Измерение активной мощности в цепях трехфазного тока

Если трехфазная система симметрична, нулевая точка доступна и сдвиг по фазе между током и напряжением в каждой фазе одинаков, то можно использовать метод одного ваттметра, а потом показания ваттметра нужно умножить на 3.

Если же нагрузка соединена треугольником и поэтому нулевая точка не доступна, то нулевая точка организуется искусственно.

Выбираются следующие соотношения: , - сопротивление обмотки ваттметра.

Более универсальной является схема двух ваттметров, она применяется для любого соединения и в случае асимметрии нагрузки. При этом токовые обмотки ваттметров включены в любые две фазы, а обмотки напряжения на линейные напряжения трехфазной системы.

,

, - углы между и , и соответственно.

Измерение реактивной мощности

Для измерения реактивной мощности пользуются специальным ваттметром, особенностью конструкции которого является обеспечение фазового сдвига между вектором тока и вектором напряжения параллельной цепи ваттметра на 90⁰. В этом случае отклонение подвижной части пропорционально реактивной мощности .

Измерение фазы

Для измерения сдвига фаз между напряжением и током в однофазных цепях используется метод трех приборов: вольтметра, амперметра и ваттметра.

В результате мы измерим три величины U, I, P.

Этот метод отличается простотой, надежностью, но невысокой точностью. Более удобны специальные приборы – фазометры.

Схема фазометра (построена на основе электродинамического логометра):

А – неподвижная обмотка, Б – две соединенные подвижные обмотки.

Из теории логометров известно, что , - угол отклонения подвижной части механизма логометра, - угол между элементами подвижной части.

В теории доказано, что если обеспечить (конструктивно) I₁=I₂, то . Шкала фазометра может быть отградуирована в значениях или . Недостатком прибора является зависимость показаний от частоты.

Серийно выпускаются электродинамические, электромагнитные фазометры.

Диапазон измерения

Для измерения сдвига фазы широко используют также осциллографические методы: метод линейной развертки и метод эллипса. Погрешность измерения сдвига фаз 5 – 10%.

Метод линейной развертки предполагает использование двухлучевого осциллографа, при этом исследуемые сигналы подаются на входы Y, а на вход Х поступает стандартное от блока развертки линейно изменяющееся напряжение. Например, для синусоидальных кривых АС – период одинаковый для U₁ и U₂, . Погрешность измерения сдвига фаз зависит от фазовой погрешности осциллографа.

При измерении с помощью метода эллипса вместо линейной развертки используется одно из исследуемых напряжений и на экране получается фигура Лиссажу, которая при равных частотах U₁ и U₂ представляет собой эллипс.

.

Широко используются цифровые фазометры, они имеют класс точности от 0,005 до 1, диапазон частот от 1 Гц до 100 МГц.

Применяются также электронные фазометры и частотомеры.

Они представляют собой сочетание магнитоэлектрического измерительного механизма с преобразователем частоты или фазы в постоянный ток.

Принцип действия:

Здесь ФУ – формирующее устройство, с помощью ФУ входное напряжение U преобразуется в прямоугольные импульсы, они имеют одинаковую амплитуду и искомую частоту f . Во время действия импульса емкость С заряжается через диод VD1 во время паузы емкость разряжается через VD2 и измерительный механизм (ИМ).

, - отклонение стрелки прибора, - среднее значение тока I, величина, которого пропорциональна частоте, - чувствительность.

Такие приборы позволяют измерять частоту в диапазоне от 50 Гц до 500 кГц, класс точности 1-1,5.

Лекция №17