книги из ГПНТБ / Быков М.А. Электрические измерения электрических величин [учеб. пособие]

этому коэффициент мощности приемников энергии отличен от единицы и чем он меньше, тем больше величины реактивных мощности и энергии. Это вызывает увеличение потерь мощно­ сти и энергии при передаче ее в линиях и трансформаторах и требует увеличения напряжения и активной мощности источ­ ников энергии для того, чтобы напряжение у приемников со­ хранялось в должных пределах.

Рассмотрим однофазную цепь. Реактивная мощность ее, как известно, равна Q = UImnq>.

У рассматриваемого выше ваттметра активной мощности электродинамической (или ферродинамической) системы пока­ зание определяется выражением

Pw — UIcos(Ü, І) — U-/-соэф.

Для того, чтобы сделать показание ваттметра пропорцио­ нальным реактивной мощности, необходимо создать 90-градус- ный сдвиг между вектором напряжения U„, приложенным к

Рис. VII-14

Схема 90-градусного сдвига значительно усложняет устрой­ ство ваттметра и используется в так называемых синусных ваттметрах. Здесь она рассмотрена не будет.

В трехфазной цепи реактивная мощность может быть изме­ рена при помощи ваттметров, применяемых для измерения

280

при измерении реактивной мощности следует вводить множи­

На основании этих выражений возможны несколько схем включения ваттметров и счетчиков в цепь при симметричной и несимметричной нагрузках фаз. Рассмотрим схему одного ваттметра, используемую при симметричной нагрузке фаз, и схемы двух и трех ваттметров для случая несимметричной на­ грузки фаз (рассматривается случай несимметрии в токах, а напряжения фаз источника считаются симметричными).

1. Измерение реактивной мощности в трехфазной цепи при симметричной

нагрузке фаз методом одного ваттметра

В этом случае обмотка тока однофазного ваттметра актив­ ной мощности включается в одну из фаз (рис. ѴН-15, а), на­ пример, в фазу А, а обмотка напряжения включается на так называемое «чужое» линейное напряжение, в данном случае— на напряжение между фазами В и С. Показание ваттметра оп­ ределяется из равенства

ратимся к векторной диаграмме (рис. ѴП-15, б). Из нее видно,

281

Согласно выражениям (VII-16) и (ѴІІ-18) мы имеем воз­ можность определить реактивную мощность трехфазной цепи при симметричной нагрузке фаз на основании показания ватт­ метра по формуле

Рис. VII-15

2. Измерение реактивной мощности в трехпроводной цепи при симметричной и несимметричной нагрузках фаз методом двух ваттметров с искусственной нулевой точкой

Обмотку тока обоих однофазных ваттметров можно вклю­ чить в две любые фазы. На схеме рис. VI1-16, а показано включение обмоток тока в фазы А и С. К третьей фазе (в дан­ ном случае к фазе В) подсоединяется добавочное сопротивле­ ние RAo6 такой же величины, как и сопротивления обмоток напряжения каждого из ваттметров электродинамической (ферродинамической) системы, т. е.

Рис. VII-16

282

Таким образом создается искусственная симметричная звезда с центром в точке 0. Обмотки напряжения ваттметров включаются аналогично схеме рис. VI1-15, а на «чужое» ли­ нейное напряжение, но не к фазе В, а к точке О, подсоединен­

Для нахождения углов ß[ и ß2 необходимо построить век­ торную диаграмму. Построение (рис. ѴП-16, б) начинается с симметричной звезды фазных напряжений искусственчой звез­

угольником. Далее, относительно каждого фазного напряже­

и могут быть заменены суммой проекций векторов, слагающих эти токи. Тогда

283

при ф —30°

ипри ф<30°

Втрехпроводных цепях для измерения реактивной мощно­ сти можно использовать один трехфазный ваттметр, два эле­ мента которого включаются по схеме двух однофазных ватт­ метров с искусственной нулевой точкой (рис. ѴП-16, а).

Измерение реактивной энергии обычно не производится по рассмотренной схеме метода двух ваттметров с искусственной нулевой точкой, так как для создания нулевой точки требует­ ся добавочное сопротивление выполнять с такими же актив­ ным и индуктивным сопротивлениями, что и сопротивления обмоток напряжения элементов индукционного счетчика. Это выполнить трудно, поэтому для измерения реактивной энергии в трехфазной цепи используется специальная схема трехфаз­ ного счетчика реактивной энергии, которая здесь не рассмат­ ривается.

284

использующая три однофазных ваттметра активной мощности (рис. VII-17, а). Обмотка тока каждого ваттметра включается

,-г—

а;

285

ГЛАВА VIII

ИЗМЕРЕНИЕ МАГНИТНЫХ ВЕЛИЧИН И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

В природе явления электрические неразрывно связаны с явлениями магнитными. Только зная характеристики ферро­ магнитных материалов, можно судить о работе (отдельных электромагнитных устройств и аппаратов. Особый интерес представляют собой измерения таких магнитных величин, как магнитного потока, индукции, напряженности магнитного по­ ля, магнитного напряжения и получение основных характери­ стик ферромагнитных материалов, т. е. основной кривой на­ магничивания, петли гистерезиса и величины потерь в стали.

Магнитные характеристики делятся на статические, сни­

в несколько герц), и динамические, определяемые в перемен­ ных магнитных полях.

Статические характеристики служат в основном для расче­ та электромагнитных устройств, работающих при постоянных магнитных полях или переменных полях частотой в несколько герц, и дают возможность определить сорт магнитного мате­ риала. К статическим характеристикам относятся гистерезисные, основная и начальная кривые намагничивания.

Основной кривой намагничивания называется геометриче­ ское место вершин симметричных гистерезисных циклов (пе­ тель гистерезиса). Снимается она на предварительно размаг­ ниченном образце путем последовательно-ступенчатого (диск­ ретного) увеличения намагничивающего постоянного тока с одновременным переключением его полярности. Необходимо основную кривую намагничивания отличать от начальной. Начальная кривая намагничивания получается путем намаг­ ничивания плавно (монотонно) возрастающим постоянным магнитным полем образца, который был предварительно раз­ магничен.

Динамические характеристики зависят не только от свойств самого магнитного материала, но и от формы и размеров об-

288

разца, частоты .переменного магнитного поля, от формы кри­ вой магнитной .индукции или напряженности 'магнитного поля. Эти характеристики определяют не только сам магнитный ма­ териал, но ,и электромагнитные процессы, происходящие при тіеремагничивании материала.

Геометрическое место вершин динамических петель гисте­ резиса называется динамической кривой намагничивания.

напряженности магнитного поля несинусоидальна и наоборот. Только при динамической петле гистерезиса, имеющей форму эллипса, кривые индукции и напряженности ноля синусоидаль­

Отсюда получаем выражение комплексной магнитной про­ ницаемости ('относительной)

Здесь \іт= — ^ есть модуль комплексной относительной ма-

гнитной проницаемости, аналогичный понятию магнитной про­ ницаемости на постоянном токе;

Р!—«упругая» составляющая проницаемости, характери­ зующая обратимые (процессы;

р2 —«вязкая» составляющая, характеризующая необрати­ мые 'процессы;

т. е. потери на гистерезис, вихревые тоии и остаточные, связан­ ные с магнитной вязкостью.

Аргумент 8р. связан с потерями энергии и называется «уг­ лом магнитных потерь».