Каким образом можно измерить активную мощность если под рукой нет ваттметра

Информационно-измерительная техника в электроэнергетике: Методические указания к лабораторным работам, страница 9

Р = U АВ * I фА * cos ( 3 ) + U С В* I фС * cos ( 4 ), (3.2)

где U АС , U ВС , . , I фА , I фВ , I фС — действующие значения линейных напряжений и фазных токов;

1 , 2 , . , 6 , — углы сдвига фаз между соответствующими напряжениями и токами.

На основании выражений (3.2) можно получить три варианта схем подключения приборов (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Схемы подключения приборов по методу двух ваттметров

Если предположить симметрию нагрузки и питающего напряжения, то для схемы рис. 3.3,б можно записать

Р 1 = U АВ * I фА * cos (30 0 + ),

Р 2 = U С В* I фС * cos (30 0 — ). (3.3)

При изменении показания ваттметров могут быть отрицательными.

Таким образом, полная активная мощность трехфазной системы находится путем алгебраического суммирования показаний ваттметров.

Метод трех ваттметров

Применяется для измерения активной мощности четырехпроводной несимметричной системы. Активная мощность определится из выражения

Р = U фА * I фА * cos ( 1 ) + U фВ * I фВ * cos ( 2 ) + U фС * I фС * cos ( 3 ), (3.4)

где U ф , I ф — действующие значения соответствующих напряжений и токов;

1 , 2 , 3 — угол сдвига между соответствующими фазными напряжениями и токами.

Схема подключения приборов по данному методу показана на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Схема подключения приборов по методу трех ваттметров

Арифметическая сумма показаний трех приборов дает мощность трехфазной системы. Метод двух ваттметров в рассматриваемом случае не применим, так как при наличии несимметрии в системе сумма фазных токов не равна нулю.

Измерение реактивной мощности

Под реактивной мощностью понимается

Q = U * I * sin( ). (3.5)

Реактивную мощность в трехфазной цепи можно измерить с помощью ваттметров путем соответствующего включения параллельной обмотки ваттметра.

Метод одного ваттметра

При симметрии трехфазной сети реактивную мощность можно измерить одним ваттметром (рис. 3.5). Показания ваттметра будут

U Л * I фА * cos (90 0 — ) =

U Л * I фА * sin ( ), (3.6)

где U Л — действующее значение линейного напряжения.

Рис. 3.5. Схема подключения одного ваттметра для измерения

Для определения мощности всей системы показания ваттметра необходимо умножить на . Следует обратить на общую закономерность подключения ваттметров для измерения реактивной мощности: на ваттметр подается «свой» ток и «чужое» напряжение.

Метод двух ваттметров

Схема включения приборов приведена на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Схема подключения двух ваттметров для измерения

Схема двух ваттметров позволяет измерить реактивную мощность в трехфазной асимметричной цепи. Для получения значения реактивной мощности трехфазной системы сумму показаний ваттметров нужно умножить на /2.

Метод трех ваттметров

Применяется для измерения реактивной мощности в трехпроводной и четырехпроводной асимметричной цепи (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Схема подключения трех ваттметров для измерения

Для того, чтобы найти реактивную мощность системы, сумму показаний ваттметров необходимо разделить на .

3.2. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка состоит из трехфазного симметричного источника и трехфазной симметричной нагрузки (выполнена в виде отдельного блока), имеющей схему звезды с нулевой точкой.

3.3. Задание и порядок выполнения работы

1. Перед снятием замеров показать собранную схему преподавателю. Включить автомат питания, быстро снять показания приборов и отключить автомат питания. Схему собирать при отключенном автомате питания !

Источник

Измерение электрической мощности и энергии

Довольно часто возникает необходимость измерять мощность, потребляемую из сети, или же генерируемую в сеть. Это необходимо для учета потребляемой или генерируемой энергии, а также для обеспечения нормальной работы энергосистемы (избежание перегрузок). Измерять мощность можно несколькими способами – прямым и косвенным. При прямом измерении применяют ваттметр, а при косвенном амперметр и вольтметр.

Измерение мощности в цепи постоянного тока

Из-за отсутствия реактивной и активной составляющей в цепях постоянного тока для измерения мощности ваттметр применяют очень редко. Как правило, величину потребляемой или отдаваемой энергии измеряют косвенным методом, с помощью последовательно включенного амперметра измеряют ток I в цепи, а с помощью параллельно подключенного вольтметра измеряют напряжение U нагрузки. После чего применив простую формулу P=UI и получают значение мощности.

Чтоб уменьшить погрешность измерений из-за влияний внутренних сопротивлений устройств, приборы могут подключать по различным схемам, а именно при относительно малом сопротивлении нагрузки R применяют такую схему включения:

А при большом значении R такую схему:

Измерение мощности в однофазных цепях переменного тока

Главным отличием цепей переменного тока от сетей постоянного тока, пожалуй, заключается в том, что в переменном напряжении существует несколько мощностей – полная, активная и реактивная . Полную измеряют зачастую тем же косвенным методом с помощью амперметра и вольтметра и значение ее равно S=UI.

Замер же активной P=UIcosφ и реактивной Q=UIsinφ производится прямым методом, с помощью ваттметра. Для измерения ваттметр в цепь подключают по следующей схеме:

Где токовую обмотку необходимо подключить последовательно с нагрузкой R н, и, соответственно, обмотку напряжения параллельно нагрузке.

Замер реактивной мощности в однофазных сетях не производится. Такие опыты зачастую ставятся только в лабораториях, где ваттметры включают по специальным схемам.

Измерение мощности в трехфазных цепях переменного тока

Как и в однофазных сетях, так же и в трехфазных полную энергию сети можно измерять косвенным методом, то есть с помощью вольтметра и амперметра по схемам показанным выше. Если нагрузка трехфазной цепи будет симметричной, то можно применить такую формулу:

U л – напряжение линейное, I- фазный ток.

Если же фазная нагрузка не симметрична, то производят суммирование мощностей каждой из фаз:

При измерении активной энергии в четырехпроводной цепи при использовании трех ваттметров, как показано ниже:

Общей энергией потребляемой из сети будет сумма показаний ваттметров:

Не меньшее распространение получил и метод измерения двумя ваттметрами (применим только для трехпроводных цепей):

Сумму их показаний можно выразить следующим выражением:

При симметричной нагрузке применима такая же формула как и для полной энергии:

Где φ – сдвиг между током и напряжением (угол фазового сдвига).

Измерение реактивной составляющей производят по той же схеме (смотри рисунок в)) и в этом случае она будет равна разности алгебраической между показателями приборов:

Если сеть не симметрична, то для измерения реактивной составляющей применяют два или три ваттметра, которые подключают по различным схемам.

Процесс измерения активной и реактивной мощности

Счетчиками индукционными или электронными производят измерения активной мощности цепи переменного напряжения. Они подключаются по тем же схемам что и ваттметры. Учет реактивной энергии в однофазных потребителей в нашей стране не ведется. Ее учет производят в трехфазных цепях крупных промышленных предприятий, потребляющих большие объемы электроэнергии. Счетчики активной энергии имеют маркировку СА, реактивной СР. Также широкое применение получают электронные счетчики электроэнергии.

Источник

Как измерить активную мощность в однофазной цепи переменного тока

Значение активной мощности в однофазной цепи переменного тока определяют по формуле P = UI cos фи, где U — напряжение приемника, В, I — ток приемника, А, фи — фазовый сдвиг между напряжением и током.

Из формулы видно, что мощность в цепи переменного тока можно определить косвенным путем, если включить три прибора: амперметр, вольтметр и фазометр. Однако в этом случае нельзя рассчитывать на большую точность измерения, так как погрешность измерения мощности будет зависеть не только от суммы погрешностей всех трех приборов, но и от погрешности метода измерения, вызванной способом включения амперметра и вольтметра. Поэтому данный метод можно применять только в случае, когда не требуется большая точность измерений.

Если активную мощность нужно измерить точно, то лучше всего применить ваттметры электродинамической системы или электронные ваттметры. При грубых измерениях могут быть использованы ферродинамические ваттметры.

Если напряжение в цепи меньше предела измерений ваттметра по напряжению, ток нагрузки меньше допустимого тока измерительного прибора, то схема включения ваттметра в цепь переменного тока аналогична cхеме включения ваттметра в цепь постоянного тока. То есть токовую катушку включают последовательно с нагрузкой, а обмотку напряжения — параллельно нагрузке.

При подключении электродинамических ваттметров следует учитывать, что они полярны не только в цепи постоянного, но и в цепи переменного тока. Чтобы обеспечить правильное (в сторону шкалы) отклонение стрелки прибора от нуля, начала обмоток на панели прибора обозначены точкой или звездочкой. Зажимы, по меченные таким образом, называют генераторными, так как именно их подключают к источнику энергии.

Неподвижную катушку ваттметра можно включать последовательно с нагрузкой только при токах нагрузки 10 — 20 А. Если ток нагрузки больше, то токовую катушку ваттметра включают через измерительный трансформатор тока.

Для измерения мощности в цепи переменного тока с низким коэффициентом мощности следует применять специальные низкокосинусные ваттметры. На их шкале указано, для каких значений cos фи они предназначены.

Когда cos фи I и=5 А может показать полное отклонение при токе I = 5 А и cos фи =1 и при токе I = 6,25 А и cos фи =1 (так кaк I = I н / cos фи). Во втором случае ваттметр будет перегружен.

Включение ваттметра в цепь переменного тока, при токе нагрузки больше допустимого

Если ток нагрузки больше допустимого тока ваттметра, то токовую катушку ваттметра включают через измерительный трансформатор тока (рис. 1, а).

Схемы включения ваттметра в цепь переменного тока с большим током (а) и в высоковольтную сеть (б).

Рис. 1. Схемы включения ваттметра в цепь переменного тока с большим током (а) и в высоковольтную сеть (б).

При выборе трансформатора тока необходимо следить за тем, чтобы номинальный первичный ток трансформатора I1 и был равен измеряемому току в сети или больше него.

Например, если значение тока в нагрузке достигает 20 А, то можно брать трансформатор тока, рассчитанный на первичный номинальный ток 20 А с номинальным коэффициентом трансформации по току K н1 = I1 и / I2 и = 20/5 = 4.

Если при этом в измерительной цепи напряжение меньше допустимого ваттметром , то катушку напряжения включают непосредственно на напряжение нагрузки. Начало катушки напряжения при помощи перемычки / подключают к началу токовой катушки. Так же обязательно устанавливают перемычку 2 (начало катушки подключают к сети). Конец катушки напряжения подключают к другому зажиму сети.

Для определения действительной мощности в измеряемой цепи необходимо показание ваттметра умножить на номинальный коэффициент трансформации трансформатора тока: P = Pw х K н 1 = Pw х 4

Если ток в сети может превышать 20 А, то следует выбрать трансформатор тока с первичным номинальным током 50 А, при этом K н 1 = 50/5 = 10.

В этом случае для определения значения мощности показания ваттметра надо умножать на 10.

Источник

Поделиться с друзьями
Мощность и напряжение
Adblock
detector