Как измерить мощность в цепи трехфазного переменного тока

Мощность в цепи трехфазного тока может быть измерена с помощью одного, двух и трех ваттметров. Метод одного прибора применяют в трехфазной симметричной системе. Активная мощность всей системы равна утроенной мощности потребления по одной из фаз.

При соединении нагрузки звездой с доступной нулевой точкой или если при соединении нагрузки треугольником имеется возможность включить обмотку ваттметра последовательно с нагрузкой, можно использовать схемы включения, показанные на рис. 1.

Рис. 1 Схемы измерения мощности трехфазного переменного тока при соединении нагрузок а — по схеме звезды с доступной нулевой точкой; б — по схеме треугольника с помощью одного ваттметра

Если нагрузка соединена звездой с недоступной нулевой точкой или треугольником, то можно применить схему с искусственной нулевой точкой (рис. 2). В этом случае сопротивления должны быть равны Rвт+ Rа = Rb =Rc.

Рис 2. Схема измерения мощности трехфазного переменного тока одним ваттметром с искусственной нулевой точкой

Для измерения реактивной мощности токовые концы ваттметра включают в рассечку любой фазы, а концы обмотки напряжения — на две другие фазы (рис. 3). Полная реактивная мощность определяется умножением показания ваттметра на корень из трех. (Даже при незначительной асимметрии фаз применение данного метода дает значительную погрешность).

Рис. 3. Схема измерения реактивной мощности трехфазного переменного тока одним ваттметром

Методом двух приборов можно пользоваться при симметричной и несимметричной нагрузке фаз. Три равноценных варианта включения ваттметров для измерения активной мощности показаны на рис. 4. Активная мощность определяется как сумма показаний ваттметров.

При измерении реактивной мощности можно применять схему рис. 5, а с искусственной нулевой точкой. Для создания нулевой точки необходимо выполнить условие равенства сопротивлений обмоток напряжений ваттметров и резистора R. Реактивная мощность вычисляется по формуле

где Р1 и Р2 — показания ваттметров.

По этой же формуле можно вычислить реактивную мощность при равномерной загрузке фаз и соединении ваттметров по схеме рис. 4. Достоинство этого способа в том, что по одной и той же схеме можно определить активную и реактивную мощности. При равномерной загрузке фаз реактивная мощность может быть измерена по схеме рис. 5, б.

Метод трех приборов применяется при любой нагрузке фаз. Активная мощность может быть замерена по схеме рис. 6. Мощность всей цепи определяется суммированием показаний всех ваттметров.

Рис. 4. Схемы измерения активной мощности трехфазного переменного тока двумя ваттметрами а — токовые обмотки включены в фазы А и С; б — в фазы А и В; в — в фазы В и С

Реактивная мощность для трех- и четырехпроводной сети измеряется по схеме рис. 7 и вычисляется по формуле

где РA, РB, РC — показания ваттметров, включенных в фазы А, В, С.

Рис. 5. Схемы измерения реактивной мощности трехфазного переменного тока двумя ваттметрами

Рис. 6. Схемы измерения активной мощности трехфазного переменного тока тремя ваттметрами а — при наличии нулевого провода; б — с искусственной нулевой точкой

На практике обычно применяют одно-, двух- и трехэлементные трехфазные ваттметры соответственно методу измерения.

Чтобы расширить предел измерения, можно применить все указанные схемы при подключении ваттметров через измерительные трансформаторы тока и напряжения. На рис. 8 в качестве примера показана схема измерения мощности по методу двух приборов при включении их через измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Рис. 8. Схемы включения ваттметров через измерительные трансформаторы.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Методы измерения реактивной мощности в цепях переменного тока

Для измерения реактивной мощности применяются приборы электродинамической или ферродинамических систем у которых угол поворота подвижной части пропорционален не cos, а sin, такие приборы называются ваттметры. Однако для измерения реактивной мощности в трехфазных цепях могут быть применены обычные ватметры, если они включены по схемам замещенным напряжением.

Правило включения ваттметра для измерения реактивной мощности:

1.Токовая обмотка ватметрат включается также, как и при изменении активной мощности.

2. Обмотка напряжения включается на напряжение, которое отставало бы на 90 от напряжения подаваемого на обмотку напряжения при изменении активной мощности.

Измерение реактивной мощности методом одного прибора —используется при включении обычного однофазного электродинамического или феродинамического ваттметра, предназначенного для измерения активной мощности, в трехфазную трех- или четырехпроходную цепь.

Измерение реактивной мощности методом двух приборов-применяется в трехфазной трехпроводной цепи как при симметрии,так и при асимметрии токов.

Измерение реактивной мощности методом трех приборов-применяется в трехфазных четырехпроводных цепях как при симметрии, так и при асимметрии токов.

Измерение частоты. Электромеханические частотомеры. Осциллографические методы измерения частоты.

Электромеханические частотомеры. Эти приборы ис­пользуются для измерения частот в диапазоне 20— 2500 Гц в основном в энергетических цепях и выполняют­ся на основе электромагнитных и электродинамических (ферродинамических) механизмов.

Электрическая схема электродинамического частотомера на основе логометрического механизма и векторная диаграмма токов приведены на рис.

Метод фигур Лиссажу. Этот метод используется для измерения частоты синусоидальных напряжений. На один из входов (например, на вход канала У) подается

Измерение электрической энергии. Однофазный индукционный счетчик. Схемы включения. Принцип действия.

Измерение активной и реактивной энергии в однофазных и трехфазных, трехпроводных и четырехпроводных цепях переменного тока можт быть проведено с помощью специальных интегрирующих электроизмерительных приборов- однофазных и трехфазных электрических счетчиков.

В тех. лит. элект. Счетчики, предназначенные для учета энергии в однофазных цепях переменного тока, называют однофазными счетчиками.

В качестве вращающего элемента однофазного счетчика используется индукционный измерительный механизм. Принцип действия механизма основан на взаимодействии двух или нескольких переменных магнитных потоков с токами, индуцированными или в подвижном алюминиевом диске.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник

Измерение реактивной мощности

Реактивная мощность приводит к дополнительным потерям в линиях электропередачи электроэнергии и увеличению стоимости эксплуатации электрических систем. Поэтому измерение реактивной мощности имеет большее значение.

Реактивная мощность Q, измеряемая в вольт-амперах реактивных (вар), может быть определена как в однофазных, так и четырехфазных цепях переменного тока. Реактивная мощность в однофазной цепи определяется:

Измерение реактивной мощности в однофазной цепи может быть осуществлено электродинамическим или ферродинамическим прибором, у которого вращающий момент пропорционален синусу угла между векторами тока и напряжения.

Измерение реактивной мощности имеет практическое значение лишь у крупных потребителей электроэнергии, когда всегда питаются трехфазным переменным напряжением.

Измерение реактивной мощности в трехфазной цепи может быть осуществлено с помощью обычных однофазных ваттметров, т.е. приборов, предназначенных для измерения активной мощности и включаемых в трехфазную цепь по специальным схемам.

Правила включения однофазных ваттметров и элементов варметров в трехфазные цепи:

1. Токовые обмотки необходимо включать в трехфазную цепь точно так же, как это осуществлялось при измерении активной мощности.

2. Обмотки напряжения необходимо включать на такие напряжения трехфазной цепи (линейные или фазные), которые отставали бы на 90 0 от напряжений, подаваемых на эти обмотки при измерении активной мощности.

Расширение диапазона измерений приборов осуществляется с помощью измерительных трансформаторов (рис. 7).

Рис7.Схемы включения ваттметров с измерительными трансформаторами: а) схема с использованием измерительного трансформатора тока и напряжения; б) схема с использованием измерительного трансформатора тока

а) Измерение реактивной мощности методом одного прибора(рис. 8).

Рис. 8. Схема включения ваттметра для определения реактивной мощности в трехфазной трехпроводной цепи при полной симметрии

Включение обмотки напряжения ваттметра при измерении реактивной мощности на замененное напряжение показано сплошными линиями (замененным напряжением по отношению U_A будет линейное напряжение U_BC).

б) Измерение реактивной мощности методом двух приборов.Применяется при симметрии и при асимметрии токов (рис. 9).

Рис. 9. Схема включения двух ваттметров для измерения реактивной мощности в трехфазной трехпроводной цепи

Для включения однофазных ваттметров для измерения реактивной мощности в трехфазной цепи необходимо иметь фазные напряжения U_A и U_С. Для получения этих напряжений создается схема с искусственной нулевой точкой. Для этого используется резистор, сопротивление которого должно быть равно сопротивлению цепи напряжения ваттметров.

г) Измерение реактивной мощности методом трех приборов(рис. 10).

Рис. 10. Схема включения трех ваттметров для измерения реактивной мощности в трехфазной четырехпроводной цепи

Метод используется в четырехпроводных цепях при симметрии и асимметрии токов.

1.Описать способы измерения мощности в цепях постоянного тока;

2.Измерение активной мощности в цепях переменного тока методами одного, двух и трех приборов;

3.Измерение реактивной мощности в цепях переменного тока методами одного, двух и трех приборов

Источник

УЭ 6.3-4 ИЗМЕРЕНИЕ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Реактивная мощность приводит к дополнительным по­терям в линиях электропередачи и увеличению стоимости вырабатываемой электроэнергии и стоимости эксплу­атации энергетических систем. Поэтому измерение реак­тивной мощности наряду с измерением активной мощно­сти в цепях переменного тока имеет большое народнохо­зяйственное значение.

Реактивная мощность Q, измеряемая в вольт-амперах реактивных (вар), может быть определена как в одно­фазных цепях, так и в трехфазных трехпроводных и че-тырехпроводных цепях переменного тока. Реактивная мощность в однофазной цепи определяется выражением

Q = U I sinφ

Для трехфазной цепи реактивная мощность определя­ется суммой реактивных мощностей отдельных фаз:

В случае полной симметрии трехфазной трех- или четырехпроводной цепи имеем:

Q = U_л I_л sinφ

Измерение реактивной мощности в однофазной цепи может быть осуществлено электродинамическим или фер­родинамический прибором, у которого вращающий момент пропорционален не косинусу угла между векторами тока и напряжения, а синусу это­го угла.

Измерение реактивной мощности в трехфазной пени может быть осуществлено с помощью обычных однофаз­ных ваттметров, т. е. приборов, предназначенных для измерения активной мощности и включаемых в трехфаз­ную цепь по специальным схемам. Здесь, так же как и при измерении активной мощности трехфазной цепи, может быть использован метод одного, двух и трех при­боров.

Кроме того, реактивная мощность в трехфазных це­пях измеряется с помощью двух- или трехэлементных электродинамических или ферродинамических ваттметров, элементы которых, практически ничем не отличаю­щиеся от элементов обычных ваттметров, включаются в трехфазную цепь также по специальным схемам.

Можно сформулировать следующие правила включе­ния однофазных ваттметров и элементов варметров в трехфазные цепи по схемам с замененными напряжени­ями:

1)	токовые обмотки необходимо включать в трехфаз­ную цепь точно так же, как это осуществлялось при из­мерении активной мощности
2)	обмотки напряжения необходимо включать на та­кие напряжения трехфазной цепи (линейные или фаз­ные), которые отставали бы на 90° от напряжений, по­даваемых на эти обмотки при измерении активной мощ­ности.

Сформулированные правила пригодны для включе­ния однофазных ваттметров и элементов варметров как по методу одного, так и по методу двух и трех приборов.

Прежде чем перейти к рассмотрению конкретных схем, следует отметить, что расширение диапазонов из­мерения приборов при измерении реактивной мощности осуществляется так же, как и при измерении активной мощности, т. е. с помощью измерительных трансформа­торов тока и измерительных трансформаторов напряже­ния. Поэтому в этом параграфе схемы с использованием измерительных трансформаторов не рассматриваются.

Измерение реактивной мощности методом одного прибора. Метод одного прибора используется при вклю­чении обычного однофазного электродинамического или ферродинамического ваттметра, предназначенного для измерения активной мощности, в трехфазную трех- или четырехпроводную цепь. Очевидно, что в этом случае трехфазная цепь должна быть симметричной.

На рисунке 6.22, а приведена схема включения ваттмет­ра в трехфазную трехпроводную цепь. Штриховой лини­ей показано включение обмотки напряжения ваттметра при измерении активной мощности нагрузки, имеющей доступную нулевую точку. Включение обмотки напряже­ния ваттметра при измерении реактивной мощности на замененное напряжение показано сплошными линиями.

Нетрудно видеть, что в рассматриваемом случае за­мененным напряжением по отношению к фазному на­пряжению Uабудет линейное напряжение U_ВС. Действи­тельно, из векторной диаграммы, изображенной на рисунке 6.22,б, видно, что вектор линейного напряженияU_ВСотстает иа 90° от вектора фазного напряжения Ua, подключаемого к обмотке напряжения ваттметра при из-мерении активной мощности.

Читайте также:  Законный способ списать кредит

Рисунок 6.22. Использование ваттметра для измерения реактивной мощности в трехфазной трехпроводной цепи при полной симметрии (а – схема включения, б – векторная диграмма)

Показание ваттметра в рассматриваемом случае рав­но:

Для получения реак­тивной мощности всей цепи необходимо умножить пока­зание ваттметра на

Q = Pw = U_л I_л sin φ.

Следует отметить, что незначительная асимметрия токов в трехфазной цепи приводит при применении мето­да одного прибора к большим погрешностям, поэтому метод одного прибора для измерения реактивной мощ­ности в трехфазной цепи применим только в лаборатор­ной практике.

Измерение реактивной мощности методом двух при­боров.Это измерение применяется в трехфазной трех­проводной цепи как при симметрии, так и при асиммет­рии токов.

Рассмотрим схему включения двух однофазных ватт­метров PW1и PW2в трехфазную трехпроводную цепь, показанную на рисунке 6.23, а предполагая для упрощения, что токи сим­метричны. Для удобства рассмотрения штриховой линией показано включение обмоток напряжения ваттметров PW1и PW2в случае применения их для измерения активной мощности.

При измерении активной мощности на обмотку напряжения ваттметра PW1подавалось линейное напря­жение U_ав.

Рисунок 6.23. Использование двух ваттметров для измерения реактивной мощности в трехфазной трехпроводной цепи (а — схема включения, б – векторная диаграмма)

В соответствии со сформулированными выше правилами теперь на обмотку напряжения ваттмет­ра PW1необходимо подать напряжение, отстающее от напряжения U_ав на 90°. Нетрудно видеть, что таким напряжением будет фазное напря­жение — U_с, как показано на рисунке 6.23,б

Проведя аналогичные рассуждения, нетрудно пока­зать, что на обмотку напряжения ваттметра PW2 необ­ходимо подать вместо линейного напряжения U_св фаз­ное напряжение U_A.Следовательно, при включении однофазных ваттметров для измерения реактивной мощности в трехфазной трехпроводной цепи необходимо иметь фазные напряжения U_Aи U_c. Для получения этих напряжений создается схема с искусст­венной нулевой точкой.

Обычно для создания схемы с искусственной нуле­вой точкой используются сопротивления цепей напря­жения применяемых однотипных ваттметров и резистор R,как показано на рисунке 6.23,а сопротивление которого должно быть равно сопротивлению цепи напряжения ваттметра

Нетрудно видеть, что теперь на обмотки напряжения ваттметров PW2и PW1 соответственно поданы фазные напряжения U_aи U_c, причем на обмотку напряжения ваттметра PW2подано напряжение U_Aсо знаком плюс (зажим обмотки напряжения, обозначенный звездочкой, включен на фазу А), а на обмотку напряжения ватт­метра PW1— напряжение U_cсо знаком минус (зажим обмотки напряжения, обозначенный звездочкой, под­ключен к искусственной нулевой точке 0).

Определим показания ваттметров:

Из векторной диаграммы рисунка6.23,6 следует:

В результате по­лучаем:

Р_W2 = U_AI_C cos( 120° —φ)= U_ф I_ф cos (120° — φ)

Найдем алгебраическую сумму показаний ваттмет­ров:

P_W1 +Р_W2 = U_ф I_ф

После несложных преобразований получим:

P_∑= P_W1 +Р_W2= U_ф I_фsin

Анализируя полученые выражение , видим, что для полу­чения реактивной мощности всей цепи необходимо сумму показаний ваттметров умножить на :

Q = P_∑ =(U_ф I_фsin) = 3U_ф I_фsin,

т. е. реактивная мощность всей цепи равна сумме реак­тивных мощностей всех трех фаз.

Необходимо отметить, что в рассматриваемом слу­чае при угле φ =30° (cos φ=0,86) показание ваттметра PW2в соответствии с (12.18) равно нулю:

Р_W2 = U_ф I_фcos= U_ф I_фcos90 o =0

При угле o (cos φ ^ I_A)= U_лI_л= U_лI_лsinφ ;

P_W2 = U_CAI_B cos (U_CA, ^ I_B)= U_лI_л= U_лI_лsinφ ;

P_W3 = U_ABI_C cos (U_AB, ^ I_C)= U_лI_л= U_лI_лsinφ .

Следовательно, алгебраическая сумма показаний ваттметров

P_∑= P_W1 +Р_W2+P_W3=3 U_лI_лsin

Разделив на , получим реактивную мощ­ность трехфазной цепи:

Q = == U_л I_лsin=3U_ф I_фsin.

Конструкция трехэлементных варметров соответству­ет конструкции трехэлементных ваттметров, а необхо­димая математическая операция, связанная с делением на , учтена при градуировке варметров.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник