Основные теоретические положения. Существует несколько различных методов измерения активной мощности трехфазного тока, применяемых в зависимости от схемы включения и характера нагрузок

Существует несколько различных методов измерения активной мощности трехфазного тока, применяемых в зависимости от схемы включения и характера нагрузок. В данной лабораторной работе мощность измеряется с помощью однофазных ваттметров.

Под значением мощности в дальнейшем будет подразумеваться активная мощность.

В общем случае мощность трехфазного тока может быть выражена как сумма мощностей всех трех фаз:

(44)

В том случае, когда нагрузка во всех трех фазах одинакова, показания ваттметров, включенных в различные фазы, будут также одинаковыми, поэтому значение общей мощности можно получить из показания ваттметра, измеряющего мощность в одной фазе:

. (45)

В этом случае ваттметр необходимо включить по схеме, приведенной на рис. 16, и его показания утроить.

При известном характере нагрузки (cos j) мощность в симметричной трехфазной цепи можно определить также с помощью амперметра и вольтметра:

. (46)

Если используется трехпроводная трехфазная цепь (соединенная звездой без нулевого провода или треугольником), то для измерения мощности при произвольной нагрузке (равномерной или неравномерной) можно применять два ваттметра, включенных по схеме, представленной на рис. 17.

При включении по такой схеме мощность, потребляется нагрузкой, определяется по выражению:

(47)

где , – показания первого и второго ваттметров, Вт.

 

 

Рис. 16. Электрическая схема измерения активной

мощности одним ваттметром

 

В этом случае мощность, измеряемая первым ваттметром, выразится через приложенный к нему ток и напряжение следующим образом:

, (48)

а мощность, измеряемая вторым ваттметром, –

. (49)

В частности, при угле сдвига фаз = 60° стрелка ваттметра РW 1 расположится на нулевом делении шкалы и вся активная мощность трехфазной системы будет учитываться только ваттметром РW 2. При > 60° первый ваттметр станет показывать отрицательные показания, для отсчета которых необходимо в одной из его обмоток изменить направление тока, что осуществляется специальным переключателем, встроенным в корпус прибора.

Удобнее измерять мощность трехфазной системы двухэлементным ваттметром (рис. 18). В этом случае потребность в дополнительных отсчетах отпадает, так как стрелка ваттметра сразу показывает величину , определяемую по формуле (46).

 

 

Следует помнить о том, что двухэлементным прибором можно пользоваться только в трехпроводных цепях трехфазного тока.

Для измерения коэффициента мощности (cos j) применяется фазометр (см. рис. 18).

 

Для определения реактивной мощности можно пользоваться теми же схемами, что и для измерения активной, но при условии замены приборов специальными реактивными ваттметрами или обычными ваттметрами. Однофазный ваттметр, например, включенный по схеме, приведенной на рис. 19 (на «чужое» напряжение), покажет значение реактивной мощности:

(50)

Если измеренную величину умножить на , то получим реактивную мощность трехфазной системы при равномерной нагрузке фаз:

. (51)

При той же равномерной нагрузке по показаниям двух ваттметров, включенных по схеме, приведенной на рис. 17, можно определить реактивную мощность.

Действительно,

(52)

и реактивная мощность

, (53)

W

A

где – алгебраическая разность показаний ваттметров, Вт.

Рис. 19. Электрическая схема для измерения реактивной мощности

V

В тех случаях, когда ток нагрузки превышает номинальный ток измерительных приборов, последние необходимо включить через соответствующие измерительные трансформаторы тока (ТA) и напряжения (ТV) (рис. 20), а показания приборов следует умножить на коэффициент трансформации этих трансформаторов.

При включении ваттметров необходимо строго соблюдать разметку зажимов приборов и измерительных трансформаторов тока, у которых первичная обмотка имеет зажимы и , а вторичная – и , причем, индекс 1 относится к началу обмотки, а 2 – к концу обмотки.