BÀI TẬP DÀI ĐO LƯỜNG THÔNG TIN CÔNG NGHIỆP pot

Bài tập lớn Đo Lường TTCN  Khoa điện tử
BÀI TẬP LỚN ĐO LƯỜNG & TTCN
Phần I :
I. Vẽ sơ đồ đo dòng , áp,
ϕ
Cos
, năng lượng tác dụng, năng lượng
phản kháng cho mạch phía cao áp :
*Công tơ tác dụng 3 pha 2 phần tử:

A
I
(U
AC
)

B
I
(U
BC
)
*Công tơ phản kháng 3 pha 2 phần tử có cuộn dây nối tiếp phụ ở pha C:

A
I
(U
BC
)

B
I

(U
CA
)
Vì lưới 3 pha cao thế nên ta dùng biến dòng điện và biến điện áp.
Hình vẽ
GVHD: Phạm Phú Thiêm 1 Trịnh Công Sơn
Bài tập lớn Đo Lường TTCN  Khoa điện tử
*Chứng minh công tơ tác dụng đã mắc đo được công suất 3 pha:
Ta có:
3 pha
P
=
.
.
A A B B C C
u i u i u i+ +
Vì mạch 3 pha 3 dây,không có dây trung tính nên:

A B C
i i i+ +
=0
=>
( )
C A B
i i i= − +
=>
3 pha
P
=
. ( )

A A B B C A B
u i u i u i i+ − +
=
. . . .
A A B B C A C B
u i u i u i u i+ − −
=
( ) ( )
A A C B B C
i u u i u u− + −
=
. .
A AC B BC
i u i u+
Vậy công suất tác dụng của 3 pha là:

3 pha
P
=
·
( )
·
( )
 
 
U .I .Cos U I + U .I .Cos U I
B B
AC A AC A BC BC
, ,
* Chứng minh công tơ phản kháng đã vẽ đo được năng lượng phản kháng của

mạch 3 pha:
Công tơ phản kháng 3 pha 2 phần tử có cuộn dòng ở pha A,B.Cuộn dây nối
tiếp phụ ở pha C.
GVHD: Phạm Phú Thiêm 2 Trịnh Công Sơn
Bài tập lớn Đo Lường TTCN  Khoa điện tử
·
( )
·
( )
1
M
q
 
 
BC
= K I .Cos U ,I I .Cos U ,I
A BC A B BC B
U -
·
( )
·
( )
2
M
q
 
 
AB
= K I .Cos U ,I I .Cos U ,I
C AB C B BC B

U -
M
q
=
1
M
q
+
2
M
q
·
( )
·
( )
·
( )
·
( )
d
M
q
 
+
 
= K I .Cos U ,I I .Cos U ,I I .Cos U ,I I .Cos U ,I
A BC A B BC B C AB C B AB B
U - -
( ) ( ) ( ) ( )
90 30 90 150

d
M
B B
q
ϕ ϕ ϕ ϕ
− + + − − 
 
= K I .Cos I .Cos I .Cos I .Cos
A A B C C B
U - -
3 1 3 1
2 2 2 2
d
M Sin Sin
B B B B
q
ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ
 
+ +
 
 
= K I .Sin I . Cos I I .Sin I . Cos I
A A B B C C B B
U - + +
3 )
A B B
M Sin U Sin
q
ϕ ϕ ϕ
+

A A B C C C
= K
(I .U + I . I .U Sin
3
3
pha
M Q
q
= K
=>Mô men quay tỉ lệ với công suất phản kháng trong mạch 3 pha vậy số chỉ của
công tơ tỷ lệ với năng lượng phản kháng trong mạch 3 pha.
II. Chọn thang đo cho các thiết bị trên sơ đồ :
1, Chọn thang đo cho ampe kế
Dòng định mức ở phía cao áp kế :
s
dm
dm
dm
15000
I = = = 247,435(A)
3.U 3.35
Muốn đo được dòng điện này ta phải sử dụng máy biến dòng
I
B
vì dòng điện
định mức của
I
B
là 5(A) ta chọn Ampe kế có thang đo ( 0
÷

5 A).
Chọn K
I
=
250
5
.Ta chọn thang đo của
I
B
(0
÷
50 A)
2, Chọn thang đo cho volmet.
Ở mạng phía cao áp và điện áp cao do vậy ta phải đo thông qua máy biến áp
( máy biến áp đo lường ).Vì điện áp định mức của B
U
là 100(V) nên:
1 m
350
U
100
đ
U
⇒ =
35000
K = =
100
Ta chọn Volmet có thang đo ( 0
÷
100 V)

GVHD: Phạm Phú Thiêm 3 Trịnh Công Sơn
Bài tập lớn Đo Lường TTCN  Khoa điện tử
B
U
có thang đo ( 0
÷
350 V)
3, Chọn thang đo của công tơ và tần số kế.
Vì tần số và góc pha giữa dòng và áp không phụ thuộc vào
I
B
và
U
B
nên ta
chọn thang đo cho
ϕ
Cos
và tần số như sau với tần số của mạng điện là 50H
Z
và
ít dao động nên ta chọn thang đo trong khoảng
(40,5
÷
50,5) H
Z
Góc lệch pha giữa áp và dòng ở cùng tần số là (0
÷
360) nên ta chọn thang
đo của

ϕ
Cos
met là (-1
÷
1).
Ta chọn thang đo cho công tơ tác dụng và công tơ phản kháng theo đầu
bài ta chọn công suất trong một tháng.(giả sử 1 tháng có 30 ngày)
Dòng điện thứ cấp của máy biến dòng I
2đm

I = 5 (A)
2dm
Điện áp thứ cấp của máy biến áp đo lường:
1dm
2
U
U
dm
U
35000
= = = 100 (V) = 0.1(kV)
K 350
t= 720 (h) ta lấy
ϕ
Cos
= 1 (Với t = 720 h = 30 ngày)
3
W = 2.U .I .Cos .720
td dm 2dm 2dm
. =

pha
P t
ϕ
W
td
= 2.0,1.5.720.1 = 720(kWh)
Chọn thang đo của công tơ tác dụng (0
÷
720).
*Ta có:

3 2
. 3 .720
pha dm dm dm
W Q t Sin
pkdm
ϕ
== .U I .
(lấy
Sin
ϕ
=1)

3 .720 623,54W
pkdm
== .0,1.5.1

(kWh)
Chọn thang đo của công tơ phản kháng (0
÷

625).
III. Tính số chỉ của công tơ trong một tháng.
Có 80% thời gian máy biến áp làm việc ỏ chế độ định mức :
mđ
t
80 80
= = .720 = 576(h)
100 100
t
Có 20% thời gian máy biến áp làm việc non tải :
nt
t
20 20
= = .720 = 144(h)
100 100
t
GVHD: Phạm Phú Thiêm 4 Trịnh Công Sơn
Bài tập lớn Đo Lường TTCN  Khoa điện tử
1, Tính số chỉ công tơ tác dụng :
*Năng lượng tác dụng ở chế độ định mức :
mđ
ϕ
Cos
= 0,87=>
mđ
ϕ
=30
0

nt

ϕ
Cos
=0,68 =>
nt
ϕ
=47
0
m
m
m
đ
đ
đ
W = W + W
B
A
td
·
( )
·
( )
m
m
đ
đ
 
 
W = U .I .Cos U I + U .I .Cos U I .t
B B
AC A AC A BC BC

td
, ,
mđ
W = [ 35. 247,435. Cos 0 + 35.247,435.Cos 60].576 = 7482434, 4(kWh)
td
GVHD: Phạm Phú Thiêm 5 Trịnh Công Sơn
Bài tập lớn Đo Lường TTCN  Khoa điện tử
*Năng lượng tác dụng ở chế độ non tải :

m
35( )
đ
U U kV
= =
0,66. 0,66.247,435 163,307( )
nt dm
I I A
= = =
W = W + W
Bnt
Ant
tdnt
·
( )
·
( )
nt
 
 
W = U .I .Cos U ,I + U .I .Cos U ,I .t

Bnt Bnt
AC Ant AC Ant BC BC
tdnt
[35.163,307. 17 35.163,307. 77].144 972253( )
tdnt
W Cos Cos kWh
= + =
*Năng lượng tác dụng trong một tháng :
8454687,4( )
tddm tdnt
Wtd W W kWh= + =
*Số chỉ của công tơ tác dụng trong một tháng là :
1
8454687,4
483,12
. 50.350
td
u I
W
W
K K
= = =
( )kWh
2, Tính số chỉ của công tơ phản kháng
*Năng lượng phản kháng ở chế độ định mức :
GVHD: Phạm Phú Thiêm 6 Trịnh Công Sơn
Bài tập lớn Đo Lường TTCN  Khoa điện tử
( )
2
2

3
3 1
3. 1 0,87 ( )
dm
dm
Cos
kVarh
ϕ
ϕ
−
−
W = U .I .Sin .t
pkdm dm dm dm
W = U .I . .t
pkdm dm dm dm
W = 35.247,435. .576 = 4259952,6
pkdm
.
.
*Năng lượng phản kháng ở chế độ non tải :
( )
3.
nt
ϕ
W = U .I .Sin .t
nt
pknt pknt pknt
3.35.0,66.247,435.0,73.144 1040684,51( )
pknt
W kVarh= =

Năng lương phản kháng trong một tháng
5300637,11( )
pkdm pknt
Wpk W W kVarh
= + =
*Số chỉ của công tơ phản kháng
2
5300637,11
302,89
. 50.350
pk
u I
W
W
K K
= = =
( )kVarh
*Xác định
( )
ϕ
Cos
tb
của phụ tải :
1
2 2 2 2
1 2
483,12
cos( ) 0,85
W W 483,12 302,89
tb

W
ϕ
= = =
+ +
IV. Khi biết cấp chính xác của B
U
và B
I
và các đồng hồ đo sai số
tuyệt đối và tương đối của các phép đo trong hai trường hợp phụ
tải .
1. Tính sai số của phép đo dòng điện :

I K I
I
CA A
.=

Gọi
A
ΔI
là sai số tuyệt đối của Ampe met ta có :
2.5
. 0,1
100 100
A
A A
D
I
γ

∆ = = =
A
Gọi
ΔK
I
là sai số tuyệt đối của Ampe met ta có :

2.50
. 1
100 100
BI
I I
D
K
γ
∆ = = =
A
* Chế độ định mức :
( )
I = = 250 A
1dm
50.5
Sai số tuyệt đối của phép đo dòng điện :
GVHD: Phạm Phú Thiêm 7 Trịnh Công Sơn
Bài tập lớn Đo Lường TTCN  Khoa điện tử
2 2 2 2
1
( . ) ( . ) (0,1.50) (5.1) 7
dm I A A I
I K I I K A∆ = ± ∆ + ∆ = ± + =

Sai số tương đối của phép đo dòng :

2 2
2 2
1
1
2 2 2 2
1
1 0,1
.100 .100 .100 2,8%
50 5
dm
I A
dm
dm I A
I
K I
I
I K I
γ
∆
∆ ∆
= ± = ± + = ± + =
* Chế độ non tải :
1
0,66.250 165
nt
I A= =
Sai số tuyệt đối của phép đo dòng điện :
( )

2 2 2 2
1
( . ) ( . ) (0,1.50) (0,66.5.1) 6
nt A I A I
I I K I K A∆ = ± ∆ + ∆ = ± + =
Sai số tương đối của phép đo dòng điện :
1
1
1
6
.100 .100 3,6%
165
nt
I
nt
I
I
γ
∆
= = =
2. Tính sai số của phép đo điện áp :

K
CA
.
U V
U U=

Gọi
ΔU

V
là sai số tuyệt đối của Vol met ta có :
2.100
. 2
100 100
V
V V
D
U
γ
∆ = = =
V
Gọi
ΔK
U
là sai số tuyệt đối của
U
B
met ta có :

1.350
. 3,5
100 100
BU
U U
D
K
γ
∆ = = =
V

* Chế độ định mức :
( )
= 350 = 35000
1dm
.100U V
Sai số tuyệt đối của phép đo điện áp :
2 2 2 2
1
( . ) ( . ) (350.2) (100.3,5) 782( )
dm U V V U
U K U U K V∆ = ± ∆ + ∆ = ± + =
Sai số tương đối của phép đo điện áp :

1
1
1
782
.100 2,24%
35000
dm
dm
dm
U
U
U
γ
∆
= ± = ± =
* Chế độ non tải :
Sai số bằng sai số ở chế độ định mức.

3. Sai số của phép đo năng lượng tác dụng .
Gọi
W
tdCA
là công suất tác dụng thực tế phía cao áp :
U I
W = K .K .W
tdCA tdHA
Gọi
∆W
td
là sai số tuyệt đối của phép đo năng lượng tác dụng phía HA
GVHD: Phạm Phú Thiêm 8 Trịnh Công Sơn
Bài tập lớn Đo Lường TTCN  Khoa điện tử

1,5.720
. 10,8
100 100
kWh
kWh
D
γ
∆ = = =W
td
(kWh)
Gọi
∆
W
tdCA
là sai số tuyệt đối của phép đo

( ) ( ) ( )
2
2 2
. . .
2 2 2
. . . . . .
U I
U I
I U U I U I
K K W
td
K K W
td
K W K K W K K K W
td td td
∂ ∂ ∂
= ± ∆ + ∆ + ∆
∂ ∂ ∂
= ± ∆ + ∆ + ∆
 
   
 ÷
 ÷  ÷
 ÷
   
 
∆
∆
W W W
tdCA tdCA tdCA

W
tdCA
W
tdCA
Tính sai số cho hai trường hợp :
* chế độ định mức :
Gọi
∆W
tddmCA
là sai số tuyệt đối của phép đo năng lượng tác dụng trong
thời gian máy biến áp làm việc định mức :
( ) ( ) ( )
2 2 2
= K .W .ΔK + K .W .ΔK + K .K . W
tddmHA tddmHA tddmHA
I U U I U I
∆
∆
W
tddmCA
2 2 2
(50.427,57.3,5) (350.427,57.1) (350.50.10,8)
242018,62( ) 242,02( )kWh kWh
= ± + +
= =
∆
W
tddmCA
( )
tddmCA U I tddmHA

W = K .K .W kWh= 7482434,4
Sai số tương đối của công tơ tác dụng định mức:
tddmCA
tddmCA
ΔA
.100
tddmCA
W
γ
=
242,02
.100 0,003
tddmCA
γ
= =
7482434,4
%
* chế độ non tải :
( )
tdntCA U I tdntHA
W = K .K .W 972253 kVarh=
( ) ( ) ( )
2 2 2
= K .W .ΔK + K .W .ΔK + K .K . W
tdntHA tdntHA tdntHA
I U U I U I
∆
∆
W
tdntCA

2 2 2
(50.55,56.3,5) (350.55,56.1) (350.50.10,8) 1900246,38( ) 190,25( )kWh kWh
= ± + + = =
∆
W
tdntCA
Sai số tương đối của công tơ tác dụng non tải :
GVHD: Phạm Phú Thiêm 9 Trịnh Công Sơn
Bài tập lớn Đo Lường TTCN  Khoa điện tử
ΔW
tdntCA
= .100
tdntCA
tdntCA
W
γ
190,25
= .100 = 0,02 %
tdntCA
972253
γ
4. Sai số của phép đo năng lượng phản kháng .
Gọi
W
pkCA
là công suất tác dụng thực tế phía cao áp :
U I
W = K .K .W
pkCA pkHA
Gọi

∆
W
pkHA
là sai số tuyệt đối của phép đo năng lượng tác dụng HA

1.625
. 6,25
100 100
kVarh
kVarh
D
γ
∆ = = =W
pkHA
(kWh)
Gọi
∆
W
pkCA
là sai số tuyệt đối của phép đo
( ) ( ) ( )
2 2 2
. . .
2 2 2
. . . . . .
U I pk
U I pk
I pk U U pk I U I pk
K K W
K K W

K W K K W K K K W
∂ ∂ ∂
= ± ∆ + ∆ + ∆
∂ ∂ ∂
= ± ∆ + ∆ + ∆
     
 ÷  ÷  ÷
∆
 ÷  ÷  ÷
     
∆
W W W
pkCA pkCA pkCA
W
pkCA
W
pkCA
Tính sai số cho hai trường hợp :
* chế độ định mức :
Gọi
∆W
pkdmCA
là sai số tuyệt đối của phép đo năng lượng tác dụng trong
thời gian máy biến áp làm việc định mức :
(
)
(
)
(
)

2 2 2
= K .W .ΔK + K .W .ΔK + K .K . W
pkdmHA pkdmHA pkdmHA
I U U I U I
∆
∆
W
pkdmCA
2 2 2
(50.243,43.3,5) (350.243, 43.1) (350.50.6,25)
145040,64( ) 145,04( )kVarh kVarh
= ± + +
= =
∆
W
pkdmCA
( )
pkdmCA U I pkdmHA
W = K .K .W kVarh
=
4259952,6

Sai số tương đối của công tơ phản kháng định mức :
GVHD: Phạm Phú Thiêm 10 Trịnh Công Sơn
Bài tập lớn Đo Lường TTCN  Khoa điện tử
pkdmCA
pkdmCA
ΔW
.100
pkdmCA

W
γ
=
145,04
.100 0,003
pkdmCA
γ
= =
4259952,6
%
* chế độ non tải :
( )
pkntCA U I pkntHA
W = K .K .W 1040684,51 kVarh=
(
)
(
)
(
)
2 2 2
= K .W .ΔK + K .W .ΔK + K .K . W
pkntHA pkntHA pkntHA
I U U I U I
∆
∆
W
pkntCA
2 2 2
(50.59,47.3,5) (350.59,47.1) (350.50.6,25) 111823, 28( ) 111,82( )kVarh kVarh

= ± + + = =
∆
W
pkntCA
Sai số tương đối của công tơ phản kháng non tải :
ΔW
pkntCA
= .100
pkntCA
pkntCA
W
γ
111,82
= .100 = 0,12 %
pkntCA
1040684,51
γ
GVHD: Phạm Phú Thiêm 11 Trịnh Công Sơn