Измерение мощности в трехфазной системе — Новости — 2022

Электрическая мощность измеряется ваттметром . Ваттметр состоит из катушки тока, соединенной последовательно с нагрузкой, а другая потенциальная катушка соединена параллельно с нагрузкой.

Измерение мощности в трехфазной системе (на фото: традиционный измеритель мощности)

В зависимости от силы каждого движения магнитного поля на него воздействует указатель. Истинная или реальная мощность непосредственно отображается в ваттметре. В трехфазных системах мощность может быть измерена несколькими способами. Для временных измерений может использоваться один ваттметр.

Однако для постоянных измерений используется трехфазный ваттметр с двумя элементами, который показывает как сбалансированные, так и неуравновешенные нагрузки.

Для несимметричной нагрузки необходимо использовать два ваттметра, как показано на рисунке 1 .

Суммарная мощность рассчитывается путем добавления показаний измерений, данных двумя ваттметрами. С помощью этого метода можно также получить коэффициент мощности.

При использовании метода с двумя ваттметрами важно отметить, что показание одного ваттметра должно быть отменено, если коэффициент мощности системы меньше 0, 5 . В таком случае выводы одного ваттметра, возможно, придется обратить вспять, чтобы получить положительное значение. В случае коэффициента мощности менее 0, 5, данные должны быть вычтены вместо добавления.

Коэффициент мощности трехфазной системы, используя метод двух ваттметров (W1 и W2), можно рассчитать следующим образом:

Поскольку сумма и вычитание отсчетов выполняются для расчета полной истинной мощности трехфазной системы, показанные методы практически не используются в промышленности.

Используются более трехфазные анализаторы мощности, которые более удобны для пользователя.

Измерение активной мощности методом трёх ваттметров

Метод трёх ваттметров применяется для измерения мощности трёхфазной цепи при несимметричной нагрузке в четырёхпроводной системе (иногда применяется и в

Основы метрологии и электрические измерения

• Для измерения активной мощности трехпроводной цепи трехфазного тока с симметричной активно-индуктивной нагрузкой, соединенной звездой или треугольником, необходимо выбрать два одинаковых ваттметра с номинальным током Iн, номинальным напряжением Uн и числом делений шкалы αн = 150 дел.

  Исходные данные для решения задачи приведены в табл.1.6

  Числовые значения для задачи №4

  Наименованиевеличин	Единицаизмерения	Последняяцифра шифра
  3
  Мощность цепи S	кВ·А	4	4,0
  Коэффициент мощности cos φ	—	4	0,78
  Фазное напряжение Uф	В	—	220
  Схема соединения	—	—	Υ
  Последовательные обмотки ваттметров включены в провода	—	—	А и В
  Обрывы фазы	—	—	C

  По данным варианта для нормального режима работы цепи:

а) доказать, что активную мощность трехпроводной цепи трехфазного тока можно представить в виде суммы двух слагаемых;

б) начертить схему включения ваттметров в цепь;

в) построить в масштабе векторную диаграмму, выделив на ней векторы напряжений и токов, под действием которых находятся параллельные и последовательные обмотки ваттметров;

г) определить мощности Р1 и Р2, измеряемые каждым из ваттметров;

Читайте также:  7 часто используемых резисторов на сегодняшний день в 2022 году

д) определить число делений шкалы α1 и α2, на которые отклоняются стрелки ваттметров.

1. По данным варианта при обрыве одной фазы приемника энергии:

а) начертить схему включения ваттметров в цепь;

б) построить в масштабе векторную диаграмму, выделив на ней векторы напряжений и токов, под действием которых находятся параллельные и последовательные обмотки ваттметров;

в) определить мощности Р1 и Р2, измеряемые каждым из ваттметров;

г) определить число делений шкалы α1 и α2, на которые отклоняются стрелки ваттметров.

Результаты расчетов записать в табл. 1.7.

1. а) Мгновенная мощность трехфазной цепи может быть выражена как сумма мощностей отдельных фаз:

Для нулевой точки приемников энергии, соединенных звездой (рис. 1), по первому закону Кирхгофа

,

откуда каждый из линейных токов можно выразить через два других:

Подставив одно из этих выражений, например для тока iC, в формулу (1), получим:

Следовательно, мгновенную мощность трехфазной цепи можно представить суммой двух слагаемых, первое из которых и второе

Переходя от мгновенной мощности к средней (активной) и допуская, что токи и напряжения синусоидальны, получаем:

где φ1 – угол сдвига фаз между током IA и линейным напряжением UAC

φ1 –между током IB и линейным напряжением UBC.

Первое слагаемое P’ можно измерить одним ваттметром, а второе P’’- вторым, если ваттметры соединены следующим образом: токовая цепь первого ваттметра в соответствии с индексом А у тока IA включается в рассечку провода А, и т.к. ток положителен, то генераторный зажим ее соединяется с источником питания (рис.1).

Генераторный зажим параллельной цепи в соответствии с первой частью индекса А у напряжения UAC соединен с проводом А, а не генераторный зажим той же цепи в соответствии со второй частью индекса С присоединен к проводу С. Аналогично включается второй ваттметр.

Активная мощность трехфазной цепи равна алгебраической сумме показаний двух ваттметров.

1. б) Схема включения ваттметров показана на рис. 1.

1. в) В частном случае при симметричной системе напряжений и одинаковой нагрузке фаз ψ1 = 30 – φ и ψ1 = 30 + φ и показания ваттметров будут

Полная мощность трехфазной цепи . Отсюда находим линейный ток

Линейное напряжение найдем, зная фазное

Векторная диаграмма построена на рис. 2.

1. г) Определим мощности, измеряемые ваттметрами:

1. д) Выбираем ваттметры с номинальным током Iн = 10 А и номинальным напряжением Uн = 600 В, числом делений шкалы αн = 150 дел.

Постоянная ваттметра

Тогда отклонения стрелок ваттметров будут равны:

1. Схема включения ваттметров при обрыве фазы С показана на рис. 3

2. б) Векторная диаграмма при обрыве фазы С построена на рис. 4.

2. в) При обрыве фазы С ток в ней равен нулю. Две другие фазы соединены последовательно и включены на линейное напряжение UАВ. Сопротивление фазы В при нормальном режиме работы

Измерение мощности

Измерение активной мощности в сетях производится с помощью ваттметра

В зависимости от схемы соединения нагрузки и его характера (симметричная или несимметричная) схемы подключения приборов могут разниться. Рассмотрим случай с симметричной нагрузкой:

Схема включения ваттметра при симметричной нагрузке

Здесь измерение проводится всего лишь в одной фазе и далее согласно формуле умножается на три. Этот способ позволяет сэкономить на приборах и уменьшить габариты измерительной установки. Применяется, когда не нужна большая точность измерения в каждой фазе.

Особенности трехфазной системы

Для оборудования электричеством жилых домов и квартир используют два вида схем:

• однофазная;
• трехфазная.

Электросеть от электростанций выходит с 3 фазами, попадает к домам в таком же виде, далее разветвляется на отдельные фазы.

Этот способ передачи электроэнергии считается экономичным, потому что уменьшает потери при транспортировке.

Формулы для реактивной мощности

Реактивная мощность = √ (Полная мощность 2 – Активная мощность 2 )

квар = √ (кВА 2 – кВт 2 )

Полная мощность (S)

Полная мощность – это произведение напряжения и тока при игнорировании фазового угла между ними. Вся мощность в сети переменного тока (рассеиваемая и поглощаемая/возвращаемая) является полной.

Комбинация реактивной и активной мощностей называется полной мощностью. Произведение действующего значения напряжения на действующее значение тока в цепи переменного тока называется полной мощностью.

Она является произведением значений напряжения и тока без учёта фазового угла. Единицей измерения полной мощности (S) является ВА, 1 ВА = 1 В х 1 А. Если цепь чисто активная, полная мощность равна активной мощности, а в индуктивной или ёмкостной схеме (при наличии реактивного сопротивления) полная мощность больше активной мощности.

Рассмотрим трехфазную систему питания

Такие цепи, могут соединяться в звезду или в треугольник. Для удобства чтение схем и во избежание ошибок фазы принято обозначать U, V, W или А, В, С.

Схема соединения звезда:

Схема соединения фаз в звезду

Для соединения звездой суммарное напряжение в точке N равно нулю. Мощность трехфазного тока в данном случае тоже будет постоянной величиной, в отличии от однофазного. Это значит что трехфазная система уравновешена, в отличии от однофазной, то есть мощность трехфазной сети постоянна. Мгновенно значение полной трехфазной мощности будет равно:

В данном типе соединения присутствуют два вида напряжения – фазное и линейное. Фазное – это напряжение между фазой и нулевой точкой N:

Фазное напряжение в цепи

Линейное – между фазами:

Линейное напряжение

Поэтому полная мощность трехфазной сети для такого типа соединения будет равна:

Но поскольку линейное и фазное напряжение отличаются между собой в , но считается сумма фазовых мощностей. При расчете трехфазных цепей такого типа принято пользоваться формулой:

Соответственно для активной:

Для реактивной:

Измерение активной мощности в трехфазных цепях

Измерение активной мощности в трехфазных цепях производят с помощью трех, двух или одного ваттметров, используя различные схемы их включения. Схема включения ваттметров для измерения активной мощности определяется схемой сети (трехили четырехпроводная), схемой соединения фаз приемника (звезда или треугольник), характером нагрузки (симметричная или несимметричная), доступностью нейтральной точки.

При несимметричной нагрузке в четырехпроводной цепи активную мощность измеряют тремя ваттметрами (рис. 19), каждый из которых измеряет мощность одной фазы – фазную мощность.

Расчет

Вычисление мощности трехфазной системы дело затруднительное, потому что в сети ток не постоянный, а переменный.

При постоянном токе мощность рассчитывается путем умножения напряжения и силы тока. При переменном токе все величины нестабильны из-за наличия нескольких фаз. Также имеет значение способ соединения. При однофазной системе мощность рассчитывается также путем умножения напряжения и силы тока, но с учетом коэффициента мощности-cos, который характеризует сдвиг фаз при реактивной нагрузке между напряжением и током.

Вычисление происходит по следующей формуле полной расчета мощности по току в трехфазной сети:

Pобщ=Uа∙Iа∙cosа+ Ub∙Ib∙cosb+ Uc∙Ic∙cosc

где U-напряжение, I-сила тока, cos-коэффициент мощности, a, b и c-фазы.

Измерение мощности в трехфазных цепях проводят прибором-ваттметр.

При симметричной нагрузке измеряют только одну фазу и результат измерения умножают на 3. При замере сразу 3 фаз потребуется 3 прибора. При отсутствии фазы “ноль” измерение проводится 2 приборами и расчет мощности рассчитывается по 1 закону Кирхгофа:

Ia+Ib+Ic=0

Сумма показаний двух ваттметров даст показатель мощности трехфазной цепи.

Узнаем потребляемую мощность электричества

Как высчитать мощность и для чего это необходимо?

Знание предельной потребляемой мощности позволит организовать правильно электроснабжение квартиры или домовладения.

Чтобы ее вычислить, необходимо подсчитать мощность потребления у однофазных приборов и изучить устройства-трехфазники. Параметры указываются в технических паспортах изделий или в техническом справочнике. Зная эти параметры и используя формулу вычисления мощности, определяется сила тока в трехфазной системе, которая дает нагрузку на электропроводку.

С помощью полученной информации подбираются предохранители и провода, которые будут применяться при прокладке внутренней электросети.

Рассчитываем мощность трехфазной сети

Для удобства и скорых вычислений существуют онлайн сервисы с калькуляторами, в которых можно быстро посчитать мощность сети, введя известные пользователю показатели.

Применение

Сфера применения DPM

Создан для использования в системах управления энергоснабжением, где имеются высокие требования к качеству управления энергией.

• Системы анализа потребления электроэнергии.
• В распределительных щитах среднего и низкого напряжения.
• Системы управления энергоснабжением.
• В системах компенсации реактивной мощности.