6.4 Измерение реактивной мощности

Измерение реактивной мощности в трёхфазной цепи может быть осуществлено с помощью однофазных электродинамических ваттметров, включаемых по специальным схемам, называемым синусными.

В ключение ваттметра по синусной схеме состоит в том, что обмотка тока включается в разрыв фазы, а обмотка напряжения на две других фазы. Общая реактивная мощность определяется как

Q = P/√3

Р = P_W1 + P_W2 + P_W3

Рис. 6.6 Использование ваттметра для измерения реактивной мощности в симметричной трёхфазной трёхпроводной цепи

6.5 Измерение энергии в цепях переменного тока

Электрическая энергия измеряется электрическими счётчиками. Для измерения в цепях переменного тока используются счётчики индукционной системы. Включение элементов счётчиков для учёта активной и реактивной мощности производится по схемам рис. 6.7.

Рис. 6.7 Схема включения трёхфазного двухэлементного счётчика СА3 (а) и трёхфазного трёхэлементного счётчика СА4 (б)

Тема 7. Измерение сопротивлений, ёмкостей, индуктивностей

7.1 Методы и средства измерений сопротивлений

Диапазон измеряемых на практике сопротивлений условно делят на три части:

малые – менее 10 Ом;

средние – от 10 до 10⁶ Ом;

большие – свыше 10⁶ Ом.

Погрешность измерения сопротивления образцового прибора должна не превышать десятитысячной доли процента (0,000Х%), погрешность при измерении переходных сопротивлений контактов, сопротивлений заземлений или сопротивлений изоляции допустима погрешность 5-10%.

Наиболее точные измерения производятся мостами и компенсаторами.

Особенности измерений малых сопротивлений

Измерения малых сопротивлений связаны с исследованием сверхпроводимости, удельных сопротивлений, сопротивлений обмоток трансформаторов, шунтов, заземлений, при подгонке образцовых резисторов низкоомных декад магазинов сопротивлений и мостов.

При измерениях влияют сопротивления соединительных проводов и переходных контактов (их чистота). Схема измерения малых значений сопротивлений дана на рис. 7.1.

Рис. 7.1 Схема соединений при изменении малых сопротивлений: R_к - сопротивления контактов, R_п - сопротивление проводов, R_х - измеряемое сопротивление

Если соединительные провода выполнены коротким медным проводом с сечением в несколько миллиметров, а контактные поверхности не загрязнены и хорошо прилегают друг к другу, то для приближённых оценок можно принять сопротивление ≈ 0,01 Ом.

О слабление влияния соединительных проводов и контактов получается в четырёхзажимной схеме (рис. 7.2).

Рис. 7.2 Эквивалентная схема действия термо-ЭДС в цепи потенциальных зажимов резистора

Если сопротивления контактов таково, что напряжения на потенциальных зажимах мало (единицы мВ), то возникают термо-эдс, возникающие в местах соединения разнородных проводников. Их величины оказывают совместно со снимаемым с зажимов напряжением значительные погрешности.

Особенности измерений больших сопротивлений

Большие сопротивления измеряются при определении сопротивления изоляции, определении характеристик полупроводников, подгонке высокоомных декад магазинов сопротивлений и мостов.

При этих измерениях измеряемое сопротивление становится сопоставимым с сопротивлением изоляции и на качество измерения будут влиять токи утечки.

На результат измерения будут оказывать влияние:

• температура, влажность окружающей среды,

• величина приложенного напряжения,

• длительность воздействия,

• необходимость использования в процессе измерения источники питания высокого напряжения

• чувствительность измерительных средств.

П ри измерении сопротивления диэлектриков различают объёмные и поверхностные токи утечки и соответствующие им сопротивления. Для защиты от влияния токов утечки используют измерения с помощью экранированных мостов с защитной ветвью и без неё (рис. 7.3).

Рис. 7.3 Способы защиты мостов постоянного тока от токов утечки с защитной ветвью (а) и без неё (б)

Метод амперметра и вольтметра при измерении сопротивлений

Измерение косвенное, может производиться по двум схемам (рис. 7.4). Метод отличается широким диапазоном измеряемых сопротивлений (от 10^-6 до 10¹³ Ом) и простотой. При измерении больших сопротивлений вместо амперметров используются гальванометры.

Рис. 7.4 Схема измерения сопротивления методом амперметра и вольтметра

Погрешность метода зависит от мощности, потребляемой приборами, и схемы их включения.

Если R_х /R_А ›R_V/R_х, что соответствует измерению высокоомных сопротивлений и применяется схема б;

если R_х /R_А ‹R_V/R_х, что соответствует измерению низкоомных сопротивлений и применяется схема а.

Погрешность можно устранить полностью, если сопротивление определить с учётом тока вольтметра и падения напряжения на амперметре.

Для схемы а R_х = (U_V – U_А)/I_А,

для схемы б R_х = U_V/(I_А - I_V).

Приборы непосредственной оценки для измерения сопротивления постоянному току

К ним относятся омметры, аналоговые и цифровые измерители сопротивлений, мосты и компенсаторы постоянного тока.

Омметры выполняются на различные пределы измерений:

миллиомметры – с нижним пределом в десятые доли миллиом;

омметры - с нижним пределом в единицы Ом;

килоомметры – с верхним пределом около 1 МОм;

мегаомметры - с верхним пределом до 1000 Мом;

тераомметры – с верхним пределом до 10⁹ Мом.

Электромеханические омметры используют в комбинированных приборах типа Ц4313, Ц4315, Ц4354 и др. с магнитоэлектрическим микроамперметром. Недостаток этих измерительных приборов – зависимость измерений от значений напряжения источника питания, что требует хорошей градуировки шкалы и подгонки регулируемыми резисторами.

Этих недостатков лишены логометрические омметры (логометры). Они относятся к приборам невысокого класса точности (1,5; 2,5; 4,0). Погрешность омметра указывается в % длины рабочей шкалы.

Особенности измерения сопротивления изоляции.

Для измерения сопротивления изоляции экранированного кабеля, не находящегося под рабочим напряжением, преимущественно применяют электромеханические логометрические мегаомметры. Они способны устранять влияние токов поверхностной утечки. Для этого на концы кабеля устанавливают металлические защитные кольца, подключаемые к зажиму З мегаомметра (рис. 7.5). Падение напряжения между кольцами и экраном кабеля мало и им можно пренебречь. Показания мегаомметра зависят только от тока, протекающего по объёму изоляции в объёме между жилой и экраном.

Рис. 7.5 Схема измерения сопротивлений изоляции экранированного кабеля

Измерение сопротивления заземления

И змерение сопротивления заземления осуществляется методом амперметра и вольтметра или с помощью логометра. Во всех случаях измерения осуществляются на переменном токе, поскольку на постоянном токе могут возникнуть явления поляризации в местах контакта заземлителя с влажной землёй, что существенно влияет на результат измерения. Схема измерения дана на рис. 7.6. В ней применяют два дополнительных заземлителя: токовый З_I , который служит для создания контура с током, и потенциальный З_U, к которому подключают один из полюсов вольтметра, предназначенного для измерения падения напряжения на исследуемом заземлении.

Рис. 7.6 Схема измерения сопротивления заземления методом амперметра и вольтметра

Расстояние от исследуемого до потенциального заземлителя 20 м, а до токового от 40 до 60 м. При условии, что R_V » R_3V , сопротивление заземления определится выражением R_х = U_V /I_А.