10 Мощность 3-фазной системы: схемы измерения, изменение мощности при включении нагрузки в звезду

При неравномерной нагрузке фаз активная мощность Р трехфазной системы равна сумме мощностей отдельных ее фаз:

P = PA + PB + PC

При равномерной нагрузке трехфазной системы активные мощности Рф и реактивные Q всех трех фаз равны, поэтому общую величину мощности можно получить простым умножением фазной составляющей на количество фаз в системе:

Р=3РФ=3UФ∙IФ∙cosφ;

Q=3Q=3UФ∙IФ∙sinφ;

где φ — угол сдвига фаз между фазным током и фазным напряжением.

Зависимость от вариантов соединения элементов цепи схемой γ либо Δ в 3-х фазной симметричной системе значения мощностей отсутствует. Они вычисляются по одним и тем же формулам

Р=3UФ∙IФ∙cosφ=(3UЛ∙IЛ/√3)∙cosφ=√3∙UЛ∙IЛ∙cosφ.

Полная мощность симметричной трехфазной системы S=√3UлIл

Активная мощность измеряется в “ваттах” и соответствующих кратных единицах (Вт, кВт, МВт), реактивная мощность — в “вольт-амперах реактивных” (ВАр, кВАр, МВАр), полная мощность — в “вольт-амперах” (ВА, кВА, МВА).

11 Измерение мощности в 3-фазной нагрузке. Схемы включения измерительных приборов

Способ одного ваттметра с созданием искусственной нулевой точки применяют для измерения мощности при симметричной нагрузке в тех случаях, когда нулевая (нейтральная) точка токоприемника недоступна или вообще отсутствует (например, в соединении треугольником). При этом в одну из фаз включают токовую обмотку ваттметра, а нулевую (нейтральную точку) получают включением двух одинаковых сопротивлений между двумя другими фазами. В этом случае общая мощность равна утроенному показанию ваттметра: P=3W=3UфIфcos(φ). Схема с одним ваттметром может быть использована только для ориентированной оценки мощности и неприменима для точных и коммерческих измерений.

Для измерения активной мощности в четырехпроводных трехфазных цепях (при наличии нулевого провода) применяется схема с тремя приборами, в которой производится измерение активной мощности каждой фазы в отдельности, а мощность всей цепи определяется как сумма показаний трех ваттметров:

Способ двух ваттметров может быть применен в трехпроводных линиях во всех случаях при измерении мощности трехфазных приемников. По этой схеме токовые обмотки ваттметров включают в какие-либо две фазы, а обмотки напряжения между третьей (незанятой) фазой и той фазой, в которую включена токовая обмотка данного ваттметра. Общая мощность при этом равна сумме показаний обоих ваттметров.

Для измерения активной мощности в трехпроводных трехфазных цепях (при отсутствии нулевого провода) применяется схема с двумя приборами.

При отсутствии нулевого провода линейные (фазные) токи связаны между собой уравнением 1-го закона Кирхгофа: IA+IB+IC=0.

Сумма показаний двух ваттметров равна активной трехфазной мощности, при этом показание каждого прибора в отдельности зависит не только величины нагрузки но и от ее характера.

При активной нагрузке (φ = 0), показания ваттметров равны (W1 = W2). При активно-индуктивной нагрузке(0 ≤ φ ≤ 90°) показание первого ваттметра меньше, чем второго (W1 < W2), а при φ>60° показание первого ваттметра становится отрицательным (W1<0).

При активно-емкостной нагрузке(0 ≥ φ≥ -90°) показание второго ваттметра меньше, чем первого (W1 больше W2), а при φ(меньше)-60 ° показание второго ваттметра становится отрицательным.