1.Технология измерения мощности переменного тока с помощью измерительных трансформаторов.

Рассмотрим простейшую электрическую цепь, в которой нагрузка подключена к зажимам источника питания с напряжением. Режим работы этой цепи характеризуется силой тока, протекающего по ней, напряжением на нагрузке и мощностью. Для их измерения в проверяемую цепь включены соответствующие электроизмерительные приборы: амперметр и катушка напряжения ваттметра – параллельно нагрузке.

Испытательные блоки обычно монтируют на панелях релейной защиты и автоматики для подведения к соответствующим приборам цепей от измерительных трансформаторов тока.

При включении ваттметра в контролируемую цепь необходимо учитывать полярность его выводов (начала токовой обмотки и обмотки напряжения). Они обычно обозначаются звездочками. Правильное включение ваттметра при непосредственном включении его в проверяемую цепь и включение ваттметра через измерительные трансформаторы показано в графической части. При правильном включении ваттметра, если мощность положительна, т.е. направлена от источника к нагрузке, стрелка прибора отклонится вправо, если мощность отрицательна, т.е. направлена в сторону источника питания, стрелка прибора отклонится влево. Поэтому, чтобы произвести отсчет показаний ваттметра, приходится менять местами провода, подходящие к его обмотке напряжения, а если ваттметр снабжен переключателем полярности, достаточно переключить последний в другое фиксированное положение. Обычно эти положения отмечены значками «+» и «-». После этого стрелка ваттметра отклонится вправо, можно будет снять его показания, но записывать их следует уже со знаком «-».

Например ваттметр для измерения мощности, протекающей по линии, был включен по схеме и стрелка прибора ушла влево. Для снятия показаний переключили провода, подходящие к его цепи напряжения. Стрелка прибора после этого отклонилась вправо и установилась против деления 800. однако поскольку полярность прибора мы изменили следует записать результат измерения со знаком «-», т.е. P= -800 Вт. Кроме того, промышленность выпускает ваттметры (обычно щитовые) не только с нулем в начале шкалы, но и по середине. Такие ваттметры обычно устанавливают на щитах управления для измерения мощности на линиях передачи, чтобы оперативный (дежурный) персонал мог сразу определить не только величину, но и направление мощности (от шин в линию или из линии на шины подстанции).

Переносные ваттметры активной мощности обычно градуируют при коэффициенте мощности, равном единице. Предел измерения по мощности при этом равен произведению номинальных значений тока и напряжения. Например если номинальный ток ваттметра 5А, а номинальное напряжение 300В, предел измерения его по мощности буде 300*5=1500 Вт. Если шкала прибора разбита на 100 делений, каждое деление ваттметра (цена деления) будет соответствовать 15 Вт. Если, например, стрелка прибора остановилась против 40-го деления, то мощность, показываемая ваттметром, будет равна 15*40=60Вт. Малокосинусные ваттметры градуируют при коэффициенте мощности, отличном от единицы. Цена деления и коэффициент мощности, при котором производилась градуировка, указываются заводом-изготовителем на шкале прибора и в его паспорте.

Косвенными методами измерения пользуются для определения полной (кажущейся) мощности S, измеряя силу тока и напряжение, реактивной мощности, измеряя активную мощность, силу тока и напряжение после подсчета полной мощности или подсчитывая непосредственно по формуле. Измерив силу тока I, напряжение U и коэффициент мощности cos, можно определить косвенным методом и активную мощность P. Однако к косвенному измерению активной мощности прибегают очень редко.

Следует иметь в виду, что применение косвенных методов измерения, когда приходится пользоваться несколькими приборами, приводит к усложнению процесса измерения и увеличению его погрешности, поскольку она принимается равной сумме погрешностей всех приборов, используемых для измерения.

Коэффициент мощности при проведении пусконаладочных работ, например при определении загрузки электродвигателей, чаще измеряют косвенным методом по формуле, однако в ряде случаев применяют и метод непосредственного измерения, используя переносные фазометры.

Косвенный метод измерения мощности применяют также, когда требуется определить среднее значение мощности за длительный период времени, пользуясь счетчиками (активными для определения активной мощности и реактивными для определения реактивной мощности) . Для этого разность показания счетчика на начало и конец периода, для которого требуется определить среднюю мощность, следует разделить на длительность этого периода.

В трехпроводной сети трехфазного тока мощность измеряют обычно двумя однофазными ваттметрами или одним двуэлементным ваттметром трехфазного тока. При измерении активной мощности ваттметры включают по схеме. При этом, если P1 – показание первого ваттметра W1, а P2 – второго ваттметра W2, то мощность P трехфазного тока определяется как алгебраическая сумма показаний обоих ваттметров: P=P1+P2.

Показания ваттметров записывают со знаком «+», если включение их точно соответствует приведенной схеме с учетом полярности выводов и при соответствующем положении переключателя полярности. При равномерной нагрузке фаз можно установить зависимость показаний ваттметров от коэффициента мощности. Если оба ваттметра показывают значения, одинаковые по знаку и величине. При показание одного ваттметра равно нулю (P1 при индуктивной нагрузке P1=0, при емкостной нагрузке P2=0). При показании одного ваттметра отрицательно (P1 при индуктивной нагрузке, а P2 при емкостной нагрузке), а другого – положительно (при индуктивной нагрузке P2, при емкостной P1).

Эта зависимость показаний ваттметров от коэффициента мощности позволяет одними и теми же ваттметрами активной мощности пользоваться не только для измерения активной мощности в трехфазной сети, но и для определения реактивной мощности Q, тангенса угла и коэффициента мощности.

Коэффициент мощности можно определить по отношению P1/P2 пользуясь графиком.

В симметричной трехфазной сети при равномерной нагрузке одним ваттметром можно измерять активную и реактивную мощность по схеме. Если показания ваттметра будут P1, то при измерении по схеме активная мощность трех фаз P=3P1.

В четырехпроводной сети измеряют тремя ваттметрами и только при симметричной нагрузке, что для четырехпроводной сети нехарактерно, в отдельных случаях можно измерять мощность одним ваттметром.