Измеритель активной мощности Ивана Внуковского на одной плате
Содержание / Contents
- 1 Схема измерительного блока
- 2 Что было изменено
- 3 Основные характеристики
- 4 Печатная плата
- 5 Наладка
- 6 Законченная конструкция
- 7 Файлы
↑ Схема измерительного блока
Конструктивно прибор на 90% такой же, как у Ивана, за исключением цепи питания и печатной платы.
↑ Что было изменено
↑ Основные характеристики
Основные характеристики остались прежними:
— пределы измерения напряжения до 255 Вольт, с шагом 1 Вольт;
— пределы изменения тока: 0 — 10 Ампер, с шагом — 0,02 A;
— активная мощность отображается в Ваттах (W);
— полная мощность отображается в Вольт-Амперах (VA).
↑ Печатная плата
↑ Наладка
Наладка моего прибора ничем не отличается от наладки прибора в статье Ивана.
Единственное, что хочется упомянуть, так это суммарный ток, который потребляем прибор от конденсаторного блока питания. В него входит:
— стабилизатор напряжения 78L05 — 5мА;
— LCD подсветка — 19мА;
— ОУ LM358 и резисторные делители — не более 5мА.
В блоке питания установлен стабилитрон D3 на 9V1 1W, максимальный ток которого равен 28мА, необходимо подобрать резистор R5 от LCD подсветки таким образом, чтобы ток через стабилитрон был хотя бы 1мА или чуть более при 220V в сети.
Максимально отдаваемый ток от конденсатора C1, зависит от его ёмкости. Оптимальным считается ёмкость в 1,5μF.
Триммеры регулировок:
RV1 — регулирует ток;
RV2 — контрастность LCD;
RV3 — напряжение.
↑ Законченная конструкция
↑ Файлы
В архиве папка с исходниками в CodeVision AVR, файл симуляции в Proteus, печатная плата в Sprint-Layout.
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.
Спасибо за внимание!
Камрад, рассмотри датагорские рекомендации
? Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress
Никогда не затаривался у китайцев? Пришло время начать!
Камрад, регистрируйся на Али по нашей ссылке. Ты получишь скидочный купон на первый заказ. Не тяни, условия акции меняются.
? Полезные и проверенные железяки, можно брать
Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.
Источник
УЭ 6.3-3 ИЗМЕРЕНИЕ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЦЕПЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Измерение активной мощности в однофазной цепи производится одноэлементными ваттметрами. Измерение активной мощности в трехфазных цепях в лабораторных условиях также может быть проведено при помощи одноэлементных ваттметров, включаемых в трехфазную цепь по схемам с использованием метода одного, двух или трех приборов. Однако при технических измерениях, как правило, в этом случае используются специальные двух- и трехэлементные ваттметры.
Расширение диапазонов измерения во всех случаях применения ваттметров в цепях переменного тока осуществляется спомощью измерительных трансформаторов тока и напряжения.
Рисунок 6.15. Схема включения ваттметра в однофазную цепь переменного тока и векторная диаграмма.
Измерение мощности методом одного прибора.При использовании метода одного прибора измерение мощности осуществляется с помощью одноэлементного ваттметра. Метод применяется при измерении мощности в однофазных цепях и симметричных трехфазных цепях (комплексные сопротивления фаз одинаковы). И в том и в другом случае обмотка напряжения ваттметра включается на фазное напряжение, а обмотка тока включается в рассечку провода какой-либо фазы.
На рисунке 6.15 показано включение одноэлементного ваттметра в однофазную цепь переменного тока. Пренебрегая методической погрешностью, записываем показание ваттметра:
PW = UI cosφ,
где U и I— действующие значения напряжения и тока нагрузки;φ=
Искусственная нулевая точка обычно создается с помощью двух резисторов (сопротивление каждого резистора равно сопротивлению цепи обмотки напряжения ваттметра) и сопротивления цепи обмотки напряжения. Сопротивление цепи обмотки напряжения любого ваттметра либо приведено на циферблате прибора, либо указывается в техническом паспорте на данный прибор.
Включение ваттметра в трехфазную трехпроводную цепь по схеме с искусственной нулевой точкой показано на рисунке 6.17.
Рисунок 6.17. Схема включения ваттметра в трехфазную трехпроводную цепь с недоступной нулевой точкой при полной симметрии
Анализируя схемы включения ваттметров, приведенные на рисунке 6.16, а, б, нетрудно видеть, что показание ваттметра будет соответствовать мощности одной фазы.
Мощности одной фазы будет соответствовать и показание ваттметра, включение которого показано на рисунке 6.17. Действительно, фазное напряжение UA, на которое включена обмотка напряжения ваттметра, равно Линейный ток IАв токовой обмотке ваттметра . Следовательно, показание ваттметра
PW = ( )= cosφ,
т. е. ваттметр покажет мощность одной фазы, так как при симметричной нагрузке
Следует обратить внимание на правильность включения генераторных зажимов ваттметра и соответствующих зажимов измерительных трансформаторов. Нетрудно видеть, что в схеме рисунка6.18.б, а значение измеряемой мощности Р определяется умножением показания ваттметра PWна номинальный коэффициент трансформации КТА применяемого измерительного трансформатора тока:
Р= Pw КТА.
В схеме рис. 12.6,6 значение измеряемой мощности определяется по формуле
где КТU -номинальный коэффициент трансформации используемого измерительного трансформатора напряжения.
Измерение мощности методом двух приборов. Метод двух приборов используется при измерении мощности в трехфазной трехпроводной цепи с помощью двух одноэлементных ваттметров. Метод дает правильные результаты независимо от схемы соединения и характера нагрузки как при симметрии, так и при асимметрии токов и напряжений. Кроме того, метод двух приборов применяется для включения элементов двухэлементного ваттметра при измерении с его помощью мощности в трехфазной трехпроводной цепи.
Рисунок 6.19. Схема включения двух ваттметров в трехфазную трехпроводную цепь (а) и векторная диаграмма (б)
На рисунке 6.19, а изображена схема включения двух одноэлементных ваттметров. Обычно токовая обмотка одного ваттметра, например PW1, включается в фазу А, а токовая обмотка другого ваттметра — PW2— в фазу С. Обмотки напряжения ваттметров включаются на линейные напряжения.
На рисунке 6.19,6 представлена векторная диаграмма цепи для частного случая — случая симметрии токов и напряжений.
Нетрудно видеть, что показание ваттметра PW1в этом случае равно:
PW1=UabIаcos(30°+φ)=UлIлcos(30° + φ).
Аналогично нетрудно определить и показание ваттметра PW2:
PW2 = Ucb Ic cos(30° — φ) =UлIлcos (30° — φ).
Учитывая, что при измерении мощности с использованием метода двух приборов общая мощность цепи равна алгебраической сумме показаний ваттметров, а также учитывая выражения (12.4) и (12.5), получаем:
После несложных преобразований имеем:
Р = UлIл 2cos30°cos φ = UлIлcos φ
Таким образом, сумма показаний ваттметров PW1 и PW2, есть не что иное, как мощность трехфазной цепи.
Следует отметить, что показания каждого ваттметра могут быть положительными или отрицательными в зависимости от значения угла φ и его знака. Более того, при φ =+60° показание ваттметра PW1равно нулю, а при φ = -60° нулевое показание будет у ваттметра PW2. При φ =0, т. е. при чисто активной нагрузке, показание ваттметраPW1равно показанию ваттметра PW2.
Двухэлементные ваттметры, обычно называемые трехфазными ваттметрами, представляют собой конструкцию из двух измерительных механизмов одноэлементных ферродинамических ваттметров с одной общей подвижной частью.
Примерное конструктивное выполнение двухэлементного ферродинамического измерительного механизма, широко используемого для построения трехфазных ваттметров, показано на рисунке 6.20.
Два шихтованных магнитопровода 1 имеют неподвижные токовые обмотки 2. Обмотки напряжения, выполненные в виде подвижных рамок 3, укреплены на общей оси.
Включение токовых обмоток и обмоток напряжения трехфазных двухэлементных ваттметров производится по схеме рисунка6.19, в которой используется метод двух приборов.
Рисунок 6.20, а — двухэлементный ферродинамический измерительный механизм; б- схема включения элементов двухэлементного ваттметра в трехфазную трехпроводную цепь с использованием трансформаторов тока
Расширение диапазонов измерения трехфазных двухэлементных ваттметров, так же как и одноэлементных однофазных ваттметров, осуществляется с помощью измерительных трансформаторов тока и напряжения. На рисунке 6.20,б показано включение элементов двухэлементного трехфазного ваттметра в трехфазную трехпроводную цепь через измерительные трансформаторы тока. Очевидно, что в этом случае для получения мощности цепи показание ваттметра необходимо умножить на номинальный коэффициент трансформации КТА применяемых измерительных трансформаторов тока. Если измерение мощности осуществляется двумя одноэлементными ваттметрами, то на значение КТU умножается арифметическая сумма показаний ваттметров.
Измерение мощности методом трех приборов. Известно, что метод трех приборов применяется при измерении мощности в трехфазной четырехпроводной цепи (при этом используются три одноэлементных ваттметра).Так же как и метод двух приборов, метод трех приборов дает правильные результаты независимо от схемы соединения и характера нагрузки как при симметрии, так и при асимметрии токов и напряжений. По схеме, реализующей метод трех приборов, включаются также элементы трехэлементных трехфазных ваттметров.
Рисунок 6.21, а — схема включения трех ваттметров в трехфазную трехпроводную цепь; б- трехэлементный ферродинамический измерительный механизм.
На рисунке 6.21,а приведена схема включения грех одноэлементных ваттметров по методу трех приборов в трехфазную четырехпроводную цепь. Нетрудно видеть, что в этом случае каждый ваттметр измеряет мощность одной фазы:
где UА, UВ иUС— фазные напряжения; IА, IВиIС—фазные токи; φА, φВ и φС — фазовые сдвиги между соответствующими фазными напряжениями и фазными токами.
Очевидно, что для нахождения мощности трехфазной четырехпроводной цепи необходимо взять алгебраическую сумму показаний всех ваттметров:
Принципиальная конструктивная схема трехэлементного трехфазного ферродинамического ваттметра приведена на рисунке 6.21,б. Каждый элемент содержит выполненный из магнитомягкого материала шихтованный магнитопровод / с неподвижной токовой обмоткой 3. Подвижные рамки элементов 2 жестко укреплены на одной оси. Таким образом, на подвижную часть трехфазного трехэлементного ваттметра действует арифметическая сумма моментов всех трех элементов. Непосредственное включение элементов ваттметра в трехфазную четырех-проводную цепь осуществляется по схеме, изображенной на рисунке 6.21,а.
Расширение диапазонов измерения трехэлементных трехфазных ваттметров осуществляется так же, как и двухэлементных ваттметров,— с помощью измерительных трансформаторов тока и напряжения.
Следует отметить, что в последние годы промышленностью для измерения мощности в четырехпроводной трехфазной цепи выпускаются специальные щитовые ферродинамические двухэлементные ваттметры типа Д323. Элементы этих ваттметров имеют не по одной, а по две токовые обмотки. Дополнительные токовые обмотки включаются в четырехпроводную трехфазную цепь по специальной схеме. Показания такого ваттметра справедливы как при равномерной, так и при неравномерной нагрузке фаз.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
Измерение активной мощности в трехфазных цепях
Измерение активной мощности в трехфазных цепях производят с помощью трех, двух или одного ваттметров, используя различные схемы их включения. Схема включения ваттметров для измерения активной мощности определяется схемой сети (трех- или четырехпроводная), схемой соединения фаз приемника (звезда или треугольник), характером нагрузки (симметричная или несимметричная), доступностью нейтральной точки.
При несимметричной нагрузке в четырехпроводной цепи активную мощность измеряют тремя ваттметрами (рис. 2.1), каждый из которых измеряет мощность одной фазы – фазную мощность.
Рис. 2.1. Метод трех ваттметров
Активная мощность приемника определяют по сумме показаний трех ваттметров
Измерение мощности тремя ваттметрами возможно при любых условиях.
При симметричном приемнике и доступной нейтральной точке активную мощность приемника определяют с помощью одного ваттметра, измеряя активную мощность одной фазы по схеме рис. 2.2. Активная мощность всего трехфазного приемника равна при этом утроенному показанию ваттметра: .
Рис. 2.2. Метод одного ваттметра
Рис. 2.3. Метод одного ваттметра с искусственной нейтральной точкой
В случае, если нейтральная точка приемника недоступна или зажимы фаз приемника, включенного треугольником не выведены, применяют схему рис. 2.3 с использованием искусственной нейтральной точки . В этой схеме дополнительно в две фазы включают резисторы с сопротивлением , равным сопротивлению обмотки напряжения ваттметра .
Измерение активной мощности симметричного приемника в трехфазной цепи одним ваттметром применяют только при полной гарантии симметричности трехфазной системы.
В трехпроводных трехфазных цепях при симметричной и несимметричной нагрузках и любом способе соединения приемников широко распространена схема измерения активной мощности приемника двумя ваттметрами (рис. 2.4). Показания двух ваттметров при определенной схеме их включения позволяют определить активную мощность трехфазного приемника, включенного в цепь с симметричным напряжением источника питания.
На рис. 2.4 показана одна из возможных схем включения ваттметров: здесь токовые катушки включены в линейные провода с токами и , а катушки напряжения – соответственно на линейные напряжения и .
Рис. 2.4. Метод двух ваттметров
Докажем, что сумма показаний ваттметров, включенных по схеме рис. 2.4, равна активной мощности трехфазного приемника. Мгновенное значение общей мощности трехфазного приемника, соединенного звездой,
Подставляя значение в выражение для , получаем
Выразив мгновенные значения и через их амплитуды, можно найти среднюю (активную) мощность
Так как , и – соответственно линейные напряжения и токи, то полученное выражение справедливо и при соединении потребителей треугольником.
Следовательно, сумма показаний двух ваттметров действительно равна активной мощности трехфазного приемника.
При симметричной нагрузке
Из векторной диаграммы (рис. 2.5) получаем, что угол между векторами и равен , а угол между векторами и составляет .
В рассматриваемом случае показания ваттметров можно выразить формулами
Сумма показаний ваттметров
cos( ] cos (2.32)
Ввиду того, что косинусы углов в полученной формуле могут быть как положительными, так и отрицательными, в общем случае активная мощность приемника, измеренная по методу двух ваттметров, равна алгебраической сумме показаний.
При симметричном приемнике показания ваттметров и будут равны только при . Если , то показания второго ваттметра будет отрицательным.
Для измерения активной мощности в трехфазных цепях промышленных установок широкое применение находят двухэлементные трехфазные электродинамические и ферродинамические ваттметры, которые содержат в одном корпусе два измерительных механизма и общую подвижную часть. Катушки обоих механизмов соединены между собой по схемам, соответствующим рассмотренному методу двух ваттметров. Показание двухэлементного ваттметра равно активной мощности трехфазного приемника.
Источник