Главная Движение носителей электрических зарядов



т. е. в обмотке напряжения; г у - сопротивление цепи подвижной катушки. Следовательно,

Мвр = КШ/гу = CUI = CP,

(10.5)

где С - коэффициент пропорциональности.

Таким образом, вращающий момент ваттметра пропорционален мощности и его шкала может быть отградуирована непосредственно в ваттах или киловаттах. . Для измерения активной мощности в цепях переменного тока применяют ваттметры электродинамической системы.

Измерение активной мощности в однофазной цепи. Электродинамический ваттметр для измерения активной мощности в однофазной цепи переменного тока включают так же, как и при измерениях в цепи постоянного тока, т. е. по схеме рис. 10.3. Так как ток 1у в подвижной катушке пропорционален напряжению U и практически совпадает с ним по фазе*, а ток / в неподвижной катушке (токовой обмотке) равен току нагрузки, то вращающий момент ваттметра

Мер = CUI cos ф = CP, (10.6)

где с - коэффициент пропорциональности.

Итак, вращающий момент ваттметра пропорционален измеряемой активной мощности Р, а противодействующий момент М„р пропорционален углу поворота а подвижной катушки (или стрелки прибора); Поэтому отклонение стрелки прибора пропорционально измеряемой мощности Р и, следовательно, шкалу ваттметра градуируют в ваттах или киловаттах.

Зажимы токовой обмотки и обмотки напряжения ваттметра, помеченные звездочками и называемые генераторными, следует включать в электрическую цепь со стороны источника питания.

Измерение актнвшй мощности в трехфазной цепи. В зависимости от характера нагрузки и схемы трехфазной цепи применяется несколько способов измерения мощности.

При симметричной нагрузке активную мощность в трехфазной цепи можно измерить путем замера мощности в одной фазе с помощью ваттметра, включенного по схеме рис. 10.4, а, б. После измерения пока-


Рис. 10.4

* Сопротивление цепи обмотки напряжения ваттметра практически можно считать атстивным.



зания ваттметра Р„ умножают на 3:

Р = ЗР„.

(10.7)

В трехпроводной трехфазной цепи как при симметричной, так и несимметричной нагрузке и любом способе соединения потребителей активную мощность можно измерить с помощью двух ваттметров (рис. 10.5). Покажем, что алгебраическая сумма показаний ваттметров в этом случае равна активной мощности Р в трехпроводной трехфазной цепи.

Мгновенное значение мощности, измеряемое первым ваттметром. Pi = ЧавКа- Мгновенная мощность, измеряемая вторым ваттметром, Рг = -*свс- Сумма мгновенных значений мощностей, измеряемых двумя ваттметрами, р = pj + рг = UabIa + UcbIc-

Если линейные напряжения ив и Ucb, на которые подключены обмотки напряжения ваттметров, выразить через фазные напряжения Члв = "л - "в; Чсв = Чс- "в, то р = UaIa - UbIa + ucic - ивк или р = uj + + tcic - Чв (ia + ic)- Так как в трехпроводной трехфазной цепи +в + ic = 0> то lA + ic-h, а, окончательное выражение мощности, измеряемой двумя ваттметрами,

р = uJa + UbIb + Ucic-

Из этого выражения следует, что суммарная мгновенная мощность, измеряемая двумя ваттметрами, равна активной мощности в трехфазной цепи при соединении потребителей звездой. Подобные же рассуждения можно повторить и для соединения потребителей треугольником, получив при этом одинаковый конечный результат.

Активная мощность трехфазной системы, выраженная через действующие значения напряжений и токов и замеренная по способу двух ваттметров, равна

Р = UabIa cos (iQw + UcbIc cos ((Йс) = Pwi + Pw2, (10-8)

где Р[у1 и Pwi - показания ваттметров.

При измерении активной мощности по способу двух ваттметров для случая симметричной нагрузки 1 -1в = 1с = л, Uac = Ucb = U„.

На рис. 10.6 представлена векторная диаграмма токов и напряжений, которая поясняет измерения активной мощности с помощью


Рис. 10.5




двух ваттметров для симметричной нагрузки, соединенной звездой. Так как на векторной диаграмме угол а между векторами \Jab и Ia равен ф + 30°, а угол Р между векторами Ucb и 1с составляет ф - 30°, то мощность трехфазной системы при симметричной нагрузке

P=Pwi+ Pw2 = UJ„ [со8{ф + 30°) + со8{ф - 30°)] = /з UJ„ cos ф. (10.9)

Если угол сдвига фаз ф < 60°, то, согласно (10.9), мощность, учитываемая ваттметрамивсегда положительна: Pi = {/лл cos(ф + 30°) и Р2 = UJj, cos (ф - 30°). При ф = 60° мощность, показываемая первым ваттметром, равна нулю: cos(60° + 30°) = 0. В этом случае вся мощность в трехфазной цепи будет учитываться вторым ваттметром. При ф > 60° мощность, учитываемая первым ваттметром, становится отрицательной и суммарная мощность двух ваттметров вычисляется с учетом знака мощностей последних, как их алгебраическая сумма.

Практически для отсчета отрицательной мощности по показаниям ваттметра необходимо изменять направление тока в обмотке напряжения, для чего переключатель направления тока в обмотке напряжения, имеющийся на корпусе ваттметра, надо переключить с «+» на «-»..

Измерить активную мощность в четырехпроводной трехфазной цепи при несимметричной нагрузке можно тремя ваттметрами (рис. 10.7). Так как в этом случае каждый из ваттметров измеряет активную мощность одной фазы, то мощность в четырехпроводной трехфазной цепи

Р = Ра + Рв + Рс, . (10.10)

где Ра, Рв, Рс - активные мощности фаз А, В, С.

Измерение реактивной мощности в трехфаззюй цени. Реактивную мощность в трехфазной трехпроводной цепи при симметричной нагрузке можно определить по разности показаний ваттметров (см. рис. 10.5):

Pwi - Pw2 = UJ„ [cos (ф + 30°) - cos (ф - 30°)] = (7 A sin ф = -

откуда реактивная мощность

е = /з UJ, sin ф = 1/з(Р1 - Pw2)-

(10.11)

А 1а

В о-

С о-

N о-





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 [55] 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148


0.6084