Файл: Быков М.А. Электрические измерения электрических величин [учеб. пособие].pdf

1. Измерение активной мощности при симметричной нагрузке фаз

методом одного ваттметра

Возможны две схемы включения одного однофазного ватт­ метра: 1) при доступной нулевой точке нагрузки и 2) при не­ доступной нулевой точке или при соединении нагрузки тре­ угольником.

Рассмотрим первый случай. Обмотка тока ваттметра вклю­

чается в одну из фаз последовательно, а обмотка напряжения подключается параллельно этой же фазе •приемника на фаз­ ное напряжение. В этих условиях ваттметр измеряет мощность одной фазы. На рис. VI1-8, а приведена схема включения ватт­ метра, а на рис. ѴП-8, б—векторная диаграмма, по которой определяется угол сдвига фаз между вектором напряжения, приложенным к обмотке напряжения ваттметра, и вектором тока, проходящим по обмотке тока.

Рис. ѴІІ-8

Показание ваттметра W\ равно

P\xn=^UAIAzos{ÜA, ІА).

Из векторной диаграммы видно, что угол между векторами UA и ІА есть угол ср. Следовательно,

т. е. показание ваттметра равно активной мощности, потреб­ ляемой фазой А нагрузки, РА = Р\Ѵ • Для того, чтобы опреде­ лить активную мощность всей нагрузки, надо умножить пока­ зание ваттметра на 3, т. е.

Во втором случае, когда нулевая точка недоступна и об­ мотка напряжения не может быть включена на фазное напря-

жение нагрузки, используется схема с искусственной нулевой точкой (рис. VII - 9) .

Здесь конец обмотки напряжения включается на точку О, являющуюся центром искусственной звезды. Эта звезда созда­ ется тремя сопротивлениями, .подключаемыми к точке О от каждой фазы. Так, от фазы А подсоединяется к точке О обмот­

чтобы звезда была симметричной, эти сопротивления должны быть равными, т. е. /?Д О б, = RW6 2 = R v w .

Это справедливо лишь для случая использования электро­ динамического или ферродинамического ваттметров, сопротив­ ления обмоток напряжения которых являются практически только активными.

274

Рассмотрим подробнее одну из схем (рис. VII-10, б) для частного случая соединения нагрузки звездой при симметрич­

торами, т. е.

^ w i = ^ f l / x C o s ( L / ^ j B , ІА).

276

Отсюда можно сделать выводы: во-первых, показания обоих ваттметров равны между собой только при активной и симметричной нагрузке фаз; во-вторых, показание одного из ваттметров может быть отрицательным при угле <р>60°. При­ чем показание будет отрицательным у того ваттметра, у кото­ рого конец обмотки напряжения включается на следующую по наименованию фазу, т. е. на отстающую фазу по сравнению с той, в которую включена обмотка тока этого ваттметра.

Если нагрузки имеют активное и емкостное сопротивления, то отрицательное показание может давать другой ваттметр, у которого конец обмотки напряжения включается на преды­ дущую фазу, т. е. опережающую.

На эти случаи необходимо обратить внимание и знать, что при правильном включении ваттметров один из них может по­ казывать отрицательное значение при большой реактивной на­ грузке.

При соединении нагрузки треугольником или при несиммет­ ричной нагрузке фаз и соединении ее звездой или треугольни­ ком активная мощность трехфазной цепи определяется аналоіично уравнению (VI 1-13) как алгебраическая сумма показа­ нии обоих ваттметров.

По показанию обоих ваттметров при симметричной нагруз­ ке фаз можно определить угол ф нагрузки. Так, сумма показа­ ний обоих ваттметров

Р\ѵі + Р\ѵ2 = Ѵъил !л c ° s <Р. а разность их показаний дает величину

Pw> — Pwi = и л Іл s l n ?•

Отсюда определяется значение tg<p нагрузки:

277

В практике часто приходится измерять активную мощность в трехпроводной цепи при помощи одного трехфазного двух­ элементного ваттметра, оба элемента которого включаются согласно схеме включения двух ваттметров. На рис. VII-12, а приведена схема непосредственного включения такого трех­

Р и с . ѴП-12

Совершенно аналогичны схемы включения двух элементов трехфазного счетчика активной энергии.

На рис. VII-13, а представлена схема соединения нагрузки звездой с нулевым проводом. Ваттметры включаются в каж­ дую фазу. Показания ваттметров определяются схемой их включения. Так, первый ваттметр покажет

278

Из векторной диаграммы (рис. VII-13, б) видно, что угол

т. е. показание ваттметра равно активной мощности, потреб­ ляемой нагрузкой фазы А.

Полная активная мощность всей нагрузки найдется как сумма показаний всех трех ваттметров, т. е.

Измерение активной энергии в трехфазной четырехпроводной цепи при несимметричной нагрузке фаз выполняется трех­ фазным трехэлементным счетчиком или с помощью трех одно­ фазных счетчиков, включаемых по схеме рис. V I 1-13, а. Кроме того, имеются счетчики, использующие специальные схемы с дополнительными обмотками тока. Здесь они не рассматри­ ваются.

Г. Измерение реактивных мощности и энергии в цепях трехфазного тока при симметричной и несимметричной

нагрузках фаз

Измерение реактивных мощности и энергии имеет большое практическое значение. В схемах энергоснабжения широко используются трансформаторы, двигатели и другие устройст­ ва, потребляющие индуктивный (намагничивающий) ток. По-

279