Расчет коэффициента несимметрии напряжения

Согласно ГОСТ 13109-97 коэффициент несимметрии напря­жения определяется по формуле

, (5.2)

где U₂ – напряжение обратной последовательности;

U_ном = 220 В – номинальное напряжение сети.

Значение U₂ в общем случае определяется по формуле

, (5.3)

где

Так как токи нагрузки фаз и сопротивления токопровода имеют чисто активный характер, то векторы фазных напряжений на зажимах злектроприёмников совпадают соответственно с век­торами фазных напряжений трансформатора Т; следовательно, мо­дуль вектора напряжения каждой фазы на зажимах ЭП может быть определен по формуле

U_ф = U_фт + I_ф r_пр (5.4)

где U_фт – напряжение соответствующей фазы на зажимах питающего трансформатора Т; U_фт = 225 В;

I_ф – ток нагрузки рассматриваемой фазы.

Соответственно, в этом случае напряжение обратной последовательности может быть рассчитано по следующей формуле, содержащей только скалярные величины

, (5.5)

где U_{A, B, C} – напряжение соответствующей фазы на зажимах ЭП.

Расчет целесообразно выполнять в табличной форме, продолжая заполнять табл. 5.1.

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1. Цель и программу работы.

2. Расчетную схему сети.

3. Таблицу 5.1.

4. Графики I_А(t), I_В(t), I_С(t), К_2U(t).

5. Вывод о допустимости или недопустимости несимметрии напряжения в сети по ГОСТ 13109-97.

Лабораторная работа № 6

ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТЫ НАПРЯЖЕНИЯ СЕТИ

Цель работы. Получение экспериментальных данных об изменениях усредненных значений частоты в электрических сетях электростанций, энергосистем, промышленных предприятий и населенных пунктов.

Программа работы

1. С помощью частотомера Ч3-90 (см. рис. 6.1 и 6.2 [10, 11]), а также используя секун­домер или часы, получить экспериментальные данные об изменениях усредненных значений частоты сети. Записать эти данные в табл. 6.1.

2. Наиболее удобно обработку полученных экспериментальных данных (включая их вероятностную обработку) выполнять на ПК. Для автоматического построения графика изменения частоты (см. рис. 6.3) следует результаты измерений разместить в табличной форме в программной среде Microsoft Exsel.

3. По полученным графикам изменений частоты определить, соответ­ствует качество электроэнергии исследуемой сети по отклонениям частоты требованиям ГОСТ 13109-97 [8] или нет.

Описание схемы и принципа работы частотомера ч3-90

На рисунке 6.1 приведена структурная схема частотомера.

Частотомер содержит входную клемму 1, фильтр нижних частот (ФНЧ) 2, аналоговый компаратор (АК) 3, источник опорного напряжения (ИОН) 4, одновибраторы 5 – 7, 24, 25, генератор прямоугольных импульсов (ГПИ) 8, таймер 9, регистры 10 – 12, 18, сумматоры 13 и 14, блок коррекции (БК) 15, блоки деления (БД) 16 и 17, индикатор 19, блок множителя (БМ) 20, счетчик 21, блок задания числа периодов (БЗЧП) 22, числовой компаратор (ЧК) 23.

Генератор 8 выполнен кварцевым, его частота равняется 1 – 20 МГц (в зависимости от необходимой точности).

Частота среза ФНЧ 2 равна 90 Гц.

Частотомер работает следующим образом.

Рассмотрим работу частотомера с момента, в который содержимое счетчика 21 и регистра 12 равно нулю. Задаваемое блоком 22 число периодов входного сигнала N_зад = 10, в блоке 20 содержится константа К₂₀ = 100000000.

После прохождения через ФНЧ 2 синусоидальное напряжение поступает на вход компаратора 3. При превышении входным напряжение выходного напряжения ИОН 4 компаратор срабатывает и на его выходе появляется единичное напряжение. По переднему фронту выходного напряжения АК 3 запускается одновибратор 5, который своим выходным импульсом переписывает содержимое таймера 9 n₁, накопленное в нем за предыдущий период входного напряжения и пропорциональное длительности периода, в регистр 10. Ко входу сумматора 13 прикладываются коды n₁ (с выхода регистра 10) и "0" (с выхода регистра 12). На выходе сумматора 13 при этом появляется код n₁.

Рис. 6.1. Схема частотомера для определения усредненных значений частоты

После окончания 10-го периода входного сигнала содержимое счетчика 21 становится равным 10; в регистре 12 накоплена сумма

S₁₀ = n₁ + … + n₁₀

за 10 периодов.

Эта сумма поступает на первый вход второго сумматора 14, на второй вход которого с выхода БК 15 поступает код коррекции K₁₅, компенсирующий погрешности частотомера. На выходе сумматора 14 появляется сумма

S₁₄ = S₁₀ + K₁₅.

Эта сумма поступает на вход делителя БД 16, ко входу множителя которого с выхода БМ 20 приложен код константы К₂₀ = 100000000.

На выходе первого блока 16 деления появляется частное, приложенное ко входу делимого второго блока 17 деления,

Ко входу делителя БД 17 с выхода счетчика 21 приложен код, равный 10. В результате на выходе блока 17 деления присутствует код

Этот код пропорционален частоте сети входного напряжения частотомера, усредненной за 10 периодов.

Например, при номинальной частоте сети 50 Гц, частоте ГПИ 8 1 МГц и не учете погрешности (т. е. K₁₅ = 0) таймером 8 за каждый период подсчитывается число n_н = 1000000/50 = 20000. За 10 периодов в регистре 12 накапливается сумма S₁₀ = 200000. На выходе БД 17 присутствует код

(6.1)

Этот код записывается в регистр 18 и отображается на индикаторе 19.

Наиболее удачно частотомер реализуется на AVR-микроконтроллерах программными средствами.

Экспериментальная проверка показала, что при использовании пассивного ФНЧ 2 частотомер имеет погрешность ± 0,001 Гц.

Рис. 6.2. Внешний вид частотомера Ч3-90