE TRIFAZATE

1.Chestiuni de studiat.

1.1. Scheme de conectare în circuite trifazate

Montaje indirecte cu transformatoare de masurare pentru masurarea tensiunilor, intensitatilor curentilor, puterilor si a factorului de putere în circuite trifazate fară 949f52j ; conductor neutru.

1.3.Utilizarea transformatoarelor de masurare pentru

1.4.Studiul erorilor de masurare aparute prin conectarea

gresita a contorului de energie activa T-CA 32 montat în

circuitele secundare

1.5. Cunoasterea unor contoare trifazate prevazute cu functii

speciale

1.6.Sistem informatizat pentru masurarea si gestionarea

puterii si energiei electrice

2.Mod de experimentare.

2.1. Transformatoarele de masurare, de curent si de tensiune, sunt destinate extinderii limitelor de masurare ale aparatelor electrice de masurat, aducând si alte avantaje în utilizare :

- standardizarea valorilor nominale ale aparatelor de masurare conectate în circuitul secundar (5A respectiv 100V);

izolare galvanica între circuite; securitatea personalului de deservire;

exactitate ridicata(clasa 0,5 sau mai buna).

Alegerea unui anumit tip de transformator pentru o schema de masurare trebuie sa tina cont, în primul rând, de urmatoarele caracteristici metrologice: raportul de transformare nominal k_in (k_un), tensiunea nominala a retelei în care se face instalarea, puterea aparenta nominala secundara.

Regimurile de avarie sunt:

Pentru transformatorul de masurare de curent regimul de mers în gol. In acest caz solenatia de magnetizare creste mult, creste fluxul magnetic în miez, cresc pierderile în fier si se produce o încalzire anormala a transformatorului.. In plus, tensiunea secundara atinge valori periculoase pentru izolatia înfasurarilor si pentru personalul de deservire. Nu este permisa lasarea în gol a bornelor secundare ale transformatorului de masurare de curent când circuitul primar este alimentat.

Pentru transformatorul de masurare de tensiune regimul de scurtcircuit. Pentru a nu se ajunge la regimul de avarie se monteaza sigurante fuzibile, atât în circuitul primar cât si în cel secundar.

Un transformator de masurare prezinta erori de raport (_i , respectiv    _u) si erori de unghi (_i , respectiv _u), limitele de variatie ale acestora depinzând de clasa de exactitate a aparatului. Eroarea de unghi introduce erori la masurarea marimilor electrice cu aparate ale caror indicatii depind de defazajul curentilor din circuitele lor (wattmetre, contoare de inductie etc).

Schemele de conectare ale transformatoarelor de masurare de curent si de tensiune, în circuit trifazat fara conductor neutru, sunt prezentate în fig.1. Neglijând erorile de raport si de unghi se pot scrie relatiile:

; ; ; ;

2.2. Schema de montaj este prezentata în fig.3. Se observa utilizarea a câte doua transformatoare de masurare de curent sau de tensiune pentru realizarea a doua circuite secundare separate, de curent si de tensiune. Masurarea puterii active se face conform metodei celor doua wattmetre, puterea activa din secundar fiind data de suma indicatiilor wattmetrelor din secundar. Masurarea energiei active din secundar este realizata cu un contor trifazat de inductie tip CA32. Pentru masurarea factorului de putere în circuitul secundar este conectat un cosfimetru electrodinamic.

a)    b)

Fig.1. Circuit trifazat fara conductor neutru. Schemele de conectare pentru     transformatoarelor de masurare : a) de curent; b) de tensiune.

Tabel 1.

In tabelul 1 sunt prezentate sistematizat masuratorile ce se vor realiza. Observatii:

Tensiuni nesimetrice se realizeaza prin înserierea unui reostat pe faza a doua.

Pentru a se regla curenti echilibrati în circuit, se introduce firul neutru artificial (prin închiderea întrerupatorului ko). Se regleaza pe fiecare faza curentul impus si apoi se deschide ko, curentii ramânând egali si de valoarea dorita.

Pentru stabilirea unui anumit defazaj în circuit, curenti echilibrati de valoare I, se regleaza întâi din reostate valori egale Icos pe fiecare faza si apoi, introducând si bobinele în circuit, se regleaza din fiecare bobina pâna se obtine pe fiecare faza curentul impus I.

Datele si rezultatele se trec în tabelul2.

Tabel 2

Se va arata ca se respecta relatiile:

La punctele 9-12, din indicatia wattmetrelor conectate în circuitul secundar se poate deduce factorul de putere din circuit:

2.3. Pentru a arata ca, montat corect în circuitul secundar, contorul T-CA32 masoara exact energia electrica activa, se determina eroarea acestuia :

In circuitul secundar se afla montat si un contor trifazat pentru energie reactiva, tip T-CR 32. Din indicatiile celor doua tipuri de contoare se poate determina factorul de putere din circuit:

- factorul de putere mediu, pe o perioada lunga de timp:

- factorul de putere instantaneu:

unde: k_r(rot/kVarh) si k_a(rot/kWh) sunt constantele inscriptionate pe placutele celor doua contoare, n_a si n_r - numarul de rotatii efectuate de discul fiecarui contor în timpul t_a respectiv t_r.

2.4.Conectarea contorului trifazat pentru energie electrica activa    T-CA 32 se realizeaza pe baza schemei indicata pe capacul contorului, schema în concordanta cu metoda celor doua wattmetre. Daca se executa conexiuni gresite apar erori de masurare; în unele cazuri se pot determina corectiile necesare pentru a afla valoarea corecta a energiei active masurate.

In cazul circuitelor de la punctele 9-12 se va determina experimental si se va deduce si prin calcul eroarea care apare la înregistrarea energiei electrice active datorita urmatoarelor greseli de montare:

- inversarea legaturilor la bobina de curent de pe faza 1. In acest caz erorile depind de unghiul de defazaj din circuit:

- întreruperea legaturilor de la faza a doua (scoatere fir f). Se va constata experimental ca eroarea contorului nu depinde de factorul de putere, energie masurata de contor fiind jumatate din energia masurata în cazul conectarii corecte.

Diferitele situatii de montare gresita a contorului în circuitele secundare ale transformatoarelor de masurare si erorile care apar sunt prezentate în tabelul 3.

2.5. Se vor studia contoarele trifazate de energie activa si reactiva prevazute cu functii speciale: dublu tarif, indicator de putere maxima, cu generator de impulsuri. Se va determina rolul fiecaruia în tarifarea energiei la marii consumatori.

2.6. Se va studia functionarea unui sistem informatizat pentru masurarea si gestionarea puterilor si a energiei electrice, destinat unui numar de 30 de consumatori. Sistemul primeste informatii de la contoarele cu generator de impulsuri încorporat si, pe baza unei interfete specializate si a unui sistem cu microprocesor, calculeaza puterea si energia consumata de fiecare receptor sau grupa de receptoare. Se va verifica daca puterea si energia pe fiecare canal este indicata în limitele exactitatii echipamentului. Se va verifica daca indicatiile echipamentului pe grupe de consumatori si în total, respecta însumarea matematica a consumurilor.

ANEXĂ

Analiza teoretica a defectelor de montaj pentru contoarele trifazate

utilizate în montaj indirect

În cazul conectarii gresite a contorului T-CA 32, el va integra o putere activa P_m diferita de cea reala P :

P = K^.P_m

valoarea coeficientului K fiind prezentata în tabelul 3, în functie de tipul defectului.

Pentru primul defect, se observa ca eroarea contorului este dependenta de unghiul de defazaj . In fig.A.2 este reprezentata variatia erorii contorului în functie de valoarea defazajului. Se observa astfel ca la defazaj nul contorul se opreste (eroare -100%), iar la defazaj = 60 grade, eroarea este nula.

Pentru al doilea defect, se observa ca eroarea contorului este independenta de unghiul de defazaj si este de -50% (contorul indica jumatate din energia reala).