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
Способ одного ваттметра с созданием искусственной нулевой точки
680000, г. Хабаровск,
Пр-т 60 лет Октября, 170, стр З
(4212) 75-60-25, 75-60-26, 94-12-16
Подробнее.
Новые публикации
ДВ Новости
| 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
Рис. 3. Схема измерения реактивной мощности трехфазного переменного тока одним ваттметром
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. 7. Схемы измерения реактивной мощности тремя ваттметрами Рис. 8. Схемы включения ваттметров через измерительные трансформаторы.
«Школа для электрика: электротехника от А до Я. Образовательный портал по электротехнике. Наши Партнеры
Электротехническая продукция в Хабаровске Адрес: 680006, г. Хабаровск, пр-т 60 лет Октября 170, строение 3 Источник Искусственная нулевая точкаАвтор: Евгений Живоглядов. В трехпроводных сетях трехфазного тока нейтрального провода нет. Однако в ряде случаев приходится создавать искусственную нулевую точку. Она может получиться при соединении в звезду трех одинаковых сопротивлений. Ими могут быть: три активных сопротивления r, например три одинаковые лампы накаливания, либо три одинаковых конденсатора C, либо три одинаковых индуктивных сопротивления L, либо три ветви, каждая из которых содержит сопротивление r1 и индуктивность L1 (рисунок 1, а), и так далее. Рассмотрим несколько типичных случаев. Рисунок 1. Искусственная нулевая точка в цепях измерения и защиты. На рисунке 1, б обмотки электродвигателя Д имеют шесть выводов, поэтому при соединении в звезду легко получить нулевую точку N. Между нею и землей включено реле Р. Пока все фазы получают питание, на обмотке реле напряжение близко к нулю, так как потенциалы земли и точки N практически одинаковы. Если же нарушится цепь одной или двух фаз, то реле Р сработает и отключит контактор К. Рассмотренная на рисунке 1, б схема непригодна для электродвигателей высокого напряжения. В таких случаях пользуются искусственной нулевой точкой, образованной во вторичных цепях измерительных трансформаторов. Так, например, на рисунке 1, в реле Р1 включено в нейтраль трех трансформаторов тока ТТ. При нарушении в цепи одной или двух фаз электродвигателя Д1 реле Р1 срабатывает и отключает выключатель В. На рисунке 1, г изображено измерение мощности трехфазного электродвигателя Д3, соединенного в треугольник. Токовая обмотка 1 однофазного ваттметра W (показания которого надо умножить на три, так как он измеряет мощность в одной фазе) включена в фазу c. Начало обмотки напряжения 2 присоединено к той же фазе, а конец – к искусственной нулевой точке N1; она образована обмоткой 2 и двумя равными ей по величине активными сопротивлениями r. На каком основании применены в данном случае активные сопротивления? На том основании, что обмотка измерительного механизма ваттметра (не счетчика!) имеет ничтожное индуктивное сопротивление, а последовательно с ней включено весьма значительное активное сопротивление. У счетчика же добавочного сопротивления нет. Обмотка счетчика, имеющая большую индуктивность, включается на полное напряжение сети. Значит, нельзя при включении счетчика пользоваться активными сопротивлениями для образования нулевой точки по причинам, которые рассмотрены в статье «Схема соединения «Звезда» при объяснении рисунков 12 и 13. До сих пор рассматривались искусственные нулевые точки для включения реле и ваттметров, то есть нагрузок порядка нескольких вольт-ампер. Следующий пример относится к искусственной нулевой точке для сетей, потребители которых имеют суммарную мощность, исчисляемую десятками киловатт. Речь идет о повышении пропускной способности сетей, питающих жилые дома. Дело сводится к следующему. В некоторых старых городах потребители питались от сетевых трансформаторов со вторичными обмотками, соединенными в треугольник при напряжении 125 В (рисунок 2, а). В связи с возросшими нагрузками потребовалось, не меняя кабельной сети, не меняя номинального напряжения электроприемников и счетчиков, перейти на четырехпроводную систему (рисунок 2, б) примерно 220 / 127 В. При этом ток в линейных проводах уменьшается в √3 раз, а пропускная способность кабеля от сетевого трансформатора до ввода в дом возрастает в 3 раза. Рисунок 2. Искусственная нулевая точка в сетях освещения. Нейтрайлер. Вторичную обмотку сетевого трансформатора 1 (рис. 2, в) пересоединяют с треугольника в звезду или заменяют трансформатор. Нейтраль трансформатора глухо заземляют. На каждом вводе в дом вблизи вводного ящика устанавливают нейтрайлер 4. Вдоль существующей трехпроводной магистрали 3 прокладывают четвертый нейтральный провод 5 и присоединяют его к нейтральной точке N нейтрайлера. Последняя заземляется путем присоединения к оболочке и броне кабеля 2 * . Однофазных потребителей 6 переключают так, чтобы один вывод был присоединен к фазному проводу 3, а другой – к нейтральному проводу 5. Нагрузка между фазами распределяется равномерно. НейтрайлерНейтрайлер (рисунок 2, в) представляет собой аппарат сравнительно небольших размеров (примерно 700 × 400 × 200 мм), в котором на трехстержневом магнитопроводе расположена обмотка, соединенная в зигзаг (смотрите статью «Схема соединения «Зигзаг»). Через нейтрайлер проходит ток небаланса, вызванный неравномерностью нагрузки фаз. Этот ток в обмотках нейтрайлера делится на три равные части и противоположно направлен в секциях каждого стержня. Поэтому для тока небаланса нейтрайлер представляет ничтожное сопротивление. Кроме того, благодаря соединению обмоток в зигзаг ток небаланса распределяется между всеми фазами. Иными словами, на участке от сетевого трансформатора 1 до места присоединения нейтрайлера 4 нагрузка между фазами выравнивается: ток в наиболее нагруженной фазе уменьшается, а в менее нагруженных – возрастает. * Заземлять нейтральную точку нейтрайлера нужно для предотвращения опасного для ламп повышения напряжения в магистрали, питающей дом, при перегорании предохранителя (на рис. 2, в предохранители не показаны) или обрыве в цепи нейтрайлера. Источник: Каминский Е. А., «Звезда, треугольник, зигзаг» – 4-е издание, переработанное – Москва: Энергия, 1977 – 104с. Источник |
