Embedded Files
Doelstelling
Doelstelling
Het verschil begrijpen tussen "Actief" en "Schijnbaar" vermogen.
Gegevens
Gegevens
Wattmeter, Voltmeter, Ampèremeter, TL lamp met inductieve ballast.
Opdracht
Opdracht
Bouw de schakeling volgens het volgende schema:
Meet de volgende waardes:
Vermogen P = …………..
Spanning Uac = …………..
Stroom Iac = …………...
Bereken het vermogen U*I: ..................
Werking TL lamp
Werking TL lamp
Deze lampen zijn glazen buizen van ongeveer 38 mm diameter, van verschillende lengten en gevuld met lage druk kwikdamp, die licht afgeven als er stroom doorvloeit.
Deze lampen eisen bij het aansteken een spanning die hoger is dan die van het net.
Wanneer zij aangestoken zijn, kunnen zij verder werken met een lagere spanning.
T is de eigenlijke buislamp met haar twee elektroden A.
S1 is de schakelaar voor de aansteking.
L is een spoel met een zware gebladerde ijzeren kern, de stabilisator of ballast genoemd.
Zij heeft een grote inductantie (schijnbare wisselstroomweerstand).
Om de TL-lamp aan te steken is er een aanzetter S nodig die men ook de starter noemt.
Deze starter bevat een klein glazen buisje G gevuld met neon en waarin zich een vaste elektrode M en een gebogen bimetalen lamel P bevinden.
Bij gewone temperatuur raken zij elkaar niet aan.
Als men de schakelaar S1 sluit, ontspringt er een ontlading tussen M en P.
Er vloeit een stroom door de ballast L, de lampelektroden A en de starter S. De starter wordt door de ontlading geleidelijk verwarmd.
De bimetalen lamel P ontrolt en komt in aanraking met M.De nu sterkere stroom vloeit steeds verder door de spoel en verhit de elektroden A.
De starter zelf, waar nu geen lichtboog meer is, koelt af en op zeker ogenblik wordt het contact tussen M en P onderbroken.
Dit wekt in de spoel L een grote inductiespanning op die, bij de aangelegde spanning opgeteld, de kwikdamp geleidend maakt in de TL-lamp T.
Nu vloeit langs deze weg een stroom.Omdat de spoel L en de TL-lamp T in serie staan vermindert de brandspanning tussen de elektroden A en eveneens tussen M en P (parallel met de elektroden A).
Deze spanning is nu te laag om nog ontlading in de starter te verwekken.De kleine condensator C dient voor ontstoring en om vonkvorming tussen M en P te vermijden.
Besluit
Besluit
Vermogen van een TL lamp
Wanneer we het actief vermogen meten met een wattmeter en het schijnbaar vermogen berekenen met de volt-ampère methode bij een inductieve belasting, zoals een TL lamp met ballast, zien we dat deze verschillen.
Dit is het gevolg van de fasedraaiing tussen spanning en stroom bij een inductieve belasting.
Vaststelling
Vaststelling
Wanneer we nu dezelfde berekening maken als bij de gloeilamp, zien we dat de formule P = U x I niet meer opgaat.
Dit komt doordat er een faseverschuiving is tussen spanning en stroom vanwege de inductieve belasting (spoel in de keten).
De wattmeter duidt steeds het werkelijk of "actief" vermogen aan.
Voor wisselstroom is dit vermogen, rekening houdend met inductieve belastingen:
Uitleg:
Uitleg:
Als de spanning en de stroom niet gelijktijdig hun maximale waarde of nulwaarde bereiken, dan is er sprake van faseverschuiving.
De stroom en de spanning zijn dan in fase verschoven.
De stroom zal naijlen tov de spanning wanneer de belasting inductief is (omwille van spoelen in de belasting).
De stroom zal voorijlen op de spanning wanneer de belasting capacitief is (condensatoren).
Deze faseverschuiving drukken we uit in een aantal graden, immers 1 volledige periode van een wisselspanning is 360 graden.
Het aantal graden faseverschuiving duiden we aan met het symbool φ.
Hoe groter de inductieve belasting, hoe groter de faseverschuiving .
In de praktijk maken we gebruik van de cosinus van de hoek, nl cosφ, wat een getal is tussen 0 en 1.
Actief vermogen
Actief vermogen
Bij een volledig resistieve(P) belasting bekomen we een faseverschuiving van 0 graden, waardoor cos φ = 1.
Dus P=U . I .1 = U . I.
Het actief vermogen wordt in "Watt" uitgedrukt.
Reactief vermogen
Reactief vermogen
Bij een volledig inductieve(Pr) belasting bekomen we de maximale fasehoek van 90 graden, waarbij we dan een cos φ van 0 hebben.
Het actief vermogen is dan 0 Watt. In een "reactantie" wordt geen actief vermogen omgezet.
Het reactief vermogen wordt in "Var" uitgedrukt.
Schijnbaar vermogen
Schijnbaar vermogen
Voor het schijnbaar vermogen wordt geen rekening gehouden met cos φ, wat dus neer komt op Ps=U . I.
Het schijnbaar vermogen wordt uitgedrukt in "Volt-Ampère".
Info
Info
Een belasting die een bepaald vermogen vraagt, zal dit vermogen ook nog proberen op te nemen wanneer de faseverschuiving toeneemt (vb meer motoren bijplaatsen).
Om dit te compenseren zal de stroom automatisch toenemen voor eenzelfde belasting, omdat de fasehoek groter wordt (cosφ daalt).
Dus wordt er uit het net meer stroom gehaald voor eenzelfde belasting.
Het vermogen wat hiermee gepaard gaat is het "schijnbaar vermogen", wat uitgedrukt wordt in "Volt-Ampère".
Dit vermogen is steeds groter dan het benodigde actieve vermogen, indien de cosφ verschilt van 1.
Energiemaatschappijen leggen hierdoor boetes op wanneer de cosφ waarde daalt onder een bepaalde waarde (0.85).
Vooral in bedrijven waar veel inductieve belastingen voorkomen (veel motoren), zal hiermee rekening moeten gehouden worden.
De oplossing voor dit probleem is het plaatsen van een condensatorbatterij over het net aan de hoofdverdeelkast.
Deze kast heeft een cosφ meter die een hoeveelheid condensatoren (Xc) zal inschakelen om de totale cosφ terug te brengen naar een aanvaardbare waarde.
Een voorbeeld van een grote condensatorbatterij zie je op volgende foto:
Op kleinere schaal kan men deze compensatie ook terugvinden in TL-lampen, waar een condensator wordt ingebouwd om de faseverschuiving te compenseren.
Als men deze condensator zou verwijderen zou dit niet te merken zijn aan de lamp, maar wel aan de stroom die zal verhogen om het totale vermogen te behouden.
Page updated
Report abuse