Lab 5

การทดลองที่ 5

Instrument Transformer and Power Measurement

อุปกรณ์ประกอบการทดลอง

1.) Power Meter NANOVIP ELCONTROL ENERGY  1 เครื่อง

2.) Ammeter AC JIS C1102 YOKOGAWA  2 เครื่อง

3.) Voltmeter AC MODLE SK-5000B ACC 2%  2 เครื่อง

4.) Wattmeter AC+DC JIS C1102 YOKOGAWA  1 เครื่อง

5.) Transformer 440VA  1 เครื่อง

6.) Current Transformer GWA 110  1 เครื่อง

7.) Junction Box  1 กล่อง

8.) ชุดโหลดหลอดไฟ 8 ดวง  1 ชุด

วัตถุประสงค์

·       เพื่อให้นักศึกษาสามารถสังเกตความถูกต้องของการวัดทั้งโดยตรงและโดยอ้อม

·       เพื่อให้นักศึกษาสังเกตความถูกต้องของกระแสและแรงดันที่ต้องผ่าน CT และ PT

ทฤษฎี

หม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้กับเครื่องวัด (Instrument Transformer)

ในระบบที่มีแรงดันสูงมาก (High Voltage System) จะนำเครื่องวัดมาวัดปริมาณไฟฟ้าโดยตรงไม่ได้ เนื่องจากย่านการวัดของเครื่องวัดมีขอบเขตจำกัด   ดังนั้นจึงต้องมีอุปกรณ์ที่ใช้ร่วมกับเครื่องมือวัดนั้น ๆเสียก่อน อุปกรณ์ ดังกล่าวเรียกว่า หม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้กับเครื่องวัด ซึ่งช่วยป้องกันความเสียหายแก่เครื่องวัดและป้องกันอันตรายแก้ผู้ใช้เครื่อง วัดหม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้กับเครื่องวัดแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้า และหม้อแปลงกระแสไฟฟ้า

1. หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้า (Potential Transformer; P.T.)

หม้อแปลงไฟฟ้า มีหลักการทำงานเหมือนกับหม้อแปลงกำลังไฟฟ้า (Power Transformer) ทั่วไป ทำหน้าที่ แปลงแรงดันไฟฟ้าที่ต่อคร่อมกับขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้าให้ต่ำลง เพื่อให้เหมาะสมกับย่านการวัดของโวลต์มิเตอร์

สมการพื้นฐานที่แสดงอัตราส่วนของ P.T. เป็นดังนี้

เมื่อ   

a₁     =     อัตราส่วนของ P.T.                                 

V₁    =   แรงดันไฟฟ้าของขดลวดปฐมภูมิ        V₂    =   แรงดันไฟฟ้าของขดลวดทุติยภูมิ        

N₁    =    จำนวนรอบของขดลวดปฐมภูมิ         N₂    =    จำนวนรอบของขดลวดทุติยภูมิ

2. หม้อแปลงกระแสไฟฟ้า (Curent Transformer; C.T.)

หม้อแปลงกระแสไฟฟ้า จะได้รับการออกแบบสำหรับต่ออนุกรมกับสาย ที่มีกระแสไฟฟ้าสูง  (High Current) ทำหน้าที่แปลงกระแสไฟฟ้าให้ต่ำลง เพื่อให้เหมาะสมกับย่านการวัดของแอมมิเตอร์ และวัตต์มิเตอร์

รูป  แสดงลักษณะของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้า C.T.

สมการพื้นฐานที่แสดงอัตราส่วนของ C.T. คือ

เมื่อ

a₂    =     อัตราส่วนของ C.T.                                  

I₁     =     กระแสไฟฟ้าของขดลวดปฐมภูมิ       I₂     =   กระแสไฟฟ้าของขดลวดทุติยภูมิ       

N₁    =    จำนวนรอบของขดลวดปฐมภูมิ         N₂    =    จำนวนรอบของขดลวดทุติยภูมิ

 

ตัวอย่าง  จงหากระแสไฟฟ้า, แรงดันไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้าของโหลด ที่ทำให้เครื่องวัดอ่านค่าได้ดังรูป

    กระแสของโหลด            =             ค่าที่อ่านได้จากแอมมิเตอร์ X อัตราส่วนของ C.T.

                                                                     

    แรงดันของโหลด          =             ค่าที่อ่านได้จากโวลต์มิเตอร์ X อัตราส่วนของ P.T.

                                                     

     กำลังของโหลด            =             ค่าที่อ่านได้จากวัตต์มิเตอร์ X อัตราส่วน C.T. X อัตราส่วน P.T

                                                                             

                                              =             105 kW

การทดลอง
 1. ทำการทดลองโดยใช้มิเตอร์วัดแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า กำลังไฟฟ้า สำหรับโหลดแบบต่างๆ

จากการวัดแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และกำลังไฟฟ้า โดยการวัดโดยตรงและวัดโดยอ้อมผ่าน หม้อแปลงแรงดัน P.T (2/1) และหม้อแปลงกระแส C.T (2/1) พบว่ามีความผิดพลาดดังตารางต่อไปนี้



วัดแรงดันไฟฟ้า

วัดกระแสไฟฟ้า

วัดกำลังไฟฟ้า

2. วัดระดับแรงดัน และระดับกระแสในวงจรทั้งฝั่งปฐมภูมิและทุติยภูมิของหม้อแปลงแรงดันและหม้อแปลงกระแส จะได้ว่าอัตราส่วนการแปลง (Ratio) ของหม้อแปลงทั้ง 2 ชนิดที่ใช้ในการทดลองเป็นไปดังตารางต่อไปนี้

หม้อแปลงแรงดัน (P.T)

หม้อแปลงกระแส (C.T)

สรุปผลการทดลอง

                1. การวัดโดยอ้อมนั้นมีความคลาดเคลื่อนในระดับหนึ่ง ซึ่งอาจเกิดจากความผิดพลาดหม้อแปลงแรงดัน (P.T) และหม้อแปลงกระแส (C.T) ที่ใช้แปลงระดับแรงดันและระดับกระแสที่ต้องการวัดลงมา เพื่อทำการวัดโดยอ้อมนั้น ไม่สามารถแปลงระดับแรงดันและระดับกระแสลงมาได้ตามที่ระบุไว้ในฉลาก (2/1) ได้อย่างแม่นยำ และเกิดจากความคลาดเคลื่อนในการอ่านค่าจากมิเตอร์แบบเข็มชี้ที่ใช้ในการทดลอง

2. หม้อแปลงแรงดัน (P.T) ที่ใช้ในการทดลองมี Ratio ของการแปลงแรงดันเป็น 2.2/1 พบว่าไม่ตรงกับที่ระบุไว้ว่า 2/1 โดยคิดความผิดพลาดได้เท่ากับ 10%

3. หม้อแปลงกระแส (C.T) ที่ใช้ในการทดลองมี Ratio ของการแปลงกระแสเป็น 2.05/1 พบว่าไม่ตรงกับที่ระบุไว้ว่า 2/1 โดยคิดความผิดพลาดได้เท่ากับ 2.5%