Файл: Электрические измерения. Общий курс учебник.pdf

Как известно, реактивную мощность трехфазной цепи можно представить как сумму реактивных мощностей отдельных фаз, т.. е.

можно различными способами: при помощи обычных ваттметров (счетчиков), но включаемых по специальным схемам, и при полющи реактивных ваттметров (счетчиков).

В случае полной симметрии в трехфазной цепи реактивную мощ­ ность (и энергию) можно измерить одним ваттметром, включенным по схеме рис. 105, а.

Рпс . 105. Измерение реактивной мощности в симметричной трехфаз­ ной цепи одним ваттметром: а — схема при соединении нагрузки звез­ дой; б — векторная диаграмма

Поскольку показания ваттметра определяются произведением тока, протекающего по его последовательной обмотке, напряжения, приложенного к его параллельной цепи, и косинуса угла между векторами тока и напряжения, то для приведенной схемы включе­

Показание ваттметра необходимо умножить на |'3 . Даже при незначительной асимметрии схема с одним ваттметром дает большую погрешность. Меньшая погрешность в этом случае получается при использовании двух ваттметров -W1 и W2 (рис. 106).

При применении двух ваттметров сумму их показаний в едини­ цах мощности в соответствии со схемой рис. 106 можно написать так:

Рі + Рі = U2Zh cos ßx - f t71 2 /a cos ß2 .

Из векторной диаграммы (рис. 105, 6) находим

ß 1 = ß 2 = = 9 0 ° - 9 .

162

Как видно из схемы рис. 107, а, ваттметры WÏ и W2 включены так, что показания первого будут

На рис. 107, б представлена векторная диаграмма для случая включения нагрузки треугольником и симметрии напряжений, т.е. ра­ венства U12 — U.i3 = U3in асимметрии токов и углов. На диаграмме

О)

Z,

векторы напряжений Ul0 и Uos, приложенных к параллельным цепям ваттметров, получены в результате образования искусственной нуле­ вой точки. Эти напряжения в У~3 раз меньше напряжений £/1 2 , U23 и С/10 на нагрузке.

Заменяя в выражениях (106) и (107) проекции векторов линей­ ных токов Іх cos Vi и I 3 cos Va н а векторы напряжений U10 и Uos сум­ мой проекций векторов фазных токов на эти же векторы напряже­ ний, будем иметь

h cos vi = 112 cos (90° - фі) -f-1la cos (30° - ф3 ); I s cos Ѵз = hi cos (150° — фз) — /2 з cos (90° + ф3 ).

164

Рпс. 108. Прпбор с дифференциальными обмотками в последовательных цепях для измерения реактивной мощности в трехфазных цепях: а — схема включения прибора; б — векторная диаграмма

двухэлементные ваттметры пли индукционные счетчики с дополнительными по­ следовательными обмотками. Такие приборы иногда называются дифференци­ альными. Дополнительные обмотки, имеющие такое же число витков, как и основные, соединены между собой последовательно и включены в рассечку

165

так, что их показания делить на \ 3 не нужно . Эти приборы пригодны дли изме­ рений реактивной мощности и энергии и в четырехироводиой цепи трехфазного тока.

4

Рис. 109. Измерение реактивной мощности п энергии в трехфазной четырех­ ироводиой цепи приборами: а — схема прибора; б — векторная диаграмма

Д л я измерений реактивной мощности и энергии в трехпроводной и четырех­ ироводиой цепях при простой асимметрии может быть применен метод трех при­ боров или один трехэлементный прибор. В этом случае, так же как по схемам двух приборов, используются «замененные напряжения», т. е. параллельные обмотки приборов включаются в следующие по порядку чередования фазы, ка к

166

Для измерения угла сдвига фаз между током и напряжением, а также коэффициента мощности в однофазной цепи переменного тока применяются специальные для этой цели приборы, называемые фазометрами. Из электромеханических фазометров наибольшее рас­ пространение получили фазометры электродинамической, ферродинамической и электромагнитной системы.

Электродинамические фазометры осуществляются на основе элек­ тродинамического логометра. На рис. 110, а и б показаны схема однофазного электродинамического фазометра и векторная диа­

Рис. 110. Электродинамический однофазный фазометр: а — схе­ ма прибора; б — векторная диаграмма

Таким образом, пространственное положение подвижной части определяется только углом ф и не зависит от U и / . Шкала фазометра по углу ф будет равномерной.

Рассмотренный фазометр обладает рядом недостатков. В част­ ности, параллельная цепь такого прибора может быть рассчитана только на одно значение напряжения, так как при изменении вели­ чины добавочного сопротивления изменится угол ß и вместе с ним характеристика шкалы. Существенным недостатком является также большая зависимость показаний от частоты. В настоящее время 'распространение получили фазометры типа ЭЛФ, выполненные по схеме, приведенной на рис. 111. Эти фазометры свободны от указан­ ных недостатков.

В последовательной цепи; фазометра включен конденсатор^ С^, величина которого выбрана таким образом, чтобы при номинальной частоте в этой цепи был резонанс напряжений. Это уменьшает общее падение напряжения в токовой цепи прибора. Для компенсации погрешности от частоты одна катушка параллельной цепи выпол­ нена из двух равных секций Б'In Б"1, одна из которых включена через дроссель L , а другая — через конденсатор С. Наличие в схеме

167