8.2. Вимірювання потужності в колах змінного струму

8.2.1. Вимірювання активної потужності в однофазному колі змінного

струму

Значення активної потужності в однофазному колі змінного струму визначають за формулою

P = U ■ І ■ cosj, (8.7)

де U - напруга навантаження; І - струм навантаження; ф - фазовий зсув між напругою й струмом.

З формули зрозуміло, що потужність навантаження можна визначити непрямим методом, якщо включити три прилади: вольтметр, амперметр і фазометр. Однак у цьому випадку не можна розраховувати на значну точність вимірювань. Тому для вимірювань активної потужності в колах змінного струму використовують ватметри електродинамічної системи. У випадку грубих вимірювань бути використані феродинамічні ватметри.

Якщо напруга в колі менша межі вимірювань ватметра за напругою, струм навантаження менший припустимого струму приладу, то схема включення ватметра в коло змінного струму аналогічна схемі включення ватметра в коло постійного струму (див. рис. 8.2). Щоб забезпечити правильне відхилення стрілки приладу від нуля, початки обмоток на панелі ватметра позначені крапкою або зірочкою. Затискачі, позначені таким чином, називаються генераторними, тому що їх підключають до джерела енергії.

Якщо струм навантаження більший 10-20 А, то струмову котушку ватметра включають через вимірювальний трансформатор струму.

Для вимірювань потужності в колах змінного струму з низьким коефіцієнтом потужності застосовують спеціальні низькосинусні ватметри. На їх шкалі зазначено, для яких cos$> вони призначені.

При вимірювані потужності у високовольтному колі змінного струму використовують вимірювальні трансформатори струму і напруги (рис. 8.3). Струмову котушку ватметра включають у вторинну обмотку вимірювального трансформатора струму, котушку напруги - у вторинну обмотку вимірювального трансформатора напруги. Для визначення дійсного значення потужності показники ватметра PW множать на коефіцієнти kI і ku трансформації за струмом і напругою:

Через можливу появу високої напруги в колі вторинних обмоток трансформатора початки вторинних обмоток заземлюють. Для захисту обмоток


P = n ^ Cp ^ ki ^ ku = Pw ^ ki ^ ku, (8.8)

вимірювального трансформатора напруги від появи можливого струму короткого замикання первинну обмотку підключають через плавкі запобіжники або автоматичні вимикачі.

8.2.2. Вимірювання реактивної потужності в однофазних колах змінного струму

Реактивну потужність в однофазному колі змінного струму можна виміряти непрямим методом за допомогою трьох приладів: вольтметра, амперметра й ватметра. Значення реактивної потужності можна розрахувати за формулою

q=V s 2 - p 2 =V(u • i )2 - p:

(8.9)

де s - повна потужність; р - показники ватметра; u - показники вольтметра; i -показники амперметра.

8.2.3. Вимірювання активної потужності в трифазних трипровідних колах змінного струму

p = 3 • P


Якщо навантаження в трифазній трипровідній мережі симетричне і з'єднане в зірку, то для вимірювань потужності навантаження достатньо одного ватметра. Ватметр включають таким чином, щоб він показував потужність однієї фази, рис. 8.4, а, тоді загальна потужність буде більшою показників ватметра втричі:

Струмову котушку ватметра включають на струм будь-якої фази (наприклад, А). Котушку напруги включать на напругу цієї ж фази, тобто між лінійним проводом фази й нульовою точкою споживача. Якщо нульова точка недоступна або її немає, то можна одержати штучну нульову точку (рис. 8.4, б). Цей метод можливий тільки при використанні електродинамічного ватметра. Для цієї мети підбирають три резистори так, щоб R1 = R2 = R3 + RV, де RV - опір

котушки напруги ватметра.

При включенні навантаження трикутником струмову котушку включають на струм фази, наприклад, фази АВ (рис. 8.4, в) IAB, а котушку напруги - на лінійну напругу Uab. Потужність трифазного навантаження визначають за формулою (8.10).

Активну потужність трифазного несиметричного навантаження можна виміряти за допомогою двох ватметрів, якщо включити їх за схемою, показаною на рис. 8.5.

Значення активної потужності трифазного навантаження можна розрахувати за формулою

P = Uca • Ia • cosy + Ubc • Ib • cosy = Pwі + Pw2, (8.11)

де Uca, UBc - лінійні напруги; IA, IB - лінійні струми; щ, y/2 - кути зсуву між відповідними напругами й струмами; PW1, PW2 - показники першого і другого ватметрів.

Активну потужність в трифазних колах можна виміряти за допомогою спеціальних трифазних ватметрів. Такі ватметри в одному корпусі мають дві нерухомі котушки напруги, розташовані на одній осі зі стрілкою (рис. 8.6). При підключенні ватметра лінійні дроти А і С, що з'єднані з генератором, підключають до початків струмових котушок, провід В - до затискача В ватметра та ставлять дві перемички 1 і 2.

8.2.4. Вимірювання активної потужності в трифазних чотирипровідних колах змінного струму

Для вимірювання потужності в трифазних чотирипровідних колах можна скористатися одним із призначених для цього ватметрів. Якщо такого ватметра немає, то при симетричному навантаженні достатньо включити один ватметр (рис. 8.7, а). Тоді значення потужності трифазного приймача можна визначити за формулою (8.10).

Якщо навантаження несиметричне, то потрібно включити три ватметра -по одному в кожну фазу (рис. 8.7, б). Тоді сума показників трьох ватметрів буде давати значення активної потужності трифазного приймача:

P = Pa + Pb + Pc. (8.12)


8.2.5. Вимірювання реактивної потужності в трифазному колі змінного струму

У ватметрі для вимірювань реактивної потужності (варметрі) трифазної мережі є дві основні струмові котушки і дві допоміжні (рис. 8.8). Основні струмові котушки зазвичай включають: одну на струм IA, іншу - на струм IC. Допоміжні обмотки включають послідовно й зустрічно в фазу В. У цьому приладі сума чотирьох обертаючих моментів пропорційна реактивній потужності трифазного приймача при будь-якому навантаженні.


У трифазному симетричному колі реактивну потужність можна виміряти за допомогою одного ватметра (рис. 8.9). При цьому його струмову котушку включають на струм будь-якої фази, наприклад, фази А, а котушку напруги - на інші фази, наприклад, фази В і С. Ватметр покаже добуток струму IA на напругу UBc і на косинус кута зсуву між ними:

Якщо помножити (8.13) на л/З, то одержимо вираз для визначення реактивної потужності трифазного навантаження:


При несиметричному навантаженні в трифазній мережі змінного струму реактивну потужність можна визначити за допомогою трьох ватметрів, струмові котушки яких включаються на лінійні струми, а котушки напруги - на інші фази (рис. 8.10).

- 73 . (8.15)

На рис. 8.11 показаний зовнішній вигляд лабораторного електродинамічного однофазного вольтметра Д5093 (рис. 8.11, а) і щитового трифазного мегаватметра Д345 (рис. 8.11, б). Ватметр Д5093 має клас точності 0,5, діапазон вимірювань від 1,5 Вт до 60 Вт, номінальний коефіцієнт потужності 1, нормальний діапазон частот від 45 до 65 Гц, робочий діапазон частот понад 150 до 500 Гц, номінальний струм від 0 до 1 А. Мегаватметр Д345, призначений для вимірювань активної та реактивної потужності в трифазних

Подпись: трипровідних колах частотою 50 Гц, має клас точності 1,5, діапазон вимірювань від 0 до 1,2 МВт, номінальний струм від 0 до 5000 А.

а б Рис. 8.11 - Зовнішній вигляд ватметрів а - однофазного Д5093; б - трифазного Д345


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я