EEE292 Electrical Engineering Laboratory

เสนอ

อาจารย์ ธวัชชัย ชยาวนิช

จัดทำโดย

นายณพธนพล ธิพึง 52210614

นายณภัทร พงศ์พฤกษธาตุ 52210616

นางสาวพิชชารัตน์ มั่นพรรษา 52210677

นักศึกษาภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า ชั้นปีที่ 2

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

การทดลองที่ 9

การทดลองที่ 9

Three Phase Power : Instrument and Measurement

วัตถุประสงค์

- เพื่อศึกษาวิธีการวัดแบบ three phase กับวิธีวัดแบบ two watt method

- ศึกษาความจำเป็นของสายนิวตรอน

อุปกรณ์ประกอบการทดลอง

1. ชุดโหลดหลอดไฟ 36 ดวง 1 ชุด
2. Watt meter type 2042 1 ตัว
3. Power Factor meter type 2039 1 ตัว
4. Amp meter 1 ตัว
5. Variac (หม้อแปลงปรับค่าได้) 3 phase 1 ตัว
6. Junction block 1 ตัว
7. Circuit Breaker 1 ตัว

ทฤษฎี

แรงดันไฟฟ้าไม่สมดุล (Unbalance Voltage) คือปรากฏการณ์ที่แรงดันไฟฟ้าทั้ง 3 เฟสมีค่าไม่เท่ากันโดยมีค่า Negative Sequence เกิดขึ้นในระบบ ทำให้ค่าขนาดของแรงดันไฟฟ้าหรือมุมทางไฟฟ้าไม่เท่ากันทั้ง 3 เฟส ซึ่งจะถูกวัดออกมาในรูปแบบร้อยละของอัตราส่วนระหว่าง Negative Sequence ต่อ Positive Sequence หรือร้อยละของอัตราส่วนระหว่างค่าเบี่ยงเบนสูงสุดจากค่าเฉลี่ยของแรงดัน ไฟฟ้าทั้ง 3 เฟส (Vavr) ต่อค่าเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้าทั้ง 3 เฟส (|V V avr|max/Vavr : เมื่อ V avr เท่ากับ ((Va +Vb+V c)/3) ซึ่งสาเหตุของแรงดันไฟฟ้าไม่สมดุลเกิดจากการใช้ไฟฟ้าของลูกค้าไม่สมดุลกันทั้ง 3 เฟสหรือการจัดวางสายไฟฟ้าไม่สมดุลเป็นระยะทางยาวดังนั้นค่าแรงดันไฟฟ้าที่ไม่สมดุลนี้จะส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์ดังนี้

- เกิดกระแสไหลในสาย Neutral

- พลังงานไฟฟ้าสูญเสีย (Power Loss)

- ทำให้อายุการใช้งานของอุปกรณ์ไฟฟ้าสั้นลง

- ทำให้ความสามารถในการใช้พลังงานจากหม้อแปลงไฟฟ้าลดลง

- ทำให้ Circuit Breaker ปลดวงจร

- ทำให้ Drive ชำรุดเสียหาย

การทดลอง

ต่อวงจร 3 เฟส แบบ 3 สาย (ไม่มีสายนิวตรอน) แล้วเปิดหลอดไฟ ทำการวัดแรงดันและกระแสด้วยเครื่อง ture RMS เปรียบเทียบทีละเฟส จะได้ผลดังนี้

วัดโดยให้หลัก two watt method จะได้ผลดังนี้

สรุปผลการทดลอง

จากทฤษฎี จะได้ v =220 V แต่ในการทดลอง เมื่อแต่และเฟสเปิดโหลดไม่เท่ากัน ก็จะทำให้แรงดันไฟฟ้าแต่ละเฟสไม่เท่ากันด้วย ถ้าโหลดมีแรงดันสูงเกิน 220 V จะทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าพังหรือเสียหายได้ เพราะฉะนั้นจะควรติดตั้งสายนิวตรอนเพื่อดรอปแรงดันไม่ให้สูงเกินไป และป้องกันการเสียหายของเครื่องใช้ไฟฟ้า

การทดลองที่ 8

การทดลองที่ 8

Clamp Characteristic in Power Measurement

วัตถุประสงค์

- เพื่อสังเกตการใช้ current probe กับ oscilloscope

- เพื่อสังเกตการใช้ไฟฟ้าและการสร้าง harmonic ของอุปกรณ์

อุปกรณ์ประกอบการทดลอง

1.) หลอดไฟนีออน 3 หลอด

2.) Oscilloscope OX 6062-M 1 ตัว

3.) kWh meter DD 28 1 ตัว

4.) Watt meter C.A 405 1 ตัว

5.) Clamp meter AC/DC MA CURRENT PROB 1 ตัว

6.) Clamp meter MN 13-EL CURRENT CLAMP 1 ตัว

7.) Clamp meter GENERAL ELECTRIC 1 ตัว

8.) Clamp meter AMPROBE 1 ตัว

9.) Power meter NANOVIP 1 ตัว

10.) Multifunction meter MC 740 1 ตัว

11.) Junction Box 1 ตัว

12.) แผงทดลองวงจรไฟฟ้า 1 ชุด

ทฤษฎี

ฮาร์มอนิก (Harmonic) - ส่วนประกอบในรูปสัญญาณคลื่นไซน์(Sine Wave) ของสัญญาณหรือปริมาณเป็นคาบใดๆ ซึ่งมีความถี่เป็นจำนวนเต็มเท่าของความถี่หลักมูล(Fundamental Frequency) ตัวอย่างเช่นส่วนประกอบที่มีความถี่เป็น 2 เท่าของความถี่หลักมูลจะเรียกว่า ฮาร์มอนิกที่ 2 (Second Harmonic)

ความเพี้ยนฮาร์มอนิก (Harmonic Distortion) - การเปลี่ยนแปลงของรูปคลื่นทางไฟฟ้า(Power

Waveform)ไปจากรูปสัญญาณคลื่นไซน์(Sine Wave) โดยเกิดจากการรวมกันของค่าความถี่หลักมูล

(Fundamental) และฮาร์มอนิกอื่นๆเข้าด้วยกัน

ค่าความเพี้ยนฮาร์มอนิกรวม (Total Harmonic Distortion ,THD ) - คืออัตราส่วนระหว่างค่ารากที่สองของผลบวกกำ ลังสอง (Root-Sum-Square) ของค่า RMS ของส่วนประกอบฮาร์มอนิก(Harmonic

Component) กับค่า RMS ของส่วนประกอบความถี่หลักมูล(Fundamental Component) เทียบเป็นร้อยละ

ดังแสดงในสมการ (1) และ (2)

การทดลอง

ต่อเครื่องมือวัดเข้ากับอุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละอย่างดังรูป

ทดลองเปิดไฟทีละชนิด สังเกตผลที่ปรากฏบนเครื่องมือวัด บันทึกผลและเปรียบเทียบผลที่ได้

1. เปิดหลอดไส้ จะได้ผลดังนี้

วัดด้วยเครื่อง mutifuction meter ; P( active power ) = 99.71 W , Q( reactive power ) = 5.81 Var ,

S(apparent power ) = 99.88 VA

วัดด้วยเครื่อง nanovip power meter ; V = 223 volt , I = 2.24 A , p = 498 W , PF = 1.00

วัดด้วย Junction Box ; Vrms = 225.8 V , V(THD) = 1.6 % , V (CF) = 1.38

Irms = 2.2 A , I(THD) = 1.7 % , I (CF) = 1.39

กราฟที่ได้

2. เปิดหลอดตะเกียบ จะได้ผลดังนี้

วัดด้วยเครื่อง mutifuction meter ; P( active power ) = 19.604 W , Q( reactive power ) = 24.392 Var ,

S(apparent power ) = 31.290 VA

วัดด้วยเครื่อง nanovip power meter ; V = 227 volt , I = 716 mA , p = 95.1 W , PF = 0.602

วัดด้วย Junction Box ; Vrms = 228 V , V(THD) = 1.6 % , V (CF) = 1.38

Irms = 0.7 A , I(THD) = 117.4 % , I (CF) = 3.05

กราฟที่ได้

3. เปิดหลอดฟลูออเรสเซนต์ (หลอดเล็ก) จะได้ผลดังนี้

วัดด้วยเครื่อง mutifuction meter ; P( active power ) = 30.59 W , Q( reactive power ) = 43.73 Var ,

S(apparent power ) = 53.37 VA

วัดด้วยเครื่อง nanovip power meter ; V = 227 volt , I = 1.35 A , p = 172 W , PF = -0.56

วัดด้วย Junction Box ; Vrms = 228.1 V , V(THD) = 1.6 % , V (CF) = 1.38

Irms = 1.2 A , I(THD) = 123.9 % , I (CF) = 3.44

กราฟที่ได้

4. เปิดหลอดฟลูออเรสเซนต์ (หลอดใหญ่) จะได้ผลดังนี้

วัดด้วยเครื่อง mutifuction meter ; P( active power ) = 31.71 W , Q( reactive power ) = 46.38 Var ,

S(apparent power ) = 56.19 VA

วัดด้วยเครื่อง nanovip power meter ; V = 225 volt , I = 1.31 A , p = 172 W , PF = -0.58

วัดด้วย Junction Box ; Vrms = 225.8 V , V(THD) = 1.6 % , V (CF) = 1.38

Irms = 2.2 A , I(THD) = 1.7 % , I (CF) = 1.39

กราฟที่ได้

5. เปิดหลอดฟลูออเรสเซนต์ (บัลลาสต์อิเล็กโทรนิกส์) จะได้ผลดังนี้

วัดด้วยเครื่อง mutifuction meter ; P( active power ) = 26.8 W , Q( reactive power ) = 82.87 Var ,

S(apparent power ) = 87.10 VA

วัดด้วยเครื่อง nanovip power meter ; V = 223 volt , I = 1.85 A , p = 133 W , PF = 0.32

วัดด้วย Junction Box ; Vrms = 222.1 V , V(THD) = 1.8 % , V (CF) = 1.38

Irms = 1.8 A , I(THD) = 5.6 % , I (CF) = 1.50

กราฟที่ได้

สรุปผลการทดลอง

1. ฮาร์มอนิกเกิดจากโหลดที่มีคุณสมบัติไม่เป็นเชิงเส้น คือโหลดที่ได้รับแรงดันไฟฟ้าในรูปคลื่นไซน์ แต่มีการดึงกระแสที่มีรูปคลื่นเพี้ยนไปจากรูปคลื่นไซน์ เมื่อวิเคราะห์โดยใช้ Fourier Series จะสามารถแยกรูปคลื่นกระแสที่ผิดเพี้ยนไปออกไปเป็นส่วนประกอบความถี่หลักมูล และฮาร์มอนิกต่างๆ จากการทดลองพบว่า หลอดไส้ มี % THD ต่ำกว่าหลอดชนิดอื่น แสดงว่าคลื่นมีความใกล้เคียงคลื่น sine มาก

จากการทดลองพบว่า หลอด T5 มีค่า PF ใกล้ 1 มากๆ และ %THD ต่ำพอๆกับหลอดไส้ แต่ให้แสงสว่างมากกว่าหลอดไส้ เป็นเพราะว่าหลอด T5 ได้รับการปรับปรุงคุณภาพมาแล้ว

2. โดยปกติเราจะไม่สามารถต่อออสซิลโลสโคปวัดกระแสได้โดยตรง เรา ต้องต่อตัวต้านทานที่มีค่าน้อยมากๆ เพื่อวัดแรงดันแล้วคำนวณหากระแส แต่ถ้ามี Current Probe เราจะสามารถวัดกระแสด้วยออสซิลโลสโคปได้เลย เพราะ Current Probe จะเปลี่ยนกระแสที่ตัว Probe เป็นรูปของแรงดันแสดงผลออกมาทางออสซิลโลสโคป