2. Вимірювання надвисокочастотної потужності

2.1. Вимірювання над частотної потужності

Метод одного приладу застосовується в симетричних трифазних системах, де фазні напруги, струми і кути зсуву фаз рівні між собою, і ґрунтується на використовуванні виразів для потужності P = 3UфІф·cos φ =

Uл·Іл·cos φ і енергії

. , де U – напруга, I - струм, φ - фаза.

Індекс ф – позначає фазні параметри, л – лінійні.

При асиметричній системі, в якій значення струмів і напруг окремих фаз не однакові, а також розрізняються кути зсуву фаз між векторами струмів і напруг, використовується метод двох приладів. Нарешті, в загальному випадку, у тому числі і в чотирипровідній асиметричній системі, застосовується метод трьох приладів, а потужність і енергія визначається як сума фазних параметрів.

Надалі обмежимося розглядом тільки методів вимірювання потужності, що дає також уявлення і про методи вимірювання енергії.

Метод одного приладу. Якщо трифазна система симетрична, а навантаження сполучені зіркою з доступною нульовою точкою, то однофазний ватметр включають по схемі, а і вимірюють ним потужність однієї фази.

Метод двох приладів. Цей метод застосовується в асиметричних трьохдротяних ланцюгах трифазного струму.

Аналіз роботи схем двох ватметрів показує, що в залежності від характеру навантаження фаз знак показів ватметрів може мінятися.

Отже, активна потужність трифазної системи повинна визначатися як алгебраїчна сума свідчень обох ватметрів.

Метод трьох приладів. В тому разі коли несиметричне навантаження включається зіркою з нульовим дротом, тобто коли є асиметрична трифазна чотирьох дротяна система, застосовуються три ватметри. При такому включенні кожний з ватметрів вимірює потужність однієї фази. Повна потужність системи визначиться як арифметична сума показів трьох ватметрів.

Методи одного, двох і трьох ватметрів застосовуються головним чином в лабораторній практиці. У експлуатаційних умовах застосовуються двух- і трифазні ватметри і лічильники, які є поєднанням в одному приладі двох або трьох однофазних вимірювальних механізмів, що мають загальну рухому частину, на яку діє сумарний обертаючий момент всіх елементів.

На рисунку 5 як приклад схемою показаний трифазний двоелементний індукційний лічильник, що складається з двох пар електромагнітів і двох дисків, поміщених на одній осі.

Вимірювання реактивної потужності і енергії в однофазному і трифазному ланцюгах.

Незважаючи те, що реактивна потужність не визначає ні скопійованої роботи, ні передаваної за одиницю часу енергії, вимірювання їх має велике народногосподарське значення. Це пояснюється тим, що наявність реактивної потужності приводить до додаткових втрат електричної енергії в лініях передачі, трансформатopax і генераторах. Як відомо, під реактивною потужністю розуміється Q = U·I·sin φ.

Реактивна потужність однофазного ланцюга може бути зміряна ватметром.

Підбором параметрів схеми одержують кут зсуву між векторами струму IU і напруги U, рівний 90°.

Електродинамічний або феродинамічний ватметр, спеціально призначений для вимірювань реактивної потужності (реактивний ватметр), застосовується переважно для лабораторних вимірювань і для перевірки реактивних індукційних лічильників. Відмінність реактивного ватметра від звичного полягає у тому, що він має ускладнену схему паралельного ланцюга з метою отримання зсуву по фазі γ = 90° між векторами струму і напруги цього ланцюга. Тоді кут відхилення рухомої частини пропорційний реактивній потужності.

Реактивна потужність трифазної мережі може бути представлена як сума реактивних потужностей окремих фаз, тобто

Q = U1ф·I1ф·sin φ1 + U2ф·I2ф·sin φ2+U3ф·I3ф·sin φ3

При повній симетрії системи реактивна потужність

Q = 3·Uф·Iф·sin φ = ·Uл·Iл·sin φ.

Зміряти реактивну потужність (енергію) трифазної мережі можна різними способами: за допомогою звичних ватметрів (лічильників), але які включаються за спеціальними схемами, і за допомогою реактивних ватметрів (лічильників).При повній симетрії трифазної мережі реактивну потужність можна зміряти одним ватметром.

Для визначення реактивної потужності всієї системи покази ватметра необхідно помножити на .

P = UВС·IА·cos β1= UЛ·IЛ·cos(90°-φ) = sin φ.

Оскільки навіть при незначній асиметрії схема з одним ватметром дає великі погрішності, то вона рідко застосовується.

При вимірюванні реактивної потужності і енергії в трьохдротяній і чотири-провідній асиметричних мережах може бути застосований один трьохелементний прилад або три прилади (ватметри або лічильники).

Доказ можливості вимірювання розглянемо для окремого випадку.

Сума показів приладів з врахуванням чергування фаз при включенні паралельних обмоток так, як показано на рисунку 8, а, буде

P1+Р2+P3 =UBC·IA·cos γ1 + UCA·IB·cos γ2 + UAB·IC·cos γ3.

З векторної діаграми (рисунок 8, б) знайдемо γ1 = 90°-φ1; γ2 = 90°-φ2; γ3 = 90°-φ3. Оскільки UАВ = UBC = UCA = UЛ, то P1+Р2+P3 =UЛ·(IA·sin φ1 + IB·sin φ2 + IC·sin φ3).

Щоб знайти реактивну потужність системи, суму показів ватметрів необхідно розділити на .

На основі цього методу випускаються реактивні лічильники, придатні як для трьох дротяних, так і чотирьох дротяних ланцюгів трифазного струму.