Основные теоретические сведения

Измерение активной и реактивной мощностей в цепях переменного тока (однофазных и трехфазных, трехпроводных и четырехпроводных) производи-тся в основном электродинамическими и ферродинамическими ваттметрами. В лабораторных условиях используют, как правило, электродинамические ваттметры классов точности 0,1; 0,2; 0,3; и 0,5. При технических измерениях применяются ферродинамические ваттметры меньшего класса точности – 1,0; 1,5 и 2,5.

Электродинамические приборы применяются для измерений в цепях постоянного тока и в цепях переменного тока с частотой до нескольких тысяч герц.

Ферродинамические используются в цепях переменного тока промыш-ленной частоты.

Шкалы приборов равномерные, причем, у однодиапозонных приборов они проградуированы в значениях измеряемой величины (Вт, кВт), а у много-диапазонных приборов шкала не градуирована. При использовании таких ваттметров, зная I_ном и U_ном выбранного диапазона, а также число делений шкалы а_шк прибора, следует определить цену деления (постоянную) при cosφ=1

C_ном = U_номI_ном / а_шк .

В этом случае измеряемое значение мощности рассчитывается как

P = C_нома,

где a – отсчет (в делениях) по шкале ваттметра.

Измерение активной мощности в трехфазных цепях в лабораторных усло-виях может быть проведено при помощи одноэлементных ваттметров методами одного, двух или трех приборов. При технических измерениях, как правило, используют специальные двух и трехэлементные ваттметры. Расширение пределов измерения ваттметров в цепях переменного тока осуществляется с помощью измерительных трансформаторов тока и напряжения.

Измерение мощности методом одного одноэлементного ваттметра.

Метод применяется в однофазных цепях и симметричных трехфазных цепях (комплексные сопротивления фаз равны). В этих случаях обмотка напряжения включается на фазное напряжение, а токовая обметка – в рассечку провода любой фазы (рис. 15 а и рис. 15 б).

а) б)

в)

в)

г)

Рис. 15. Схемы включения ваттметров для измерения активной мощности

Если потребитель соединен треугольником, то можно воспользоваться схемой, показанной на рис. 15 в.

Если нулевая точка недоступна, применяют схему, показанную рис. 15г с искусственной нулевой точкой. Такая точка создается с помощью двух резисто-ров, сопротивление каждого из которых равно сопротивлению цепи обмотки напряжения ваттметра.

Анализируя схемы, приведенные на рис. 15, нетрудно убедиться в том, что для схемы "а" показания ваттметра

P_W = UIcosφ.

Для схем "б'', "в'' и "г" ваттметр покажет мощность одной фазы

P_W = U_Ф I_ф cosφ.

Для всего трехфазного потребителя

P = 3P_W= 3 U_Ф I_Ф cos φ

В случае применения измерительных трансформаторов

P_W = kUIcosφ,

где k – коэффициент трансформации тока или напряжения, в зависимости от того какой измерительный трансформатор используется в схеме измерения.