Измерение емкости конденсатора методом вольтметра амперметра
Перейти к содержимому

Измерение емкости конденсатора методом вольтметра амперметра

  • автор:

Испытание конденсаторов

Испытание конденсаторов

Измерение сопротивления изоляции конденсаторов. При испытании силовых конденсаторов и змерение сопротивления изоляции производится мегаомметром на напряжение 2500 В между выводами и относительно корпуса конденсаторов. Сопротивление изоляции и отношение не нормируютс я .

Испытание конденсаторов повышенным напряжением промышленной частоты электрической прочности изоляции. Продолжительность приложения испытательного напряжения 1 мин. Испытанию подвергается изоляция между выводами конденсаторов и между выводами и корпусом. Испытательное напряжение принимается по табл. 1.

Таблица 1. Испытательные напряжения конденсаторов для компенсации реактивной мощности

Виды испытания Испытательное напряжение, кВ, при рабочем напряжении, кВ
0,22 0,38 0,50 0,66 6,30 10,5
Между обкладками конденсатора 0,42 0,72 0,95 1,25 11,8 20
Относительно корпуса конденсатора 2,1 2,1 2,1 5,1 15,3 21,3

Мощность испытательного трансформатора при испытании изоляции между выводами конденсаторов должна быть сравнительно большой и может быть определена по формуле :

P исп = ω CU 2 х 10 -9

где P исп — потребляемая мощность, кВА , С — емкость конденсатора, пФ, U — испытательное напряжение, кВ, ω — угловая частота испытательного напряжения, равная 314 при 5 0 Гц.

Подъем напряжения и снижение напряжения следует производить плавно. При отсутствии испытательного трансформатора достаточной мощности испытания переменным током могут быть заменены испытанием выпрямленным напряжением, равным удвоенному по сравнению с указанным в табл . 1 напряжению.

Испытание повышенным напряжением промышленной частоты относительно корпуса изоляции конденсаторов, предназначенных для компенсации реактивной мощности, имеющих вывод, соединенный с корпусом, не производится.

После испытания батарея конденсаторов должна быть надежно разряжена. Первоначально разряд производится через токоограничивающее сопротивление, а затем — накоротко.

Измерение емкости обязательно для конденсаторов, предназначенных для компенсации реактивной мощности на напряжение 1000 В и выше. Измерения следует производить при температуре 15 — 35 °С. Измерение емкости конденсаторов производится при помощи мостов переменного тока, микрофарадометром, методом амперметра и вольтметра (рис. 1 , а) или при помощи двух вольтметров (рис. 1 , б ).

Рис. 1. Схемы измерения емкости конденсатора: а — методом амперметра и вольтметра, б — методом двух вольтметров.

Емкость при измерениях амперметром и вольтметром подсчитывается по формуле :

Сх = ( I х 10 6 ) / ω U ,

где Сх — емкость конденсатора, мкФ, I — измеренный ток, А, U — напряжение на конденсаторе, В, ω — угловая частота сети, равная 314 при 50 Гц.

Испытание конденсаторов

При измерении емкости конденсаторов амперметром и вольтметром напряжение должно быть синусоидальным. При искаженной форме кривой тока за счет составляющих высших гармоник погрешность измерения значительно увеличивается. Поэтому рекомендуется измерения производить на линейном, а не на фазном напряжении сети и включать в цепь последовательно с конденсатором активное сопротивление, равное примерно 10 % реактивного сопротивления измеряемого конденсатора.

При измерениях при помощи двух вольтметров :

Сх = 10 6 / ω Rtgφ ,

R — внутреннее сопротивление вольтметра, Ом, tgφ — определяют по косинусу угла φ сдвига фаз между напряжениями вольтметров U1 и U2, соs φ = U2/U1.

В однофазных конденсаторах измеряется емкость между выводами, в трехфазных — между каждой парой закороченных выводов и третьим выводом согласно табл. 2.

Таблица 2. Схемы измерения емкости трехфазных конденсаторов

Замкнуть накоротко выводы Измерить емкость между выводами Обозначение измеренной емкости
2 и 3 1 — (2 и 3) С (1 — 2,3)
1 и 3 2 — (1 и 3) С (2 — 1,3)
1 и 2 3 — (1 и 2) С (3 — 1,2)

Измерение емкости между выводами и корпусом не производится. Нумерация выводов произвольная.

Емкость каждой фазы конденсатора, соединенного по схеме треугольник, определяется по данным измерений из уравнений:

Полная емкость конденсатора:

Измеренные емкости не должны отличаться от паспортных данных на значение не более чем на 10% .

Испытание батареи конденсаторов трехкратным включением на рабочее напряжение сети и измерение тока в каждой фазе батареи. При включении батареи конденсаторов не должно наблюдаться ненормальных явлений (автоматическое отключение, перегорание предохранителей, шум и потрескивание в баках и т. п.). Токи в различных фазах батареи не должны отличаться друг от друга более чем на 5 %. Запрещается включать конденсаторы на напряжение более 110 % номинального.

конденсаторы для компенсации реактивной мощности

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Метод вольтметра – амперметра

Метод вольтметра – амперметра сводится к измерению тока и напряжения в цепи с измеряемым двухполюсником и последующему его расчету по закону Ома. Таким способом можно измерять активное и полное сопротивление (на постоянном и переменном токе), индуктивность и емкость.

1 Измерение активного сопротивления

Схемы включения измерительных приборов приведены на рисунке 3.4.1.

Рисунок 3.4.1 – Схемы включения измерительных приборов в методе амперметра-вольтметра (а – для больших Rх, б – для малых Rх).

Для измерения полного сопротивления на переменном токе применяются те же схемы, но схема а – для измерения малых сопротивлений, а схема б – для измерения больших сопротивлений.

Искомое сопротивление можно найти, зная Ix и Ux, по закону Ома.

2 Измерение емкости

Рисунок 3.4.2 — Схема измерения емкости конденсатора методом амперметра – вольтметра (а – для измерения малых емкостей, б – для измерения больших емкостей).

В этом случае реактивное сопротивление конденсатора будет равно

, а емкость находится по формуле , где

w — частота, на которой производится измерение.

3 Измерение индуктивности

Измерение индуктивности методом амперметра – вольтметра возможно, если активное сопротивление катушки намного меньше ее реактивного сопротивления. Применяются те же схемы, что и для измерения емкости, только конденсатор заменяется катушкой индуктивности. Тогда искомая индуктивность будет равна .

Если требуется получить более точный результат, то необходимо учитывать сопротивление катушки , откуда .

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Погрешность измерения параметров двухполюсников на низких частотах составляют (0,5 – 10) % и увеличивается с ростом частоты.

Источниками погрешностей являются погрешности измерительных приборов (амперметра и вольтметра) и паразитные параметры.

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

  • Реферат Метод вольтметра – амперметра От 250 руб
  • Контрольная работа Метод вольтметра – амперметра От 250 руб
  • Курсовая работа Метод вольтметра – амперметра От 700 руб

Испытания силовых конденсаторных установок — Измерение емкости

Измерение емкости конденсаторов производится с целью проверки отсутствия обрыва его токоведущих частей (при параллельном соединении секций) или частичного пробоя (при последовательном соединении секций). Уменьшение емкости конденсатора свидетельствует об обрыве токоведущих частей конденсатора, а увеличение — о частичном пробое секций. Для исключения возможности присоединения измерительных приборов к конденсатору со случайным коротким замыканием перед измерением его емкости производится проверка его изоляции на отсутствие короткого замыкания мегомметром I 000 или 2 500 в (см. стр. 7).
Допустимые отклонения измеренных величин емкости конденсаторов, предназначенных для повышения коэффициента мощности, от паспортных данных не более, чем приведенные ниже:
Номинальное напряжение конденсаторов, кВ 3,15 6,3 10,5
Предельное изменение емкости, % +33 +16 +9

Методы измерения емкости.

Емкость конденсаторов определяется приборами, допускающими измерение с погрешностью не более 3%. При этом используются следующие методы: непосредственной оценки емкости (микрофарадометры); сравнения (мосты переменного тока); косвенного измерения переменным током (метод амперметра и вольтметра, метод ваттметра); измерение на постоянном токе с помощью баллистического гальванометра.

Рис. 18. Схема электродинамического микрофарадометра.
Микрофарадометр представляет собой электродинамический логометр (рис. 18). Неподвижная катушка его А включена последовательно с конденсатором С. Ток в катушке I = UiaC. Две подвижные катушки 1 и 2 укреплены на оси прибора. Последовательно с первой катушкой включен образцовый конденсатор С0. Вторая катушка замкнута на вторичную обмотку трансформатора тока, по первичной цепи которого проходит ток измеряемого конденсатораТок во вторичной обмотке трансформатора и во второй подвижной катушке логометра равен или пропорционален току первичной цепи: Угол поворота подвижной части логометра определяется отношением слагающих токов в подвижных катушках, совпадающих по фазе с током в неподвижной катушке:

где F — коэффициент пропорциональности.
Таким образом, угол поворота подвижной части зависит только от измеряемой емкости и, следовательно, на шкале прибора можно нанести значения емкости.
В эксплуатации находятся микрофарадометры электродинамической системы типа Д524 класса точности 1, с четырьмя пределами измерений 0—1—2—5—10 мкФ, а также той же системы типа ЭФ с двумя пределами измерений 0—1—2 и 0—5—10 мкФ.
Эти приборы выпускало Министерство электротехнической промышленности, и они пригодны для измерения емкости конденсаторов типа КМ номинальным напряжением от 3000 до 11000 в. Недостатком их является необходимость в предварительной проверке конденсаторов на отсутствие короткого замыкания во избежание повреждения микрофарадометра при присоединении его к короткозамкнутому конденсатору. Изменение пределов измерения микрофарадометра типа Д524 достигается применением трансформатора тока с переменным числом витков в первичной обмотке, последовательно с которой включается измеряемый конденсатор.

Мост переменного тока.

Рис. 19. Схема моста переменного тока.
Четыре плеча моста переменного тока образуются четырьмя сопротивлениями Z\, Z2l Zz и Z4 (рис. 19). В одну диагональ моста включается источник питания переменного тока, в другую — нулевой индикатор И. При нулевом показании индикатора потенциалы в точках Б и Д одинаковы и, следовательно, можно написать: I1^1=I2Z3 и IiZz=hZi.

Pиc. 20. Схема моста для измерения емкости.

приравняв отдельно вещественные и мнимые слагающие, получим:

Следовательно, измеряемая емкость

Поделив почленно одно уравнение на другое, получим условия равновесия моста:

Одна из схем моста переменного тока для измерения емкости дана на рис. 20. Первое плечо моста образуется испытуемым конденсатором Сх, который можно заменить эквивалентной последовательной схемой. Третье плечо состоит из образцового конденсатора С0 без потерь (воздушный конденсатор) и магазина сопротивлений го. Второе и четвертое плечи моста выполнены из магазинов сопротивлений гг и г4. В одну диагональ включается источник питания переменного тока, в другую—нулевой индикатор. Для уравновешенного моста можно написать:
Для уравновешивания моста устанавливают го=0 и, изменяя г4 и Г2, получают наименьший ток в гальванометре. Затем, не изменяя rz и г4, регулируют сопротивление г0, уменьшая ток в гальванометре. Далее, не изменяя г0, регулируют г2 и г4 и так далее до получения равновесия. Уравновесив мост, искомую емкость определяют по вышеприведенной формуле.
Если потерями в конденсаторе можно пренебречь (гж=0), получим:

откуда т. е. емкость определяется одной и
той же формулой вне зависимости от того, пренебрегаем или не пренебрегаем потерями в конденсаторе.

Рис. 21. Схема высоковольтного моста для измерения емкости и угла потерь.

Рис. 22. Схема для измерения емкости амперметром и вольтметром.
Часто пользуются высоким напряжением для питания моста (рис. 21). Безопасность работы обеспечивается низким напряжением (относительно земли) на регулируемых плечах. Для устранения опасности появления высокого напряжения на этих плечах при пробое изоляции конденсатора к точкам БД присоединяются искровые разрядники, которые при повышении напряжения пробиваются, заземляя регулируемые плечи моста. В этой схеме (рис. 21) первое плечо моста Zf представляет собой испытуемый конденсатор, который можно заместить последовательной эквивалентной схемой. Второе плечо Z2 состоит из магазина сопротивлений го- Третье плечо Z3 образуется конденсатором без потерь, а четвертое Z4 — магазином сопротивлений и магазином емкостей. Мост питается от вторичной обмотки высоковольтного трансформатора. Уравновешивание моста производится регулировкой С4 и отношения rjr-i. Действуя аналогично предыдущему, можно показать, что для данного уравновешенного моста искомая емкость также определяется по формуле СХ=С0 77-
Заводом «Точэлектроприбор», г. Киев, выпускаются взамен мостов Р551 мосты переменного тока Р571 типа МИЕДП, предназначенные также для измерения емкости наряду с другими испытаниями (индуктивность, добротность катушек, а также тангенс угла диэлектрических потерь конденсаторов).

Метод амперметра и вольтметра.

Пренебрегая потерями в диэлектрике конденсатора, емкость его можно определить методом амперметра и вольтметра. Измерив ток и напряжение (рис. 22) и зная частоту переменного тока, емкость можно определить по формуле

где I—ток, а\ U — напряжение, е; m— угловая частота сети, равная 314 для установок 50 гц.
При измерении емкости этим методом напряжение должно быть синусоидальным, так как в противном случае за счет высших гармоник может произойти значительное искажение кривой тока, что может привести к большим погрешностям измерения. Наличие в кривой подводимого напряжения составляющих высших гармоник дает завышенные значения емкости. Во избежание этой ошибки при измерении емкости методом амперметра и вольтметра конденсатор должен быть присоединен к линейному, а не к фазному напряжению сети, так как в последнем (напряжение фаза — нуль) могут быть высшие гармоники.
Для уменьшения влияния высших гармоник на точность измерения по методу амперметра и вольтметра следует, кроме того, включать в цепь последовательно с конденсатором активное сопротивление, равное около 10% реактивного сопротивления конденсатора, т. е.

где и — угловая частота сети, равная 314 для установок 50 гц; С — емкость конденсатора, мф.
Это же сопротивление служит для защиты амперметра от повреждения в случае наличия короткого замыкания в испытываемом конденсаторе.
Метод ваттметра. Определив по показанию приборов (рис. 23) ток, напряжение и мощность, можно вычислить сначала активное сопротивление г~Р/1г, полное сопротивление цепи i

; или, объединив
комую емкость по формуле написанные формулы, получим:

Точность измерений при этом методе такая же или несколько выше, чем у предыдущего.
Измерение ваттметром мощности потерь в конденсаторе не всегда возможно вследствие ее малости. Поэтому чаще пользуются мостовыми методами измерения емкости.

Метод баллистического гальванометра.

Рис. 23. Схема для измерения емкости амперметром, вольтметром и ваттметром.

Рис. 24. Схема для измерения емкости баллистическим гальванометром.
Если переключатель П\ и Яг (рис. 24) установить в положение I, то образцовый конденсатор С0 получит заряд Qv=UiC0, где Ui — показания вольтметра. Если перевести переключатель П-л в положение 2, то конденсатор
Со разрядится и через баллистический гальванометр пройдет заряд Q0=U1C0=C0ai=C^uu где ai — угол отклонения подвижной части гальванометра.
Баллистическая постоянная гальванометра

Если при положении 1 переключателя П2 и положении 2 переключателя П1 поднять напряжение до величины Uz, то испытуемый конденсатор получит заряд

Если перебросить нож переключателя П2 из положения 1 в положение 2, конденсатор разрядится через гальванометр, т. е. через него пройдет заряд

и подвижная часть его будет отброшена на угол az-

Рис. 25. Схемы измерения емкости трехфазных конденсаторов. а — при соединении фаз треугольником; б — при соединении фаз звездой (на обеих схемах стрелки направлены к измерительным приборам).
Измеряемая емкость находится по формуле

При измерении этим методом возможны значительные погрешности вследствие остаточного заряда (неполный заряд конденсатора).
Схемы измерения емкости конденсаторов. Измерение емкости однофазных конденсаторов любым из вышеприведенных методов дает непосредственную величину емкости конденсатора без каких-либо пересчетов. Полученные замеры емкости трехфазных конденсаторов требуют соответствующего пересчета для перехода к емкости фазы.
На рис. 25 приведены схемы измерения емкости трехфазных конденсаторов. По схеме на рис. 25, а измеряется (при соединении фаз треугольником) емкость Ci-zs между зажимами I и соединенными вместе зажимами 2 и 3, а по схеме па рис. 25,6 (при соединении фаз звездой) — емкость Ci_2 между зажимами I и 2.
Для каждого трехфазного конденсатора необходимо произвести три измерения между различными сочетаниями выводов, после чего можно найти емкость каждой фазы конденсатора по формулам:

б) для трехфазного конденсатора, соединенного звездой,

а) для трехфазного конденсатора, соединенного треугольником,
В табл. 3 приведен порядок измерения емкости трехфазных конденсаторов, соединенных в треугольник.
Таблица 3
Порядок измерения емкости трехфазных конденсаторов, соединенных в треугольник

Измерить емкость между выводами

Обозначение измеренной емкости

Опишите методы амперметра и вольтметра, баллистического гальванометра при измерении емкости.

Существуют различные методы измерения емкости: метод амперметра-вольтметра, мостовой метод, метод баллистического гальванометра, по времени разряда конденсатора через резистор известного сопротивления, резонансный метод и др. Рассмотрим их более подробно.

Одним из наиболее простых является метод амперметра-вольтметра. Он основан на измерении емкостного сопротивления конденсатора, которое обратно пропорционально емкости и частоте электрического тока: ,

Следовательно, для измерения емкости этим методом необходимо знать частоту напряжения, подаваемого от источника питания.

Баллистическими называют чувствительные гальванометры, у которых период собственных колебаний рамки очень большой. В баллистическом режиме может работать любой прибор магнитоэлектрической системы, если ток в цепи прибора протекает в течение времени, во много раз меньшего периода собственных колебаний его подвижной рамки. При разряде конденсатора через баллистический гальванометр отброс стрелки гальванометра пропорционален протекающему через него заряду. Проведем следующий эксперимент. Зарядим конденсатор до напряжения U и, разрядив его через гальванометр, заметим величину отброса стрелки. Повторим опыт, увеличивая напряжение в 2, 3 и т.д. раз. Каждый раз отношение напряжения к числу делений, на которые отклонялась стрелка, будет величиной постоянной. Затем, не изменяя напряжения, проведем эксперимент с конденсаторами емкостью C, 2С, 3С и т.д. Обнаружим, что отношение емкости конденсатора к числу делений, на которые отклонилась стрелка, тоже величина постоянная.

Баллистическая постоянная гальванометра — это отношение заряда q, протекшего через рамку гальванометра, к числу делений n, на которое отклонилась стрелка: k = q/n. Для определения баллистической постоянной несколько раз проводят опыт с конденсаторами известной емкости. Заряд конденсатора рассчитывается по формуле q = CU, где q — заряд на одной из обкладок конденсатора, C — емкость конденсатора, а U — напряжение между обкладками конденсатора. Тогда k = CU/n. Из нескольких опытов при различных напряжениях между обкладками конденсатора и различных значениях емкости определяют среднее значение баллистической постоянной гальванометра.

Затем включают в цепь конденсатор неизвестной емкости и повторяют опыт. Зная баллистическую постоянную и число делений, на которое отклонилась стрелка гальванометра, определяют емкость: Cx = kn/U.

Для измерения емкости можно использовать любой прибор магнитоэлектрической системы при условии, что произведение емкости конденсатора на внутреннее сопротивление прибора будет значительно меньше периода собственных колебаний стрелки прибора. В этом случае конденсатор полностью разряжается за время, много меньшее периода собственных колебаний, и изменение сопротивления резистора, включенного последовательно с гальванометром, никак не влияет на отброс стрелки гальванометра.

  • Цели и сфера действия настоящего Федерального закона
  • Метрологическая экспертиза
  • Поверка средств измерений
  • Государственное управление деятельностью по обеспечению единства измерений
  • Формы государственного регулирования в области обеспечения единства измерений
  • Определение потерь в стали ваттметровым методом.
  • Принцип действия, свойства и область применения тепловых измерительных преобразователей при измерении неэлектрических величин.
  • Решить задачи. Задача 1.
  • Решить задачи. Задача 2.
  • Решить задачи. Задача 3.

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *