Измерение электрической мощности
· Измерение мощности в цепи постоянного тока
Мощность РН, выделяемая в нагрузке с сопротивлением RН, может быть измеренакосвенным методомс помощью амперметра и вольтметра, как показано на рис. 2.13, так как РН = UI.
Рис. 2.13. Схема измерения мощности постоянного тока
косвенным методом
Более точно мощность можно измерить непосредственно электродинамическим ваттметром, как показано на рис. 2.14.
Ваттметр состоит из неподвижной катушки с малым сопротивлением, включенной как и амперметр, последовательно с нагрузкой RН и называемой токовой обмоткой, и подвижной катушки с большим добавочным сопротивлением, включенной параллельно нагрузке и называемой об моткой напряжения.
Рис. 2.14. Схема измерения мощности ваттметром
Вращающий момент подвижной катушки ваттметра пропорционален произведению токов в проводниках обеих катушек:
МВР= К I×IU, (2.15)
где I – ток в неподвижной токовой катушке, практически равный току нагрузки;
IU = U/RU – ток в подвижной катушке напряжения (причем IU << I);
RU – сопротивление цепи подвижной катушки напряжения (причем RU >> RН).
Следовательно
МВР = К×I×U/RU = C×U×I = C×P, (2.16)
где С – коэффициент пропорциональности.
Таким образом, вращающий момент ваттметра пропорционален мощности Р и его шкала отградуирована непосредственно в ваттах или киловаттах.
· Измерение активной мощности в однофазной цепи синусоидального тока
Дляизмерения мощности в однофазной цепи синусоидального тока в основном используются электродинамические ваттметры, которые включают так же, как и при измерениях в цепи постоянного тока (см. рис. 2.14).
Ток IU в подвижной катушке пропорционален напряжению U и практически совпадает с ним по фазе, а ток I в неподвижной токовой обмотке равен току нагрузки. Поэтому вращающий момент ваттметра
МВР = CUIcosj = CP, (2.17)
где j – угол сдвига фаз между U и I; С – коэффициент пропорциональности.
Зажимы токовой обмотки и обмотки напряжения ваттметра, помеченные звездочками (*) и называемыегенераторными,следует включать в электрическую цепь со стороны источника питания, как показано на рис. 2.14.
· Измерение активной мощности в трехфазной цепи
Дляизмерения активной мощности в трехфазной цепипеременного тока применяется несколько способов измерения мощности в зависимости от характера трехфазной нагрузки.
Присимметричной нагрузке активную мощность в трехфазной цепи можно измерить путемзамера мощности в одной фазе с помощью ваттметра, включаемого по схеме с трехфазной нагрузкой соединенной звездой (рис. 2.15,а) и трехфазной нагрузкой соединенной треугольником (рис. 2.15,б).
а) б)
Рис. 2.15. Схема измерения активной мощности трехфазной нагрузки двумя ваттметрами
а) – трехфазная нагрузка соединенная звездой;
б) – трехфазная нагрузка соединенная треугольником
После измерения мощности в одной из фаз РФ, соединенных звездой (U) или треугольником (D) показания ваттметра умножают на три, так как при симметричной нагрузке мощности всех трех фаз одинаковы:
РYсим = 3РФ; (2.18а)
РDсим = 3РФ, (2.18б)
где РYсим и РDсим – активная мощность в трехфазной симметричной нагрузке соединенной звездой и треугольником, соответственно.
В трехпроводной трехфазной цепи при любой нагрузке (симметричной или несимметричной) и любом способе соединения электроприемников (звездой или треугольником) общую активную мощность трехфазной нагрузки можно измерять с помощьюдвух ваттметров (см. рис. 2.16).
При этом алгебраическая сумма активных мощностей РW1 и РW2 2-х ваттметров W1 и W2 равна активной мощности РY,D в трехпроводной трехфазной цепи при соответствующем способе соединения фаз (Y или D):
PY,D = PW1+PW2 = UABIAcosjA + UBCICcosjC. (2.19)
Суммарная мощность двух ваттметров вычисляется с учетом знака мощностей этих ваттметров, как алгебраическая сумма. Практически, для отсчета отрицательной мощности по показаниям ваттметра необходимо изменить направление тока в обмотке напряжения, для чего переключатель направления тока на корпусе ваттметра надо переключить с «+» на «-».
а) б)
Рис. 2.16. Схема измерения активной мощности
в симметричной трехфазной нагрузке
а) – трехфазная нагрузка соединенная звездой;
б) – трехфазная нагрузка соединенная треугольником
Измерить активную мощность в четырехпроводной трехфазной цепи при несимметричной нагрузке соединенной звездой можно тремя ваттметрами, как показано на рис.2.17.
Поскольку, в этом случае каждый из ваттметров измеряет активную мощность одной фазы, то мощность в четырехпроводной трехфазной цепи:
РY = PA + PB + PC, (2.20)
где PA, PB, PC – активные мощности фаз А, В, С, соответственно.
Рис. 2.17. Схема измерения активной мощности тремя ваттметрами
в четырехпроводной трехфазной сети при несимметричной нагрузке
Применяются также ваттметры трехфазного тока. При измерении мощности в трехфазных цепях высокого напряжения и с большими токами ваттметры включаются через измерительные трансформаторы напряжения и трансформаторы тока.
Дата добавления: 2016-04-11; просмотров: 3812;