Меню

Измерение реактивной мощности трехфазной сети



ИЗМЕРЕНИЕ АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИВ ТРЕХФАЗНЫХ ЦЕПЯХ

Цель работы: изучить методы измерения активной и реактивной мощности в трехфазных цепях.

Общие сведения

При симметричной нагрузке фаз достаточно измерить мощность одной фазы и полученный результат утроить:

где Pф ‑ активная мощность одной фазы, измеренная с помощью ваттметра (рис. 6.1 а, б).

Реактивную мощность симметричной трехфазной цепи также можно измерить с помощью обычного ваттметра, включенного по схеме рис. 6.2.

Как видно из рис. 6.2, параллельная обмотка ваттметра включается на «чужие фазы». Показание ваттметра для данной схемы

Для определения реактивной мощности трехфазной цепи достаточно показание ваттметра увеличит в раз:

Для измерения активной мощности при несимметричной нагрузке в четырехпроводной схеме (звезда с нейтральным проводом) включается три ваттметра. Активная мощность трехфазного приемника определяется сложением показаний всех ваттметров:

Для измерения реактивной мощности при несимметричной нагрузке ваттметры включаются по схеме рис. 6.3.

Из рис. следует, что показание каждого ваттметра в раз меньше 3-фазной реактивной мощности. Поэтому для получения 3-фазной реактивной мощности достаточно сумму показаний всех ваттметров разделить на :

Самым распространенным методом измерения активной мощности в трехпроводных цепях при любой асимметрии нагрузки является метод двух ваттметров (рис. 6.4). Активная мощность трехфазных цепей равна алгебраической сумме показаний ваттметров: P=P1+P2.

Показания ваттметров зависят от угла φ=arctg x/R. При активной нагрузке (φ=0) показания обоих ваттметров одинаковы:

В случае φ ≠ 0 0 показания ваттметров различны, причем если φ = 60 0 , то P1 = 0, а P2 = P; если φ > 60 0 , то угол (φ+30 0 ) > 90°, показание одного ваттметра, станет отрицательным (P1

Домашнее задание по подготовке к занятию

2.1. Изучить теоретический материал по учебнику. Подготовить бланк отчета по лабораторной работе.

2.2. Для электрической цепи, схема и параметры которой приведены в табл. 6.1, рассчитать токи IA, IC, показания ваттметров, активную Р и реактивную Q мощности симметричного приемника, соединенного звездой. Линейное напряжение сети U=220 В. Результаты расчета внести в табл. 6.2. В качестве емкостного 3-фазного приемника включить в схему конденсаторы С2, С3, С4 универсального стенда.

Номер варианта
Схема цепи (рисунок) 6.1а 6.2 6.4 6.1а 6.2 6.4 6.1а 6.4
Rф, Ом
Xф, Ом -300 -300 -300 -300 -300 -300 -300

2.3. Построить векторную диаграмму напряжений и токов.

Порядок выполнения работы

3.1. Собрать электрическую цепь по схеме «звезда» (рис. 6.1а). Измерить и записать в табл. 6.2 значения напряжения Uл, тока Iл, мощности Pw для активной и активно-емкостной симметричной нагрузки. По результатам измерений рассчитать активную Р и реактивную Q мощности цепи.

3.2. Собрать электрическую цепь по схеме рис. 6.2. Измерить и записать в табл. 6.3 показания приборов для указанного в таблице характера симметричной нагрузки. Рассчитать реактивную мощность цепи Q.

Характер нагрузки Измерено Вычислено
Uл, В Iл, А Pw, Вт Q, Вар
Активная
Активно-емкостная
Емкостная

3.3. Собрать электрическую цепь по схеме рис. 6.4. Измерить и записать в табл. 6.4 показания приборов для указанного в таблице характера нагрузки. Рассчитать активную Р и реактивную Q мощности цепи.

Характер нагрузки Измерено Вычислено
Uл, В Iл, А P1, Вт P2, Вт P, Вт Q, Вар cos φ
Активная симметричная
Активная Несимметричная
Активно-емкостная симметричная
Емкостная симметричная

3.4. Сравнить результаты измерений с расчетными значениями, полученными в домашнем задании для соответствующей варианту цепи.

Контрольные вопросы

1. По каким формулам рассчитывают активную и реактивную мощности симметричной трехфазной цепи?

2. Какие методы используют для измерения активной мощности в трехфазных цепях?

3. Как можно определить реактивную мощность симметричной трехфазной цепи?

4. Когда применяются методы одного прибора, двух приборов, трех приборов?

5. Обоснуйте возможность измерения активной мощности трехфазной цепи методом двух ваттметров.

6. При каком условии и как можно определить реактивную мощность трехфазной цепи методом двух ваттметров?

7. Почему ваттметр PW1 в схеме рис. 6.4 дает отрицательное показание при индуктивной нагрузке?

8. В каком случае один ваттметр в схеме рис. 6.4 покажет нуль, а второй — мощность всей трехфазной цепи?

9. Каково устройство и принцип действия электродинамического ваттметра?

10. Поясните условные обозначения на шкалах ваттметров.

Источник

Как измерить мощность в цепи трехфазного переменного тока

Мощность в цепи трехфазного тока может быть измерена с помощью одного, двух и трех ваттметров. Метод одного прибора применяют в трехфазной симметричной системе. Активная мощность всей системы равна утроенной мощности потребления по одной из фаз.

При соединении нагрузки звездой с доступной нулевой точкой или если при соединении нагрузки треугольником имеется возможность включить обмотку ваттметра последовательно с нагрузкой, можно использовать схемы включения, показанные на рис. 1.

Рис. 1 Схемы измерения мощности трехфазного переменного тока при соединении нагрузок а — по схеме звезды с доступной нулевой точкой; б — по схеме треугольника с помощью одного ваттметра

Если нагрузка соединена звездой с недоступной нулевой точкой или треугольником, то можно применить схему с искусственной нулевой точкой (рис. 2). В этом случае сопротивления должны быть равны Rвт+ Rа = Rb =Rc.

Рис 2. Схема измерения мощности трехфазного переменного тока одним ваттметром с искусственной нулевой точкой

ваттметрДля измерения реактивной мощности токовые концы ваттметра включают в рассечку любой фазы, а концы обмотки напряжения — на две другие фазы (рис. 3). Полная реактивная мощность определяется умножением показания ваттметра на корень из трех. (Даже при незначительной асимметрии фаз применение данного метода дает значительную погрешность).

Читайте также:  Тепловая мощность обозначается буквой

Рис. 3. Схема измерения реактивной мощности трехфазного переменного тока одним ваттметром

два ваттметра измерение мощностиМетодом двух приборов можно пользоваться при симметричной и несимметричной нагрузке фаз. Три равноценных варианта включения ваттметров для измерения активной мощности показаны на рис. 4. Активная мощность определяется как сумма показаний ваттметров.

При измерении реактивной мощности можно применять схему рис. 5, а с искусственной нулевой точкой. Для создания нулевой точки необходимо выполнить условие равенства сопротивлений обмоток напряжений ваттметров и резистора R. Реактивная мощность вычисляется по формуле

где Р1 и Р2 — показания ваттметров.

По этой же формуле можно вычислить реактивную мощность при равномерной загрузке фаз и соединении ваттметров по схеме рис. 4. Достоинство этого способа в том, что по одной и той же схеме можно определить активную и реактивную мощности. При равномерной загрузке фаз реактивная мощность может быть измерена по схеме рис. 5, б.

Метод трех приборов применяется при любой нагрузке фаз. Активная мощность может быть замерена по схеме рис. 6. Мощность всей цепи определяется суммированием показаний всех ваттметров.

Рис. 4. Схемы измерения активной мощности трехфазного переменного тока двумя ваттметрами а — токовые обмотки включены в фазы А и С; б — в фазы А и В; в — в фазы В и С

Реактивная мощность для трех- и четырехпроводной сети измеряется по схеме рис. 7 и вычисляется по формуле

где РA, РB, РC — показания ваттметров, включенных в фазы А, В, С.

Рис. 5. Схемы измерения реактивной мощности трехфазного переменного тока двумя ваттметрами

Рис. 6. Схемы измерения активной мощности трехфазного переменного тока тремя ваттметрами а — при наличии нулевого провода; б — с искусственной нулевой точкой

На практике обычно применяют одно-, двух- и трехэлементные трехфазные ваттметры соответственно методу измерения.

Чтобы расширить предел измерения, можно применить все указанные схемы при подключении ваттметров через измерительные трансформаторы тока и напряжения. На рис. 8 в качестве примера показана схема измерения мощности по методу двух приборов при включении их через измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Рис. 8. Схемы включения ваттметров через измерительные трансформаторы.

Источник

Измерение реактивной мощности в трехфазных цепях

date image2015-09-06
views image5148

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Рис. 3.4.19. Включение ваттметров активной мощности для измерения реактивной мощности
Рис. 3.4.20. Включение двух ваттметров для измерения реактивной мощности: а – схема, б – векторная диаграмма
Рис. 3.4.21. Схема включения ваттметров активной мощности для измерения реактивной мощности
Читайте также:  Мощность шуруповерта для дерева

Измерение мощности в четырехпроводных цепях. Реактивную мощность в трехфазных четырехпроводных цепях можно измерить одним трехэлементным ваттметром активной мощности или тремя одноэлементными. Мощность, измеряемая одноэлементным ваттметром активной мощности, определяется током I в его последовательной цепи, напряжением U, приложенным к его параллельной цепи, и косинусом угла сдвига фаз между током I и напряжением U.

Если между током I и напряжением U¢ будет угол сдвига (90° — j), то измеряемая ваттметром мощность будет реактивной (рис. 3.4. 18): . В трехфазных цепях при симметричной нагрузке (рис. 3.4.19, б) линейные напряжения UВС, UСА, UАВ отстают от соответствующих фазных напряжений UА, UВ, UС на углы 90°. Поэтому при включении последовательной цепи ваттметра на ток IА и подведении к параллельной цепи его напряжения UВС ваттметр измерит мощность , т.е. в раз большую реактивной мощности фазы А. Появление множителя объясняется тем, что приложенное к параллельной цепи ваттметра линейное напряжение UВС больше фазного UА в раз.

Если второй и третий ваттметры (или элементы трехфазного ваттметра) будут включены аналогичным образом (рис. 3.4.19, а), то сумма показаний трех ваттметров, деленная на , будет равна реактивной мощности трехфазной четырехпроводной цепи.

Измерение мощности в трехпроводной трехфазной цепи. При симметричной системе напряжений и равномерной нагрузке реактивная мощность определяется по схеме 3.4.17 как разность показаний ваттметров, умноженная на Ö3.

В этом случае реактивную мощность можно также измерить двухэлементным ваттметром или двумя одноэлементными ваттметрами активной мощности (рис. 3.4.20). При этом мощность, измеряемая двухэлементным ваттметром,

Умножив показание ваттметра на , получим реактивную мощность трехфазной цепи:

Если двухэлементный ваттметр предназначен для измерения реактивной мощности, то на его шкале наносятся значения реактивной мощности.

Если при симметричной системе напряжений нагрузка неравномерная, тогда мощность можно измерить трехэлементным ваттметром или тремя одноэлементными ваттметрами активной мощности. Схема включения их та же, что и для четырехпроводной цепи (рис. 3.4.21).

Реактивная мощность цепи определяется показанием трехэлементного ваттметра, деленным на Ö3. При равномерной нагрузке фаз достаточно одного одноэлементного ваттметра (рис. 12.21), так как умножив его показание на Ö3, получим:

В этом режиме цепи измерение реактивной мощности возможно также двумя ваттметрами активной мощности или одним двухэлементным ваттметром (рис. 12.22). Две параллельные цепи ваттметров и добавочный резистор образуют равномерную звезду. На параллельной цепи первого ваттметра будет фазное напряжение UС, а на соответствующей цепи второго UА (рис. 3.4.22, б). Сумма показаний двух ваттметров

Рис. 3.4.22. Измерение реактивной мощности в трехфазной цепи двумя ваттметрами активной мощности: а – схема, б – векторная диаграмма

Умножив показания на Ö3, получим реактивную мощность трехфазной цепи: .

Источник

Adblock
detector