Meerfasige stelsels. Hoofdstuk 9. 9.1 Wat is een meerfasig stelsel. Doelstellingen



Vergelijkbare documenten
Leereenheid 9. Diagnostische toets: Vermogen en arbeidsfactor in driefasenetten

Cursus/Handleiding/Naslagwerk. Driefase wisselspanning

Enkel voor klasgebruik WEGWIJZER

Leereenheid 8. Diagnostische toets: Driefasenet. Let op!

Niet-symmetrisch driefasig systeem

LABO. Elektriciteit OPGAVE: Reactief vermogen in een driegeleidernet. Sub Totaal :.../80 Totaal :.../20

LABO. Elektriciteit OPGAVE: De cos phi -meter Meten van vermogen in éénfase kringen. Totaal :.../ /.../ Datum van afgifte:

Fiche 7 (Analyse): Begrippen over elektriciteit

Hoofdstuk 3 : Het driefasennet

Oefeningen Elektriciteit II Deel II

(On)voldoende spanningskwaliteit kost geld!

Licht- en Verlichtingstechnieken : Grondslagen elektriciteit, licht en visuele omgeving : Deel Elektrotechniek

1. Opwekken van een sinusoïdale wisselspanning.

Theorie elektriciteit - sem 2

Tentamen Analoge- en Elektrotechniek

Practicum drie- en vierleidernetten

3DE GRAAD DEEL 1 ELEKTRICITEIT & LAB EENFASIGE WISSELSTROOMKETENS. Ivan Maesen Jo Hovaere. Plantyn

SECTIE NULGELEIDER BIJ ASYMMETRISCH BELASTE EN VERVUILDE NETTEN

Aanwijzingen. Figuur 1 LDR (NORP12) Weerstand - lichtsterkte grafiek (Let op: Logaritmische schaal) Nakijkmodel

Takstroom Takstroom Totale φ tussen I1 I2 stroom I I1 en I2 (A) (A) (A) A B C

elektrotechniek CSPE KB 2009 minitoets bij opdracht 11 A B X C D

1. Weten wat elektrische stroom,spanning en vemogen is en het verband ertussen kennen 2. Elektrische netwerken kunnen oplossen

EXAMENFOLDER maandag 26 januari 2015 OPLOSSINGEN. Vraag 1: Een gelijkstroomnetwerk (20 minuten - 2 punten)

Hoofdstuk 4 Het schakelen van weerstanden.

Meetverslag. Opdracht meetpracticum verbreding Elektrotechniek WINDESHEIM

Labo. Elektriciteit OPGAVE: Karakteristieken van driefasetransformatoren. Sub Totaal :.../90 Totaal :.../20

Bespreking Motorkenplaat Asynchrone Motoren. Frank Rubben

Theoretische elektriciteit 5TSO

Labo. Elektriciteit OPGAVE: De driefasetransformator. Sub Totaal :.../90 Totaal :.../20

Leereenheid 7. Diagnostische toets: Vermogen en arbeidsfactor van een sinusvormige wisselstroom

NETWERKEN EN DE WETTEN VAN KIRCHHOFF

Studiewijzer (ECTS-fiche)

Harmonischen: een virus op het net? FOCUS

9 PARALLELSCHAKELING VAN WEERSTANDEN

Speciale transformatoren

Inleiding tot de wisselstroomtheorie

Teken grafisch de stroom door de belasting en de stroom geleverd door de secundaire wikkeling. (wo H~ *-l. ~ODI 11 u,

1 Elektriciteit Oriëntatie 1.1 Elektrische begrippen Elektrische stroomkring

Op een veer van 10 N/m wordt een kracht van 0,55 N uitgeoefend. Hoeveel is de veer langer geworden hierdoor?

Extra proeven onderofficier weerkundig waarnemer


9.2 Bepaal de harmonische tijdsfuncties die horen bij deze complexe getallen: U 1 = 3 + 4j V; U 2 = 3e jb/8 V; I 1 =!j + 1 ma; I 2 = 7e!jB/3 ma.

Opgaven bij hoofdstuk 9

Metingen aan een draaistroomtransformator

Tentamen Inleiding Meten Vakcode 8E april 2009, uur

Examenopgaven VMBO-KB 2004

De werking van de nulpuntstransformator

De wet van Ohm. Student booklet

Power quality: een breed domein

Examenopgaven VMBO-KB 2003

DEEL 6 Serieschakeling van componenten. 6.1 Doel van de oefening. 6.2 Benodigdheden

Practicum kortsluitankermotor met frequentie-omvormer

Katholieke Hogeschool Kempen Campus HIKempen Geel Departement Industrieel Ingenieur en Biotechniek 4 EM ET. Labo Elektrotechniek

Tent. Elektriciteitsvoorziening I / ET 2105

Deeltentamen A+B Netwerkanalyse

3.4.3 Plaatsing van de meters in een stroomkring

3. Zoek, op het nieuwe vereenvoudigde schema, nieuwe serie en/of parallelschakelingen op en vervang ze. Ga zo door tot het einde.

Transformatoren Ster-Driehoek schakeling. Hoe doe je dat?

SAMENSTELLEN EN ONTBINDEN VAN SNIJDENDE KRACHTEN

Schade door lagerstromen.zx ronde 12 maart 2017

NATUURKUNDE OLYMPIADE EINDRONDE 2015 PRACTICUMTOETS

Steven Werbrouck Practicum 2: Schakelen van weerstanden

Leerling maakte het bord volledig zelf

Practicum complexe stromen

Voorbereiding toelatingsexamen arts/tandarts. Fysica: Elektrodynamica. 25 juli 2015 dr. Brenda Casteleyn

Meetinstrumenten. PEKLY 33, Rue Boussingault _ Paris. Werkboekje behorende bij de software. Naam : Klas: 3, 15, 30, 150, 450 1,5 2

De 3e harmonische pmo. 11 december 2008

AC/DC-vermogen schakelingen en transformatoren

Impedantie V I V R R Z R

Examenopgaven VMBO-BB 2003

SERIE-schakeling U I. THEMA 5: elektrische schakelingen. Theoretische berekening voor vervangingsweerstand:

Voortgangstoets NAT 4 HAVO week 11 SUCCES!!!

De betekenis van de verhouding Ik"3/Ik"1 van de netvoeding

Magnetische toepassingen in de motorvoertuigentechniek (3)

Kortsluitvastheid HS VP. Quercus Technical Services B.V.

Voorbereiding toelatingsexamen arts/tandarts. Fysica: Elektrodynamica. 18 augustus Brenda Casteleyn, PhD

Leereenheid 1. Diagnostische toets: Soorten spanningen. Let op!

Examenprogramma en syllabus Elektrotechniek, BB, KB, GL, 2010

elektrotechniek CSPE KB 2011 minitoets bij opdracht 8

Serie. Itotaal= I1 = I2. Utotaal=UR1 + UR2. Rtotaal = R1 + R2. Itotaal= Utotaal : Rtotaal 24 = 10 + UR2 UR2 = = 14 V

Om een zo duidelijk mogelijk verslag te maken, hebben we de vragen onderverdeeld in 4 categorieën.

Harmonischen in de netstroom

Leereenheid 5. Diagnostische toets: Parallelschakeling. Let op!

Formuleblad Wisselstromen

Nulgeleider Met een transformator een nulgeleider (N) creëren

Meting zonnepaneel. Voorbeeld berekening diodefactor: ( ) Als voorbeeld wordt deze formule uitgewerkt bij een spanning van 7 V en 0,76 A:

12 Elektrische schakelingen

Nulgeleiderstromen in laagspanningsinstallaties

Onderzoek werking T-verter.

1. Weten wat potentiaal en potentiaalverschil is 2. Weten wat capaciteit en condensator is 3. Kunnen berekenen van een vervangingscapaciteit

In deze proevenserie gaan we kijken wat elektriciteit is en wat je er mee kunt doen.

Bepaal van de hieronder weergegeven spanningen en stromen: de periodetijd en de frequentie, de gemiddelde waarde en de effectieve waarde.

LABO. Elektriciteit OPGAVE: Meten van vermogen in een driegeleidernet. Totaal :.../ /.../ Datum van afgifte:

1. Metingen aan weerstanden.

Rekenkunde, eenheden en formules voor HAREC. 10 april 2015 presentator : ON5PDV, Paul

Voorbereiding toelatingsexamen arts/tandarts. Fysica: Elektrodynamica. 4 november Brenda Casteleyn, PhD

Van Dijk Educatie Parallelschakeling 2063NGQ0571. Kenteq Leermiddelen. copyright Kenteq

-Zoek de eventuele benodigde gegevens op in het tabellenboek. -De moeilijkere opgaven hebben een rood opgavenummer.

Transcriptie:

Hoofdstuk 9 Meerfasige stelsels Doelstellingen 1. Weten waarom meerfasige stelsels gebruikt worden 2. Verband tussen de fase- en lijngrootheden kennen 3. Verschillende types meerfasige netwerken kunnen berekenen 9.1 Wat is een meerfasig stelsel Een meerfasig systeem bestaat uit een stelsel van verschillende wisselspanningen, op dezelfde frequentie, over een hoek met mekaar verschoven. Een meerfasig evenwichtig stelsel is een stelsel van verscheidene wisselspanningen, met gelijke effectieve waarden, gelijke frequenties en gelijke onderlinge faseverschuivingen. In ons geval gaan we vooral werken met driefasige stelsels zoals hieronder afgebeeld. Men kan de drie fasen op verschillend manieren met mekaar verbinden. In het algemeen heeft men onderstaand stelsel waar de kringen afzonderlijk geschakeld zijn. Dit zijn dus enkelfasekringen en men heeft niet echt een meerfasig stelsel. 9.1

9.2 HOOFDSTUK 9. MEERFASIGE STELSELS Men moet dus telkens een heengaande en een terugkerende draad plaatsen om dit netwerk te doen werken. Als men hier echter een meerfasig netwerk van maakt heeft men minder draden nodig want de heengaande van de ene is de terugkerende van de andere. Men heeft dus een dubbel gebruik van de bedrading. Bovendien ligt het rendement van de meerfasige stelsels hoger dan van éénfasige stelsels. Historisch is het meerfasige stelsel gegroeid uit de opstartproblematiek van éénfasige motoren die niet uit zichzelf kunnen opstarten maar met meerfasige systemen was dit probleem opgelost. 9.2 Sterschakeling Als we de figuur goed bekijken zien we dat het mogelijk is om op verschillende manieren de spanningen te definieren. Tussen de lijnen hebben we lijnspanningen: u f1 = u f2 = u f3 Tussen de fasen hebben we fasespanningen: u l1 = u l2 = u l3 Het is duidelijk dat deze types spanningen niet met mekaar overeenkomen. We kunnen echter een verband opstellen tussen deze grootheden via de formules van de willekeurige driehoek want de momentele waarde van de lijnspanning is gelijk aan het verschil van de momentele waarden van de fasespanningen

9.3. DRIEHOEKSSCHAKELING 9.3 over deze lijn. u l1 = u f1 u f2 Ul1 2 = Uf1 2 + Uf2 2 2U f1 U f cos(120) U 2 l = U 2 f (2 + 1) Hieruit volgt dat het verband tussen lijn- en fasespanning in ster is: U l = 3U f De fasestromen en de lijnstromen daarentegen zijn wel hetzelfde dus I f = I l 9.3 Driehoeksschakeling Op de figuur zien we dat nu fase- en lijnspanningen wel hetzelfde zijn echter de stromen verdelen zich in een knooppunt van de driehoek zodat fase- en lijnstromen niet meer overeen komen. Met een zelfde werkwijze komen we tot I l = 3I f en U l = U f 9.4 Vermogens in driefasige netwerken De vermogens kan men berekenen via de fase- of de lijngrootheden. Altijd geldig is P = 3I f U f cos(ϕ)

9.4 HOOFDSTUK 9. MEERFASIGE STELSELS In driehoek krijgen we P = 3U l I l 3 cos(ϕ) = 3U l I l cos(ϕ) In ster krijgen we P = 3 U l 3 I l cos(ϕ) In het algemeen geldt dus altijd P = 3UI cos(ϕ) Voor het schijnbaar en reaktief vermogen kunnen we dezelfde redenering vooropstellen en gelden dezelfde principes als uit de éénfasige netwerken waaruit volgt 9.5 Oefeningen Q = 3UI sin(ϕ) S = 3UI S 2 = P 2 + Q 2 9.5.1 Ster-driehoekschakeling De bronnen staan in ster en de belastingen in driehoek. De bronnen hebben fasespanningen van 144,43V. De belastingen bestaan uit drie weerstanden namelijk R 1 = 25Ω,R 2 = 31, 25Ω en R 3 = 12, 5Ω. Bereken de lijnstromen en fasestromen van de verbruikers. oplossing De drie lijnspanningen zijn U l = 3U f = 3144.43V = 250V De drie fasestromen zijn aldus I fb1 = U l1 R 1 = 250 25 = 10A I fb2 = U l2 R 2 = 250 31, 25 = 8A I fb3 = U l3 R 3 = 250 12, 5 = 20A De drie lijnstromen volgen uit de vektoriele som via de formules van de willekeurige driehoek I l1 = 10 2 + 20 2 + 2.10.20. cos(60) = 26, 46A I l2 = 8 2 + 10 2 + 2.8.10. cos(60) = 15, 62A I l3 = 20 2 + 8 2 + 2.8.20. cos(60) = 24, 98A

9.5. OEFENINGEN 9.5 9.5.2 Driehoek-sterschakeling De bronnen staan in driehoek en de verbruikers in ster. De lijnspanningen zijn 416V. De symmetrische driefasebelasting bestaat uit drie identieke impedanties: Z = 24Ω + j18ω Bepaal de drie lijnstromen. oplossing Z = 24 2 + 18 2 = 30Ω U fb = U l = 416 = 240V 3 3 I l = U fb Z = 240 30 = 8A ϕ = ( 18 ) = 36, 87graden 24 9.5.3 Driehoek-driehoekschakeling De bronnen en de verbruikers staan beide in driehoek.de lijn- en dus ook de fasespanningen zijn gelijk aan 250V. De belasting bestaat uit volgende drie impedanties Z 1 = 25Ω + j20ω, Z 2 = 15Ω j15ω, Z 3 = 20Ω + j30ω. Bereken lijn- en fasestromen. oplossing U l1 = j250v U l2 = 250(cos( 30) + j sin( 30)) = (216, 5 j125)v

9.6 HOOFDSTUK 9. MEERFASIGE STELSELS

9.5. OEFENINGEN 9.7 U l3 = 250(cos( 150) + j sin( 150)) = ( 216.5 j125)v Hieruit halen we de fasestromen in de verbruiker I fb1 = U l1 = j250 j250(25 j20) = Z 1 25 + j20 25 2 + 20 2 I fb2 = U l2 216, 5 j125 (216, 5 j125)(15 + j15) = = 15 j15 15 2 + 15 2 I fb3 = Z 2 216, 5 j125 20 + j30 = ( 216, 5 j125)(20 j30) 20 2 + 30 2 In complexe notatie worden de fasestromen dus I fb1 = 4, 88 + j6, 1A I fb2 = 11, 38 + j3, 05A I fb3 = 6, 22 + j3, 07A De effektieve waarden van deze fasestromen zijn aldus I fb1 = 4, 88 2 + 6, 1 2 = 7, 81A I fb2 = 11, 38 2 + 3, 05 2 = 11, 78A I fb3 = 6, 22 2 + 3, 07 2 = 6, 94A De complexe uitdrukkingen va de drie lijnstromen volgen uit de vektorsom I l1 = I fb1 I fb3 = 4, 88 + j6, 1 + 6, 22 j3, 07 = 11, 1 + j3, 03A I l2 = I fb2 I fb1 = 11, 38 + j3, 05 4, 88 j6, 1 = 6, 5 + j3, 05A I l3 = I fb3 I fb2 = 6, 22 + j3, 07 11, 38 j3, 05 = 17, 6 + j0, 02A De effektieve waarden worden dan I l1 = 11, 1 2 + 3, 03 2 = 11, 51A I l2 = 6, 5 2 + 3, 05 2 = 7, 18A I l3 = 17, 6 2 + 0, 02 2 = 17, 6A

9.8 HOOFDSTUK 9. MEERFASIGE STELSELS 9.5.4 Ster-sterschakeling In dit geval heeft men twee mogelijke schakelingen, namelijk met of zonder nulgeleider. Bij symmetrische belasting is er geen onderscheid maar bij asymmetrische belasting is er wel degelijk een groot onderscheid. In dat geval zal de schakeling met nulgeleider het onevenwicht wegwerken over zijn nulgeleider en is het probleem van asymmetrie opgelost. In het andere geval zonder nulgeleider zal het systeem volledig uit evenwicht getrokken worden en zal een nulpuntsverschuiving plaats vinden aan de verbruikerszijde. Dit wordt afgebeeld op onderstaande tekening. De berekeningen vallen buiten het bestek van de cursus. 9.6 Aansluitingsschema Onderstaande afbeelding geeft weer hoe de klemmen moeten aangesloten worden in het geval van ster of driehoeksschakeling 9.7 Meten van het vermogen 9.7.1 Enkelfasig netwerk Voor het meten van aktief vermogen gebruikt men een wattmeter.men kan ook werken met en volt- en ampéremeter maar dit is iets omslachtiger.

9.7. METEN VAN HET VERMOGEN 9.9 Men kan de wattmeter op twee manieren schakelen doch steeds treedt er een meetfout op. Als men kijkt naar onderstaande figuur stelt men vast dat er twee mogelijke schakelingen zijn. Men schakelt de spanningsspoel aan bronzijde en men meet een aktief vermogen dat iets groter is dan het vermogen opgenomen door de belasting.de stroomspoel van de wattmeter neemt ook wat vermogen op en we moeten dus het gemeten vermogen verminderen met het vermogen dat de stroomspoel opneemt R A IA 2. Als we de tweede schakeling gebruiken hebben we net hetzelfde probleem want nu zal de spanningsspoel vermogen opnemen, R V IV 2 dat dan ook moet afgetrokken worden van de gemeten waarde. 9.7.2 Meerfasig netwerk Als we een evenwichtig systeem moeten opmeten volstaat het één wattmeter te plaatsen op één fase en te vermenigvuldigen met drie. Als we echter een niet evenwichtig systeem moeten opmeten moeten we elke fase opmeten en dus in elk van de drie fasen een wattmeter plaatsen. In elk van deze gevallen moeten we echter een nulleider hebben of er één kunstmatig aanleggen. Een elegantere methode en universeel geldig ook zonder nulleider is de twee wattmeter methode.

9.10 HOOFDSTUK 9. MEERFASIGE STELSELS Hier plaatsen we twee wattmeters in een driefasig systeem en we gebruiken de overblijvende lijn als referentie voor de spanningsspoelen. De momentele waarde van het aktief vermogen is p = u 1 i 1 + u 2 i 2 + u 3 i 3 Uit de relatie volgt dus hebben we i 1 + i 2 + i 3 = 0 i 3 = i 1 i 2 anders gesteld of p = u 1 i 1 + u 2 i 2 u 3 i 1 u 3 i 2 = (u 1 u 3 )i 1 + (u 2 u 3 )i 2 p = u 31 i 1 + u 23 i 2 p = u 13 i 1 + u 23 i 2 De ene wattmeter meet nu het eerste berekende vermogen en de tweede het tweede berekende vermogen. Dus kan met deze methode het totale vermogen gemeten worden.