Uţití elektrické energie. Laboratorní cvičení 47



Podobné dokumenty
MĚŘENÍ NA ELEKTROINSTALACI NÍZKÉHO NAPĚTÍ

Úloha 5 Řízení teplovzdušného modelu TVM pomocí PC a mikropočítačové jednotky CTRL

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

výkon střídavého proudu, kompenzace jalového výkonu

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Měřič reziduální kapacity HomeGuard

Protokol. Vzdáleně měřený experiment charakteristiky šesti různých zdrojů světla

PROSTŘEDKY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

E L E K T R I C K Á M Ě Ř E N Í

Katedra obecné elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava. 4. Měření dotykových a unikajících proudů.

Elektrická měření pro I. ročník (Laboratorní cvičení)

Technická měření v bezpečnostním inženýrství. Elektrická měření proud, napětí, odpor

Uţití elektrické energie. Laboratorní cvičení 27

TEPLOVZDUŠNÝ MODEL Fotorezistor Ochranný tunel

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření přechodových dějů část Teoretický rozbor

Měřící a senzorová technika

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

2 Ovládání osvětlení pomocí impulzního a časového relé

Laboratorní cvičení z předmětu Elektrická měření 2. ročník KMT

5. A/Č převodník s postupnou aproximací

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření přechodových dějů, část 3-4-3

ELEKTRICKÉ STROJE. Laboratorní cvičení LS 2013/2014. Měření ztrát 3f transformátoru

Poř. č. Příjmení a jméno Třída Skupina Školní rok 2 BARTEK Tomáš S /10

Průhonice 2009 Energetika. Miroslav Kocur

6 Měření transformátoru naprázdno

FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ. Autoři textu: doc. Ing. Jaroslava Orságová, Ph.D. Ing.

1.1 Měření parametrů transformátorů

MĚŘENÍ TEPLOTY. MĚŘENÍ ODPOROVÝM SNÍMAČEM S Pt 100

7. Měření na elektrických přístrojích

Uţití elektrické energie. Laboratorní cvičení 21

1 Měření paralelní kompenzace v zapojení do trojúhelníku a do hvězdy pro symetrické a nesymetrické zátěže

PŘECHODOVÝ DĚJ VE STEJNOSMĚRNÉM EL. OBVODU zapnutí a vypnutí sériového RC členu ke zdroji stejnosměrného napětí

Vzdálené laboratoře pro IET1

OVLÁDÁNÍ PÁSOVÉ DOPRAVY

Zapojení teploměrů. Zadání. Schéma zapojení

popsat princip činnosti základních zapojení čidel napětí a proudu samostatně změřit zadanou úlohu

Základní měření s výchylkovými multimetry Laboratorní cvičení č. 1

Schémata doporučených zapojení 1.0 Vydání 2/2010

Katedra obecné elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava. 2. Měření funkce proudových chráničů.

CW01 - Teorie měření a regulace

Časové spínače / Měřiče elektrické energie Dálkově ovládané zásuvky/

Experiment P-10 OHMŮV ZÁKON. Sledování vztahu mezi napětím a proudem procházejícím obvodem s rezistorem známého odporu.

Laboratorní měření 1. Seznam použitých přístrojů. Popis měřicího přípravku

Laboratorní úloha. MĚŘENÍ NA MECHATRONICKÉM SYSTÉMU S ASYNCHRONNÍM MOTOREM NAPÁJENÝM Z MĚNIČE KMITOČTU Zadání:

Měření výkonu jednofázového proudu

PŘECHODOVÝ JEV V RC OBVODU

Neřízené diodové usměrňovače

Nelineární obvody. V nelineárních obvodech však platí Kirchhoffovy zákony.

Fyzikální praktikum II

Unipolární tranzistor aplikace

11. Odporový snímač teploty, měřicí systém a bezkontaktní teploměr

LABORATORNÍ PROTOKOL Z PŘEDMĚTU SILNOPROUDÁ ELEKTROTECHNIKA

Automobilová elektronika

Harmonický ustálený stav pokyny k měření Laboratorní cvičení č. 1

Určeno pro posluchače bakalářských studijních programů FS

SVĚTELNÁ DOMOVNÍ INSTALACE

Pracovní list žáka (ZŠ)

Technická měření v bezpečnostním inženýrství. Elektrická měření proud, napětí, odpor

Zadané hodnoty: R L L = 0,1 H. U = 24 V f = 50 Hz

1 Zadání. 2 Teoretický úvod. 7. Využití laboratorních přístrojů v elektrotechnické praxi

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření na elektrických strojích - transformátor, část 3-2-4

Tenzometrické měřidlo

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Střídavé měniče. Přednášky výkonová elektronika

2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU Měřeným předmětem je v tomto případě zenerova dioda její hodnoty jsou uvedeny v tabulce:

AD4RS. měřící převodník. 4x vstup pro měření unifikovaného signálu 0 10 V, 0 20 ma, 4 20 ma. komunikace linkami RS232 nebo RS485

ZAPOJENÍ REZISTORŮ VEDLE SEBE

Proudové chrániče. Určeno pro monitorování unikajících proudů (reziduálních/poruchových

Základy logického řízení

Testování ochrany při nesymetrickém zatížení generátoru terminálu REM 543

C p. R d dielektrické ztráty R sk odpor závislý na frekvenci C p kapacita mezi přívody a závity

1.12 Vliv zastínění fotovoltaických článků na jejich dodávaný výkon a zhodnocení vlivu fotovoltaických systémů na stabilitu sítí

UF300 třístupňová napěťová a frekvenční ochrana

Účinky elektrického proudu. vzorová úloha (SŠ)

Kontaktní spínací přístroje pro malé a nízké napětí

Automatický spouštěč motoru hvězda- trojuhelník Laboratorní cvičení (Předmět - MPSD)

Sundaram KS. Vysoce účinný sinusový měnič a nabíječ. Uživatelská konfigurace provozu. Snadná montáž. Detailní displej.

STYKAČE. Obr Schématická značka elektromagnetického stykače

Laboratorní úloha č.8 MĚŘENÍ STATICKÝCH A DYNAMICKÝCH CHARAKTERISTIK

Fyzikální praktikum II - úloha č. 5

Novar 206/214. Regulátor jalového výkonu. Vlastnosti. pro náročné a středně náročné aplikace s nestandardním měřicím napětím

2. STŘÍDAVÉ JEDNOFÁZOVÉ OBVODY

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření vlastní a vzájemné indukčnosti, část 3-1-3

SVĚTELNÁ DOMOVNÍ INSTALACE

Šum AD24USB a možnosti střídavé modulace

KATEDRA ELEKTRICKÝCH MĚŘENÍ

VY_52_INOVACE_2NOV38. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 8. a 9.

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření parametrů tyristoru část Teoretický rozbor

PROTOKOL O LABORATORNÍM CVIČENÍ - AUTOMATIZACE

Spínací hodiny SHT15. Návod k použití AUDIC

STEJNOSMĚRNÝ NAPÁJECÍ ZDROJ AX-3003L-3 AX-3005L-3. Návod k obsluze

- + C 2 A B V 1 V 2 - U cc

Obsah. O knize 11 Co je dobré vědět, než začnete pracovat s elektrickým proudem 13

10. KATEDRA ELEKTRICKÝCH MĚŘENÍ CÍL MĚŘENÍ: ZADÁNÍ: POUŽITÉ PŘÍSTROJE:

Analýza z měření elektrických veličin sportovní haly.

Řada 13 - Spínač impulsně ovládaný / spínací relé A 13

7. MĚŘENÍ LINEÁRNÍHO POSUVU

Katedra elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava MĚŘENÍ NA JEDNOFÁZOVÉM TRANSFORMÁTORU.

Tel-30 Nabíjení kapacitoru konstantním proudem [V(C1), I(C1)] Start: Transient Tranzientní analýza ukazuje, jaké napětí vytvoří proud 5mA za 4ms na ka

Transkript:

Uţití elektrické energie. Laboratorní cvičení 47 3.1.11 Měření zapínacího proudu elektrických spotřebičů Cíl: Seznámit studenty s průběhy zapínacích proudů různých spotřebičů v závislosti na podmínkách v okamţiku připojení. 3.1.11.1 Úvod Po přivedení napájecího napětí na jakýkoliv spotřebič probíhá přechodný děj různých průběhů, který je dán jednak charakterem zátěţe, kterou představuje spotřebič pro napájecí síť, a dále parametry samotné sítě a okamţiku připnutí. 3.1.11.2 Rozbor úlohy Elektrické spotřebiče představují z hlediska parametrů vstupního odvodu, téměř celé moţné spektrům zátěţí sítě, které se mohou v reálných situacích vyskytnout. Přičemţ se jedná spotřebiče statické, ale i dynamické, tudíţ uvaţovaný přechodný děj můţe mít charakter elektromagnetický, ale i elektromechanický. Provedeme-li rozbor pouţívaných spotřebičů je patrné, ţe u všech dojde při připojení k distribuční síti k proudovým nárazům, které mohou při velkých výkonech představovat problém z hlediska koordinace jistících prvků. V případě odporových zátěţí, kterou můţeme v prvním přiblíţení povaţovat za čistě rezistentní, je rezistivita závislá přímo úměrně na teplotě a tedy protékající proud se bude měnit podle Ohmova zákona adekvátně tomu. Značným zapínacím proudem se projevují měniče s napěťovým meziobvodem, kde je přechodný děj spojen s nabíjením vyhlazovacího kapacitou. apříklad u výbojových zdrojů světla a to aţ na výjimky prochází celý start specifickými fázemi, které znamenají značně dynamicky měnící se průběh okamţité hodnoty proudu doprovázený proudovými impulsy. Souhrnně lze říci, ţe průběh zapínacího proudu spotřebičů je dán především zapojením a dimenzování vstupních elektrických obvodů spotřebiče a jejich principem funkce. De-fakto průběh okamţité hodnoty zapínacího proudu v prvních několika málo periodách síťové frekvence souvisí s připojováním kapacity, indukčnosti a/nebo teplotně závislého odporu, za specifických počátečních podmínek, daných především fází napětí v okamţiku sepnutí a výchozím stavem připojovaného prvku, přes impedanci napájecí cesty. a základě uvedeného je moţně sestavit zjednodušen matematický model ve formě diferenciálních rovnic, jejichţ řešením dostaneme průběh proudu. Abychom však postihli všechny souvislosti, byl by matematický popis příliš sloţitý. V takovém případě je jednodušší zjistit průběh zapínacího proudu měřením. Z hlediska odezvy napájecího systému na zapínací proudy nás kromě průběhu okamţité hodnoty proudu při zapnutí i, zajímá maximální velikost zapínacího proudu, která je pro moţnost porovnání obvykle vztaţena k jmenovité efektivní hodnotě proudu odebíraného spotřebičem v ustáleném stavu: SW rel i max, (-;A,A) ( 3.45 ) Jmenovitou efektivní hodnotu proudu lze vypočítat podle vztahu P (A;VA,V,-) ( 3.46 ) U kde P je jmenovitý činný příkon, U jmenovité napájecí napětí a celkový účiník odběru. Uvedené parametry jsou dostupné u kaţdého spotřebiče, případně mohou být změřeny. Typické hodnoty účiníku: spínaného počítačového zdroje λ=0,6, kompaktní zářivky λ=0,5 a ţárovky λ=1, nominální hodnota asynchronního motoru λ=0,8, atd.

48 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně A dále efektivní hodnota proudu v první půl-periodě síťové frekvence: tsw T / 2 2 2 1 p / 2 i ( t) T tsw dt (A;s,A) ( 3.47 ) kde T je doba periody a t SW je okamţik sepnutí. Schéma zapojení měřícího pracoviště je na Obr. 3.19. Zátěţe jsou k napájecí síti připojeny přes spínač, triak (SSR) umoţňující řízení fáze zapnutí a vloţenou ve čtyřech stupních řízenou impedanci. Vlastní vnitřní impedanci napájecí sítě v místě připojení lze tak řízeně zvýšit. Řízení úhlu sepnutí stejně jako nastavení vloţené impedance je realizováno digitálními výstupy (DO) multifunkční karty USB 6009. Současně je analogovými vstupy (A) přes převodníky měřen proud a napětí na vstupu a napětí na zátěţi. Ovládání DO a snímání A je provedeno přes ovládací program v LabVEW z PC. Vzhled čelního panelu ovládacího programu je na Obr. 3.20. L ~230V 50Hz Zátěţ ~230V 50Hz PE DO0-DO2 DO3 USB A1 A0 A1 A2 USB6009 DO0-DO2 DO3 A2 ~230V 50Hz ~230V 50Hz Obr. 3.19: Schéma uspořádání měřícího pracoviště Před kaţdým měřením je třeba provést nastavení měřícího systému vycházející z předpokládaného průběhu proudu. Vţdy je tedy nezbytné odhadnout maximální hodnotu proudu při přechodném ději a podle toho nastavit převod proudového převodníku. Převodové konstanty proudového a napěťových převodníků se následně zadají do ovládacího programu tak, aby změřené průběhy byly ve správném měřítku. ominální výstup převodníků je 5 V. ásleduje volba impedance a zapínacího úhlu. Plné vloţené impedanci odpovídá volba (3/3), naopak při zvolení (0/3) prochází proud pouze přes vnitřní impedanci napájecí sítě a impedance napájecí cesty je tedy nejmenší. Doba O time T O definuje dobu, po kterou bude zátěţ připojena od okamţiku připojení. Čas T O volíme dostatečně dlouhý, rovný celkové době trvání přechodného děje. Optimálně v závislosti na typu zátěţe, tedy očekávané délce přechodného děje, 10 aţ 100 period síťového kmitočtu. Jelikoţ je měření na stejné zátěţi opakováno několikrát a potřebujeme aby byly vţdy dodrţeny stejné počáteční podmínky musí být doba připojení O time T O dostatečně krátká, typicky je vyhovující doba odpovídající 10-ti periodám.

Uţití elektrické energie. Laboratorní cvičení 49 Spouštění měření je moţné volit mezi reţimem Auto a Single. V reţimu Auto je spouštění automatické a v reţimu Single se řídí spouštěcími podmínkami zadávanými v následujícím. Pro náhled měřených signálů volíme reţim Auto a pro záznam přechodného děje reţim Single. Záznam přechodného děje je moţné spouštět od proudu s odpovídající hranou a úrovní, nebo od napětí na zátěţi. astavení doby Pre-trigger T PRE definuje délku záznamu před splněním trigrovací podmínky (pro zobrazení průběhů před připojením, kdy doba jedné periody nominálního síťového kmitočtu je dostatečná) a naopak dobou Post-trigger T POST nastavíme délku záznamu přechodného děje od splnění spouštěcí podmínky. Čas T POST volíme dostatečně dlouhý pro záznam celého přechodného děje, avšak ne příliš dlouhý s ohledem objem záznamu a dobu připojení zátěţe, nastavený čas delší neţ T O postrádá smysl. Součet obou časů určuje celkovou šířku záznamového okna. Sepnutí zátěţe se zvolenými parametry a záznam přechodného děje se provede tlačítkem Measure. Záznam se všemi parametry následně uloţíme tlačítkem Save. Obr. 3.20: Čelní panel ovládacího programu 3.1.11.3 Úkol měření Zapojte pracoviště podle schématu, případně překontrolujte zapojení a změřte zapínací proudy předloţených spotřebičů za zadaných podmínek a vydnoťte jejich průběh. V kaţdé měřící skupině musí alespoň jeden student s sebou přinést flash disk pro naměřená data. 3.1.11.4 Postup měření 1. Zapojte pracoviště podle schématu zapojení.

50 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně 2. S ohledem na předpokládané velikosti zapínacích proudů (ODVOĎTE) nastavte měřící rozsahy převodníků tak, abyste zachytili poţadovaný přechodový jev při zapnutí. Stejně tak proveďte pro měřící převodníky napětí. 3. Připojte na napájení všechny zdroje obvodu a měřící či vyhodnocovací zařízení, kromě měřených spotřebičů. Síťové kabely připojte do zásuvek, Hlavní napájecí obvod na síťové napájení laboratorního stolu. Tento obvod nezapínejte! 4. Zapojte a zapněte PC, spusťte ovládací program a proveďte jeho nastavení (dle pokynů cvičícího). 5. Pro zapnutí hlavního silového obvodu vyčkejte příchodu cvičícího, který provede kontrolu pracoviště a zadá podmínky měření! 6. Připojte zadanou zátěţ a nastavte parametry měření (stupeň impedance a úhel sepnutí) dle pokynů. 7. Proveďte měření a záznam uloţte. 8. Opakujte měření (body 6 a 7) pro všechny zadané kombinace zátěţe, zapínacího úhlu a vloţené impedance. 9. Všechny záznamy poté zpracujte pomocí vhodného SW v grafické podobě a proveďte rozbor a vyhodnocení záznamů. 3.1.11.5 Zpracování výsledků Vhodným prostředkem pro zpracování záznamů je jakýkoliv tabulkový procesor či MATLAB, neboť změřené průběhy dostaneme v podobě posloupnosti vzorku. Vybrané reprezentativní záznamy zpracujte do grafů a připojte k protokolu. Ze změřených průběhů proudů vyhodnoťte pro kaţdý záznam (s danými parametry měření zátěţ/impedance/úhel) maximální (relativní) velikost proudu a efektivní hodnotu proudu za první půl-periodu (prostřednictvím numerické integrace diskrétního průběhu). Výsledky zpracujte tabelárně, a příslušné závislosti (podle zadání cvičícího) vyneste do grafů. Příklady změřených průběhů proudů při startu vybraných světelných zdrojů jsou na Obr. 3.21, přičemţ tyto změřené průběhy jsou jedny z mnoha moţných. Obr.3-21a: žárovka 0 Obr.3-21b: žárovka 90

Uţití elektrické energie. Laboratorní cvičení 51 Obr.3-21c: kompaktní zářivka 0 Obr.3-21d: kompaktní zářivka 90 Obr. 3.21: Příklady průběhů náběhových proudů 3.1.11.6 Závěr V závěru proveďte zhodnocení a rozbor změřených průběhů s popsáním fází jejich náběhových proudů s ohledem na teorii a poukaţte na výhody a nevýhody jejich hromadného nasazení. Shrnutí: Velikost zapínacího proudu můţe podle typu spotřebiče dosahovat aţ stonásobku ustálené efektivní hodnoty. S ohledem na tento fakt, je třeba při návrhu napájení koordinovat rozsah instalace s jištěním dané větve.