Меню

Измерение реактивной мощности тремя ваттметрами

УЭ 6.3-4 ИЗМЕРЕНИЕ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Реактивная мощность приводит к дополнительным по­терям в линиях электропередачи и увеличению стоимости вырабатываемой электроэнергии и стоимости эксплу­атации энергетических систем. Поэтому измерение реак­тивной мощности наряду с измерением активной мощно­сти в цепях переменного тока имеет большое народнохо­зяйственное значение.

Реактивная мощность Q, измеряемая в вольт-амперах реактивных (вар), может быть определена как в одно­фазных цепях, так и в трехфазных трехпроводных и че-тырехпроводных цепях переменного тока. Реактивная мощность в однофазной цепи определяется выражением

Q = U I sinφ

Для трехфазной цепи реактивная мощность определя­ется суммой реактивных мощностей отдельных фаз:

В случае полной симметрии трехфазной трех- или четырехпроводной цепи имеем:

Q = Uл Iл sinφ

Измерение реактивной мощности в однофазной цепи может быть осуществлено электродинамическим или фер­родинамический прибором, у которого вращающий момент пропорционален не косинусу угла между векторами тока и напряжения, а синусу это­го угла.

Измерение реактивной мощности в трехфазной пени может быть осуществлено с помощью обычных однофаз­ных ваттметров, т. е. приборов, предназначенных для измерения активной мощности и включаемых в трехфаз­ную цепь по специальным схемам. Здесь, так же как и при измерении активной мощности трехфазной цепи, может быть использован метод одного, двух и трех при­боров.

Кроме того, реактивная мощность в трехфазных це­пях измеряется с помощью двух- или трехэлементных электродинамических или ферродинамических ваттметров, элементы которых, практически ничем не отличаю­щиеся от элементов обычных ваттметров, включаются в трехфазную цепь также по специальным схемам.

Можно сформулировать следующие правила включе­ния однофазных ваттметров и элементов варметров в трехфазные цепи по схемам с замененными напряжени­ями:

1) токовые обмотки необходимо включать в трехфаз­ную цепь точно так же, как это осуществлялось при из­мерении активной мощности
2) обмотки напряжения необходимо включать на та­кие напряжения трехфазной цепи (линейные или фаз­ные), которые отставали бы на 90° от напряжений, по­даваемых на эти обмотки при измерении активной мощ­ности.

Сформулированные правила пригодны для включе­ния однофазных ваттметров и элементов варметров как по методу одного, так и по методу двух и трех приборов.

Прежде чем перейти к рассмотрению конкретных схем, следует отметить, что расширение диапазонов из­мерения приборов при измерении реактивной мощности осуществляется так же, как и при измерении активной мощности, т. е. с помощью измерительных трансформа­торов тока и измерительных трансформаторов напряже­ния. Поэтому в этом параграфе схемы с использованием измерительных трансформаторов не рассматриваются.

Измерение реактивной мощности методом одного прибора. Метод одного прибора используется при вклю­чении обычного однофазного электродинамического или ферродинамического ваттметра, предназначенного для измерения активной мощности, в трехфазную трех- или четырехпроводную цепь. Очевидно, что в этом случае трехфазная цепь должна быть симметричной.

На рисунке 6.22, а приведена схема включения ваттмет­ра в трехфазную трехпроводную цепь. Штриховой лини­ей показано включение обмотки напряжения ваттметра при измерении активной мощности нагрузки, имеющей доступную нулевую точку. Включение обмотки напряже­ния ваттметра при измерении реактивной мощности на замененное напряжение показано сплошными линиями.

Читайте также:  Наружные блоки кондиционеров мощность

Нетрудно видеть, что в рассматриваемом случае за­мененным напряжением по отношению к фазному на­пряжению будет линейное напряжение UВС. Действи­тельно, из векторной диаграммы, изображенной на рисунке 6.22,б, видно, что вектор линейного напряженияUВСотстает иа 90° от вектора фазного напряжения Ua, подключаемого к обмотке напряжения ваттметра при из-мерении активной мощности.

Рисунок 6.22. Использование ваттметра для измерения реактивной мощности в трехфазной трехпроводной цепи при полной симметрии (а – схема включения, б – векторная диграмма)

Показание ваттметра в рассматриваемом случае рав­но:

Для получения реак­тивной мощности всей цепи необходимо умножить пока­зание ваттметра на

Q = Pw = Uл Iл sin φ.

Следует отметить, что незначительная асимметрия токов в трехфазной цепи приводит при применении мето­да одного прибора к большим погрешностям, поэтому метод одного прибора для измерения реактивной мощ­ности в трехфазной цепи применим только в лаборатор­ной практике.

Измерение реактивной мощности методом двух при­боров.Это измерение применяется в трехфазной трех­проводной цепи как при симметрии, так и при асиммет­рии токов.

Рассмотрим схему включения двух однофазных ватт­метров PW1и PW2в трехфазную трехпроводную цепь, показанную на рисунке 6.23, а предполагая для упрощения, что токи сим­метричны. Для удобства рассмотрения штриховой линией показано включение обмоток напряжения ваттметров PW1и PW2в случае применения их для измерения активной мощности.

При измерении активной мощности на обмотку напряжения ваттметра PW1подавалось линейное напря­жение Uав.

Рисунок 6.23. Использование двух ваттметров для измерения реактивной мощности в трехфазной трехпроводной цепи (а — схема включения, б – векторная диаграмма)

В соответствии со сформулированными выше правилами теперь на обмотку напряжения ваттмет­ра PW1необходимо подать напряжение, отстающее от напряжения Uав на 90°. Нетрудно видеть, что таким напряжением будет фазное напря­жение — Uс, как показано на рисунке 6.23,б

Проведя аналогичные рассуждения, нетрудно пока­зать, что на обмотку напряжения ваттметра PW2 необ­ходимо подать вместо линейного напряжения Uсв фаз­ное напряжение UA.Следовательно, при включении однофазных ваттметров для измерения реактивной мощности в трехфазной трехпроводной цепи необходимо иметь фазные напряжения UAи Uc. Для получения этих напряжений создается схема с искусст­венной нулевой точкой.

Обычно для создания схемы с искусственной нуле­вой точкой используются сопротивления цепей напря­жения применяемых однотипных ваттметров и резистор R,как показано на рисунке 6.23 сопротивление которого должно быть равно сопротивлению цепи напряжения ваттметра

Нетрудно видеть, что теперь на обмотки напряжения ваттметров PW2и PW1 соответственно поданы фазные напряжения Uaи Uc, причем на обмотку напряжения ваттметра PW2подано напряжение UAсо знаком плюс (зажим обмотки напряжения, обозначенный звездочкой, включен на фазу А), а на обмотку напряжения ватт­метра PW1— напряжение Ucсо знаком минус (зажим обмотки напряжения, обозначенный звездочкой, под­ключен к искусственной нулевой точке 0).

Определим показания ваттметров:

Из векторной диаграммы рисунка6.23,6 следует:

В результате по­лучаем:

РW2 = UAIC cos( 120° —φ)= Uф Iф cos (120° — φ)

Читайте также:  Физика 7 класс перышкин учебник мощность

Найдем алгебраическую сумму показаний ваттмет­ров:

После несложных преобразований получим:

Анализируя полученые выражение , видим, что для полу­чения реактивной мощности всей цепи необходимо сумму показаний ваттметров умножить на :

Q = P = ( Uф Iфsin ) = 3Uф Iфsin ,

т. е. реактивная мощность всей цепи равна сумме реак­тивных мощностей всех трех фаз.

Необходимо отметить, что в рассматриваемом слу­чае при угле φ =30° (cos φ=0,86) показание ваттметра PW2в соответствии с (12.18) равно нулю:

РW2 = Uф Iфcos = Uф Iфcos90 o =0

При угле o (cos φ ^ IA)= UлIл = UлIлsinφ ;

Следовательно, алгебраическая сумма показаний ваттметров

Разделив на , получим реактивную мощ­ность трехфазной цепи:

Q = = = Uл Iлsin =3Uф Iфsin .

Конструкция трехэлементных варметров соответству­ет конструкции трехэлементных ваттметров, а необхо­димая математическая операция, связанная с делением на , учтена при градуировке варметров.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник



Измерение реактивной мощности в трехфазной цепи.

Реактивную мощность в трехфазной трехпроводной цепи при симметричной нагрузке можно определить по разности показаний ваттметров(рис 8).

Рисунок 8. Измерение реактивной мощности двумя ваттметрами.

(14)

Откуда реактивная мощность:

(15)

Реактивную мощность в трехпроводной трехфазной цепи при симметричной нагрузке можно измерить одним ваттметром (рис 9).

Рисунок 9. Измерение Q одним ваттметром.

Токовая обмотка ваттметра включается в линейныйпровод А, а обмотка напряжения – на линейное напряжение UBC (т. е. на «чужое» напряжение). Из векторной диаграммы (рис. 10) видно, что сдвиг фаз между током IA и напряжением UBCсоставляет α=90°- φ

Рисунок 10.Векторная диаграмма.

Тогда показания ваттметра

(16)

Для вычисления реактивной мощности трехфазной трехпроводной цепи при симметричной нагрузке необходимо показания ваттметра умножить на .

(17)

Измерение энергии в цепях переменного тока.В цепях переменного тока для измерения активной энергии служат однофазные и трехфазные счетчики индукционной системы. Для измерения активной энергии в однофазных и трехфазных цепях однофазные счетчики включают по схемам, аналогичным схемам включения ваттметров (см. рис. 3 и 5). В трехпроводных трехфазных цепях для измерения активной энергии применяют двухэлементные объединяющие измерительные системы двух однофазных счетчиков (рис. 11).

Рисунок 11. Измерительные системы двух однофазных счетчиков.

Для измерения активной энергии в четырехпроводных цепях трехфазного тока применяют трехэлементные счетчики.

Реактивную энергию WР как при симметричной, так и при несимметричной нагрузке в трехфазной цепи измеряют трехфазными индукционными счетчиками реактивной энергии. При симметричной нагрузке в трехпроводной трехфазной цепи реактивную мощность можно измерить с помощью двух однофазных счетчиков. Для этого их включают в цепь, как и ваттметры, по схеме (рис.5). Реактивная энергия равна разности показаний счетчиков, умноженной на .

Дата добавления: 2017-01-16 ; просмотров: 7279 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Измерение реактивной мощности в трехфазных цепях

date image2015-09-06
views image5146

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Рис. 3.4.19. Включение ваттметров активной мощности для измерения реактивной мощности
Рис. 3.4.20. Включение двух ваттметров для измерения реактивной мощности: а – схема, б – векторная диаграмма
Рис. 3.4.21. Схема включения ваттметров активной мощности для измерения реактивной мощности
Читайте также:  Регулятор мощности для тэна электроплиты

Измерение мощности в четырехпроводных цепях. Реактивную мощность в трехфазных четырехпроводных цепях можно измерить одним трехэлементным ваттметром активной мощности или тремя одноэлементными. Мощность, измеряемая одноэлементным ваттметром активной мощности, определяется током I в его последовательной цепи, напряжением U, приложенным к его параллельной цепи, и косинусом угла сдвига фаз между током I и напряжением U.

Если между током I и напряжением U¢ будет угол сдвига (90° — j), то измеряемая ваттметром мощность будет реактивной (рис. 3.4. 18): . В трехфазных цепях при симметричной нагрузке (рис. 3.4.19, б) линейные напряжения UВС, UСА, UАВ отстают от соответствующих фазных напряжений UА, UВ, UС на углы 90°. Поэтому при включении последовательной цепи ваттметра на ток IА и подведении к параллельной цепи его напряжения UВС ваттметр измерит мощность , т.е. в раз большую реактивной мощности фазы А. Появление множителя объясняется тем, что приложенное к параллельной цепи ваттметра линейное напряжение UВС больше фазного UА в раз.

Если второй и третий ваттметры (или элементы трехфазного ваттметра) будут включены аналогичным образом (рис. 3.4.19, а), то сумма показаний трех ваттметров, деленная на , будет равна реактивной мощности трехфазной четырехпроводной цепи.

Измерение мощности в трехпроводной трехфазной цепи. При симметричной системе напряжений и равномерной нагрузке реактивная мощность определяется по схеме 3.4.17 как разность показаний ваттметров, умноженная на Ö3.

В этом случае реактивную мощность можно также измерить двухэлементным ваттметром или двумя одноэлементными ваттметрами активной мощности (рис. 3.4.20). При этом мощность, измеряемая двухэлементным ваттметром,

Умножив показание ваттметра на , получим реактивную мощность трехфазной цепи:

Если двухэлементный ваттметр предназначен для измерения реактивной мощности, то на его шкале наносятся значения реактивной мощности.

Если при симметричной системе напряжений нагрузка неравномерная, тогда мощность можно измерить трехэлементным ваттметром или тремя одноэлементными ваттметрами активной мощности. Схема включения их та же, что и для четырехпроводной цепи (рис. 3.4.21).

Реактивная мощность цепи определяется показанием трехэлементного ваттметра, деленным на Ö3. При равномерной нагрузке фаз достаточно одного одноэлементного ваттметра (рис. 12.21), так как умножив его показание на Ö3, получим:

В этом режиме цепи измерение реактивной мощности возможно также двумя ваттметрами активной мощности или одним двухэлементным ваттметром (рис. 12.22). Две параллельные цепи ваттметров и добавочный резистор образуют равномерную звезду. На параллельной цепи первого ваттметра будет фазное напряжение UС, а на соответствующей цепи второго UА (рис. 3.4.22, б). Сумма показаний двух ваттметров

Рис. 3.4.22. Измерение реактивной мощности в трехфазной цепи двумя ваттметрами активной мощности: а – схема, б – векторная диаграмма

Умножив показания на Ö3, получим реактивную мощность трехфазной цепи: .

Источник