Thạc Sĩ Nghiên cứu khả năng đo năng lượng điện bằng hệ thu thập dữ liệu 16 kênh DEWE-5000

~ iv ~

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/


MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN . i
LỜI CẢM ƠN . iii
MỞ ĐẦU . 1
1. Lý do chọn đề tài . 1
2. Mục tiêu của nghiên cứu: . 1
3. Đối tượng nghiên cứu 2
4. Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn của đề tài 2
5. Nội dung thực hiện 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐO NĂNG LƯỢNG ĐIỆN 3
1.1. Khái niệm chung về đo năng lượng điện . 3
1.2. Đo năng lượng điện bằng công tơ cảm ứng một pha . 3
1.3. Đo năng lượng điện bằng công tơ điện tử 7
CHƯƠNG 2HỆ THU THẬP DỮ LIỆU DEWE-5000 . 15
2.1. Giới thiệu sơ lược về hãng DEWETRON 15
2.2. Thiết bị DEWE – 5000 PC tại TT thí nghiệm- ĐHKT Công nghiệp TN . 17
2.2.1. Khái quát chung 17
2.2.2. Các thông số kỹ thuật của hệ thống 19
2.2.4 Các cổng kết nối . 20
2.2.5. Tổng quan về các loại module DAQ . 21
2.2.6. Giao diện thông minh 28
2.2.7. Kết nối nguồn cung cấp . 29
2.2.8. Phần mềm DEWE (DEWESoft) 36
2.2.9. Khe cắm 16 kênh DEWE-MOTHERBOARD DAQ-MOTH-16-DE-x 36
2.2.10. Khe cắm 16 kênh DEWE-MOTHERBOARD DAQ-MOTH-16-NI-x-U 38
2.3.Cách tạo hàm thời gian trên DEWE-5000 . 39
2.4. Xử lý tín hiệu 40
2.5. Các bước thực hiện: 41 ~ v ~

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/


2.6. Hướng dẫn an toàn 41
CHƯƠNG 3SỬ DỤNG HỆ THỐNG DEWE - 5000ĐO NĂNG LƯỢNG ĐIỆN . 45
3.1. Chức năng đo công suất một pha của DEWESoft 45
3.2. Cài đặt kênh đo . 47
3.3. Phép đo công suất một số thiết bị điện . 50
3.4. Cảm biến hiệu chỉnh. 54
3.5. Đo năng lượng một pha và 3 pha 59
3.5.1. Đo năng lượng một pha. 59
3.5.2. Đo năng lượng ba pha. 60
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI . 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 66

~ vi ~

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/


DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Cấu tạo của công tơ cảm ứng một pha 3
Hình 1.2 Đồ thị véc tơ . 4
Hình 1.3. Sơ đồ cấu trúc công tơ điện tử analog . 8
Hình 1.4. Sơ đồ cấu trúc công tơ điện tử số 11
Hình1.5. Sơ đồ nguyên lý đo năng lượng tác dụng . 12
Hình 1.6. Chu kỳ tích lũy năng lượng của ADE 7753 13
Hình 2.1. Các lĩnh vực ứng dụng của DEWETRON 15
Hình 2.2. Tính năng, tác dụng của thiết bị hãng DEWETRON 16
Hình 2.3. Các quá trình kiểm tra chất lượng . 17
Hình 2.4. Mô hình DEWE-5000 PC 18
Hình 2.5. Kích thước của DEWE-5000 20
Hình 2.6. Sơ đồ kết nối của DEWE-5000 . 20
Hình 2.7. K nguồn và công tắc nguồn cung cấp cho thiết bị 30
Hình 2.8. Chân nối đất và nguồn cung cấp DC . 31
Hình 2.9. Nguồn kết nối 2 chân LEMO EGJ.2B.302 . 32
Hình 2.10. DEWE – 5000 với chức năng PS-BAT và nguồn ngoài . 34
Hình 2.11: Bộ điều khiển pin thông minh . 34
Hình 2.12. Bộ pin nguồn ngoài . 35
Hình 2.13: một giao diện phần mềm DEWE Soft . 36
Hình 2.14. Khe cắm 16 kênh DEWE-MOTHERBOARD DAQ-MOTH-16-DE-x 37
Hình 2.15.Khe cắm 16 kênh DEWE-MOTHERBOARD DAQ-MOTH-16-NI-x-U 38
Hình 2.16. Cách tạo hàm thời gian trên DEWE – 5000 39
Hình 2.17. Sơ đồ khối xử lý tín hiệu . 40
Hình 3.1. Giao diện đo công suất 45
Hình 3.2. Khả năng phân tích phổ tần và xác định biên độ của các sóng hài . 46
Hình 3.3. Thực nghiệm đo công suất sử dụng DEWE - 5000 47
Hình 3.4. Cài đặt kênh dòng điện và điện áp 48 ~ vii ~

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/


Hình 3.5. Đo công suất của DEWE – 5000 48
Hình 3.6. Cài đặt các thông số cho kênh dòng 49
Hình 3.7. Các đặt các thông số khác của đo công suất . 50
Hình 3.8. Giao diện tổng quan khi sử dụng tải máy sấy tóc hoạt động với một nửa
công suất 51
Hình 3.9. Giao diện tổng quan khi sử dụng tải máy sấy tóc hoạt động đủ CS . 52
Hình 3.10. Giao diện tổng quan khi sử dụng tải bóng đèn 11W . 53
Hình 3. 11. Giao diện tổng quan khi sử dụng tải bóng đèn 40W 54
Hình 3.12. Lực chọn cảm biến và các thông số của cảm biến 55
Hình 3.13. Sự thay đổi về góc pha khi có cảm biến . 56
Hình 3.14. Cài đặt các thông số của cảm biến 57
Hình 3.15 . Hình ảnh tổng quan khi có cảm biến 58
Hình 3.16. Sơ đồ nguyên lý đo năng lượng tác dụng bằng DEWE- 5000 59
Hình 3.17. Đo năng lượng một pha của DEWE - 5000 60
Hình 4.18. Cài đặt các kênh dòng, kênh áp 3 pha . 61
Hình 3.19. Sơ đồ đo công suất 3 pha của DEWE – 5000 . 61
Hình 3.20. Đo năng lượng 3 pha của DEWE – 5000 62
Hình 3.21. Sơ đồ các khối khi năng lượng 3 pha 63
Hình 3.22. Hình ảnh sơ đồ đấu nối thiết bị đo năng lượng 3 pha tại TTTN 64
~ viii ~

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DSP Digital Signal Processing
CPU Central Processing Unit
µP Microprocessor
ADE Analog Devices Energy
PLC Power Line Communication
GPS Global Positioning System
ARINC Aeronautical Radio Incorporation
SISO Single input Single output
PF Hệ số công suất
Ccx Cấp chính xác
LP Lọc thông thấp
HP Lọc thông cao
IOS Cách ly
OP Bảo vệ quá áp
BW Băng thông
LP Low pass
HP High pass

~ 1 ~

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong các loại năng lượng mà con người biết đến và đang sử dụng chúng thì năng
lượng điện là một trong những năng lượng được được sử dụng phổ biến và tiện lợi
nhất. Tất cả trong các lĩnh vực của đời sống con người hiện nay đều thấy sự góp mặt
của điện năng. Kết quả hiển thị trên công tơ đo năng lượng điện được dùng để thanh
toán trong các hợp đồng mua bán điện.Việc sử dụng các công tơ có độ chính xác cao là
yêu cấu thích đáng và cấp thiết cho cả bên có điện bán và bên mua điện.
Tuỳ thuộc vào phạm vi, lĩnh vực sử dụng điện mà người ta sử dụng loại công
tơ cho phù hợp như công tơ một pha. ba pha, trực tiếp, gián tiếp, vô công, hữu công,
một biểu giá, nhiều biểu giá .v.v .
Công tơ kỹ thuật số(công tơ điện tử) bắt đầu xuất hiện từ những năm 1970 với
rất nhiều tính năng ưu việt như: Có khả năng tạo ra sản phẩm nhỏ gọn, nhiều dải đo;
nâng cao độ chính xác và tin cậy; đo được nhiều đại lượng khác nhau; có thể thu
thập dữ liệu, lập trình cho công tơ từ xa; có thể đo được cả 4 góc ¼ nên ngày nay
việc sử dụng công tơ kỹ thuật số đã và đang được ứng dụng để dần thay thế công tơ
điện cơ.
Qua quá trình nghiên cứu hệ thu thập dữ liệu 16 kênh tôi thấy khả năng đo
năng lượng điện rất chính xác chính vì vậy, để đáp ứng thêm các yêu cầu về đo điện
năng chính các hơn nữa tôi quyết định nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu khả năng
đo năng lượng điện bằng hệ thu thập dữ liệu 16 kênh Dewe – 5000”, nhằm đưa
ra phương pháp đo năng lượng điện sử dụng hệ thu thập dữ liệu đo lường 16 kênh
Dewe - 5000 do Áo chế tạo; đây là thiết bị hiện đại, có độ chính xác và khả năng
lưu động cao và còn có thể phát triển hơn nữa trong việc kiểm định công tơ đo năng
lượng điện.
2. Mục tiêu của nghiên cứu:
Mục tiêu chung:
Đề tài này, đặt mục tiêu chính là nghiên cứu khả năng đo năng lượng điện bằng
hệ thu thập dữ liệu 16 kênh Dewe - 5000, từ đó áp dụng trên thiết bị thực tế tại Phòng ~ 2 ~

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/


thí nghiệm Cơ khí – Vật liệu – Động lực – Xây dựng và Phòng thí nghiệm Điện – Điện
tử thuộc Trung tâm thí nghiệm - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp.
Các mục tiêu cụ thể là:
* Về mặt lý thuyết
- Nghiên cứu tổng quan về đo năng lượng điện
- Nghiên cứu về quy trình đo năng lượng
- Nghiên cứu các chức năng của hệ thu thập dữ liệu đo lường Dewe – 5000
* Về mặt thực tế
- Sử dụng hệ thu thập dữ liệu đo lường Dewe - 5000 tại Trung tâm thí nghiệm -
Trường Đại học KTCN để đo năng lượng điện
3. Đối tượng nghiên cứu
- Đề tài sử dụng hệ thu thập dữ liệu đo lường Dewe - 5000 tại phòng thí nghiệm Cơ
khí - Kỹ thuật vật liệu - Động lực- Xây dựng, mô hình bàn kiểm định công tơ một
pha 6 vị trí KEND -XDB35S, và một số sensor, thiết bị biến đổi trung gian . tại
phòng thí nghiệm Điện - Điện tử thuộc Trung tâm thí nghiệm.
- Nghiên cứu quá trình thu thập dữ liệu và điều khiển trên công tơ kỹ thuật số
đang được sử dụng trên thị trường.
4. Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Việc đo năng lượng điện tuy có nhiều các thiết bị đã được sử dụng, tuy nhiên để
đo một các chính xác và mô phỏng được thì không phải thiết bị nào cũng thực hiện được,
nên việc sử dụng hệ thu thập dự liệu 16 kênh để đo năng lượng có ý nghĩa thiết thực
trong khoa học kỹ thuật điện, có thể áp dụng và thực tiễn.
5. Nội dung thực hiện
Chương 1: Tổng quan về đo năng lượng điện
Chương 2: Nghiên cứu các chức năng của hệ thu thập dữ liệu đo lường Dewe – 5000
Chương 3: Thực nghiệm trên mô hình DEWE 5000 tại Trung tâm thí nghiệm –
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp để đo năng lượng điện