Электрическая мощность измеряется ваттметром . Ваттметр состоит из катушки тока, соединенной последовательно с нагрузкой, а другая возможная катушка соединена наряду с нагрузкой.
Измерение мощности в трехфазной системе (на рисунке: обычный измеритель мощности)
Зависимо от силы каждого движения магнитного поля на него повлияет указатель. Настоящая либо настоящая мощность конкретно отображается в ваттметре. В трехфазных системах мощность может быть измерена несколькими методами. Для временных измерений может употребляться один ваттметр.
Но для неизменных измерений применяется трехфазный ваттметр с 2-мя элементами, который указывает как равновесные, так и неустойчивые нагрузки.
Для несимметричной нагрузки нужно применять два ваттметра, как показано на рисунке 1 .
Суммарная мощность рассчитывается методом прибавления показаний измерений, данных 2-мя ваттметрами. При помощи этого способа можно также получить коэффициент мощности.
При использовании способа с 2-мя ваттметрами принципиально отметить, что показание 1-го ваттметра должно быть отменено, если коэффициент мощности системы меньше 0, 5 . В таком случае выводы 1-го ваттметра, может быть, придется направить назад, дабы получить положительное значение. В случае коэффициента мощности наименее 0, 5, данные должны быть вычтены заместо прибавления.
Коэффициент мощности трехфазной системы, используя способ 2-ух ваттметров (W1 и W2), можно высчитать следующим образом:
Так как сумма и вычитание отсчетов производятся для расчета полной настоящей мощности трехфазной системы, показанные способы фактически не применяются в индустрии.
Применяются более трехфазные анализаторы мощности, которые более комфортны для юзера.
3. Измерение активной мощности способом трёх ваттметров
Способ трёх ваттметров применяется для измерения мощности трёхфазной цепи при несимметричной нагрузке в четырёхпроводной системе (время от времени применяется и в трёхпроводной). Любой из ваттметров врубается в одну из фаз и определяет мощность этой фазы, а сумма показаний всех трёх ваттметров равна активной мощности трёхфазной цепи: .
Измерение мощности
Измерение активной мощности в сетях делается при помощи ваттметра
Цифровой ваттметр Аналоговый ваттметр
Зависимо от схемы соединения нагрузки и его нрава (симметричная либо несимметричная) схемы подключения устройств могут различаться. Разглядим случай с симметричной нагрузкой:
Схема включения ваттметра при симметричной нагрузке
Тут измерение проводится всего только в одной фазе и дальше согласно формуле множится на три. Этот метод позволяет сберечь на устройствах и уменьшить габариты измерительной установки. Применяется, когда не нужна большая точность измерения в каждой фазе.
Читать еще: Процесс гидроизоляции фундамента рубероидом
Измерение при несимметричной нагрузке:
Схема включения ваттметра при несимметричной нагрузке
Этот метод более четкий, так как позволяет измерить мощность каждой фазы, но это просит 3-х устройств, огромных габаритных размеров установки и обработки показаний с 3-х устройств.
Измерении в цепи без нулевого проводника:
Схема включения ваттметра при отсутствии нулевого провода
Эта схема просит 2-ух устройств. Этот метод основывается на первом законе Кирхгофа
IA+IB+IC=0. Из этого следует, что сумма показаний 2-ух ваттметров равна трехфазной мощности этой цепи. Ниже показана векторная диаграмма для данного варианта:
Векторная диаграмма включения 2-ух ваттметров при разных видах нагрузки
Мы можем прийти к выводу, что показания устройств зависят не только лишь от величины, но к тому же от нрава нагрузки.
Из диаграммы следует, что мы можем найти показание устройств аналитически:
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.
Композиция реактивной и активной мощностей именуется полной мощностью. Произведение действующего значения напряжения на действующее значение тока в цепи переменного тока именуется 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 либо ёмкостной схеме (при наличии реактивного сопротивления) полная мощность больше активной мощности.
Как верно высчитать мощность трехфазной сети
Если трехфазная сеть употребляет соединение «треугольник», то потребители могут получать однофазовое напряжение фазное либо линейное. При всем этом оно будет иметь разную величину: 1-ое будет меньше второго приблизительно в 1,71 раза (четкое значение равно квадратному корню из 3). Силу тока в первом и втором случаях просто высчитать — будет одинаковой.
Читать еще: Подготовка под фундамент из щебня
К сведению! Если применяется вариант соединения «треугольником», то линейное и фазовое напряжения будут равны. Но фазовый ток будет меньше линейного в 1,71 раза.
Дальше поведано, как высчитать мощность трехфазной сети. Для этого нужно просуммировать мощности всех 3-х фаз. В качестве примера соединение «треугольником». В данном случае для каждой фазы эта черта определяется по следующей формуле: P1 = U(f) * I(f) * cos(«фи«).
В формуле расчета мощности трехфазной сети применены такие обозначения:
- P1 — мощность каждой из 3-х фаз;
- U (f) — фазовое напряжение;
- I (f) — фазовая сила тока;
- «фи» — угол, определяемый соотношением активной и реактивной мощности.
Мощность, выделяющаяся на нагрузке, содержит в себе активную и реактивную составляющие. Между ними существует сдвиг фаз «фи». Его смысл заключается в том, что с помощью обозначенного коэффициента определяется толика реактивной мощности в ее суммарной величине.
Дабы найти мощность трехфазной сети, необходимо просуммировать мощность всех 3-х фаз. Формула смотрится следующим образом: P = 3 * (U (f) * I(f) * cos(«фи»)). P значит разыскиваемую величину. Данную величину при расчете можно найти при помощи линейных величин силы тока и напряжения. Так как U(f) = U(l) / кв. корень(3), а I(f) = I(l), то мощность можно будет вычислять таким макаром.
P = 3 * (U(f) * I(f) * cos(«фи»)) = 3 * (U(l) * I(l) * cos(«фи») / кв. корень(3)) = кв. корень(3) * U(l) * I(l) * cos(«фи«).
При подключении при помощи схемы «треугольник» вычисления производятся аналогичным образом. При расчете активной мощности в трехфазной сети необходимо учесть, что фазовое и линейное напряжения будут равны, но фазовая сила тока будет в кв. корень (3) меньше линейной.
Направьте внимание! После выполнения преобразований формула мощности трехфазного тока будет таковой же, как и для соединения «звездой».
Внедрение трехфазных сетей имеет свои принципиальные достоинства и является обширно распространенным. Дабы хорошо их эксплуатировать, следует знать свойства и формулы для расчета напряжения.
Измерение мощности ваттметром
Мощность употребления трехфазного тока определяют, используя ваттметры. Это может быть особый ваттметр, для 3-х фазной сети, или однофазовый, включенный по определенной схеме. Современные приборы учета электроэнергии нередко производятся по цифровой схемотехнике. Такие конструкции отличаются высочайшей точностью измерений, большенными способностями оперирования с входными и выходными данными.
Читать еще: Как выполнить обшивку фундамента листами из профлиста
Варианты измерений:
- Соединение «звезда» с нулевым проводником и симметричная нагрузка – измерительный устройство подключается к одной из линий, считанные показания множатся на три.
- Несимметричное потребление тока в соединении «звезда» – три ваттметра в цепи каждой фазы. Показания ваттметров суммируются;
- Неважно какая нагрузка и соединение «треугольник» – два ваттметра, присоединенных в цепь всех 2-ух нагрузок. Показания ваттметров также суммируются.
На практике всегда стараются выполнить нагрузку симметричной. Это, во-1-х, улучшает характеристики сети, во-2-х, упрощает учет электроэнергии.
Измерение активной мощности в трехфазных цепях
Измерение активной мощности в трехфазных цепях создают при помощи 3-х, 2-ух либо 1-го ваттметров, используя разные схемы их включения. Схема включения ваттметров для измерения активной мощности определяется схемой сети (трехили четырехпроводная), схемой соединения фаз приемника
(звезда либо треугольник), нравом нагрузки (симметричная либо несимметричная), доступностью нейтральной точки.
При несимметричной нагрузке в четырехпроводной цепи активную мощность определяют 3-мя ваттметрами (рис. 19),
любой из которых определяет мощность одной фазы – фазную мощность.
Использование
Сфера использования DPM
Сотворен для применения в системах управления энергоснабжением, где имеются высочайшие требования к качеству управления энергией.
- Системы анализа употребления электроэнергии.
- В распределительных щитах среднего и низкого напряжения.
- Системы управления энергоснабжением.
- В системах компенсации реактивной мощности.
Программное обеспечение
Идентификационные данные метрологически важного программного обеспечения (ПО) приведены в таблице 1.
Т аблица 1 — Идентификационные данные метрологически важного ПО
Наименование программного обеспечения
Идентификационное наименование программного обеспечения
Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения
Цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольная сумма исполняемого кода)
Метод вычисления цифрового идентификатора программного обеспечения
Модуль программный PQ
Модуль программный DAC-PWM
Примечание — При эксплуатации преобразователей контрольные суммы программных кодов по методу CRC16 проверяются автоматом.
Метрологически важное встроенное ПО, к которому относятся программные модули, хранится в ПЗУ микроконтроллеров преобразователя и защищено от записи и считывания.
Наружный интерфейс связи отсутствует.
Доступ к технологическим разъемам, находящимся снутри корпуса преобразователя, с целью намеренного конфигурации ПО, неосуществим без нарушения пломбы и вскрытия корпуса преобразователя.
Метрологические свойства преобразователей нормированы с учётом воздействия на них ПО.
Уровень защиты встроенного программного обеспечения соответствует уровню «С» в согласовании с МИ 3286-2010.
3.4. Мощность трехфазной системы и ее измерение
Активная мощность трехфазной системы Рявляется суммой фазных активных мощностей, а для каждой из них справедливо основное выражение активной мощности цепей переменного тока. Поэтому, фазная активная мощностьРф=ЗUфIфсоs и при симметричной нагрузке активная мощность трехфазного устройства
P = 3 PФ = 3 UФ IФ cos (3.7)
Но в трехфазных установках почти всегда приходится выражать активную мощность устройства не через фазные, а через линейные величины. Это просто выполнить на основании соотношений фазных и линейных величин, заменив в выражении активной мощности фазные величины линейными. При соединении звездой UФ = UЛ/3 ; IФ = IЛ, а при соединении треугольникомUФ = UЛ; IФ=IЛ/З.После подстановки этих выражений в формулу (3.7) получим одно и то же выражение для активной мощности трехфазной симметричной установки:
P = 3UФ IФ cos = 3 UЛ IЛ cos
Хотя это выражение относится только к активной мощности симметричной системы, все же им можно управляться почти всегда, так как в промышленных устройствах основная нагрузка изредка бывает несимметричной.
Реактивная мощность в симметричной системе, так же как и полная мощность, выражается через линейные величины подобно активной мощности:
Q = 3QФ = 3UФ IФ sin = 3 UЛ IЛ sin
S = 3 UФ IФ = 3 UЛ IЛ
Простые условия измерения активной мощности трехфазной системы имеются в этом случае, если фазы приемников соединены звездой с доступной нейтральной точкой. В данном случае для измерения мощности одной фазы цепь тока ваттметра соединяют последовательно с одной из фаз приемника (рис. 3.12а), а цепь напряжения включают под напряжение той фазы приемника, в которую включена цепь тока ваттметра, т. е. зажимы цепи напряжения ваттметра присоединяются один к линейному проводу, а второй—к нейтральной точке приемника. В схожих критериях измеренная мощность
PИЗ = PФ = UФ IФ cos
а мощность симметричного приемника
P =3 PИЗ =3 UФ IФ cos
Нередко нейтральная точка недосягаема либо фазы приемника соединены треугольником. Тогда применяется измерение при помощи искусственной нейтральной точки (рис. 12 б).
Рис. 3.12 Схема измерения активной мощности в симметричной трехфазной системе:
а — при доступной нейтральной точке,
б — с искусственной нейтральной точкой
Такая точка (поточнее узел) составляется из цепи напряжения ваттметра с сопротивлением rвт.ни 2-ух дополнительных резисторовСтакими же сопротивлениями. При таком соединении цепь напряжения ваттметра находится под фазным напряжением, а через цепь тока устройства проходит фазный ток. Поэтому, и при таком измерении
P = 3 PИЗ
Для измерения активной мощности в четырехпроводной установке (т. е. установке с нейтральным проводом) при несимметричной нагрузке используют метод 3-х ваттметров (рис. 3.13). В таковой установке любой из ваттметров определяет активную мощность одной фазы, а активная мощность установки определяется как сумма мощностей, измеренных 3-мя ваттметрами:
Рис. 3.13 Схема измерения активной мощности в трехфазной четырехпроводной системе (метод 3-х ваттметров)
В трехпроводных сетях при несимметричной нагрузке мощность определяют методом 2-ух ваттметров.
Если включить два ваттметра в трехпроводную систему неизменного тока (рис. 3.14), то они будут определять мощность всей установки. При всем этом не имеет значения, каковы напряжения отдельных цепей, объединенных в трехпроводную систем. Если заместо неизменных тока и напряжения рассматривать секундные значения напряжений и токов трехфазной системы, то в таких критериях ваттметры будут демонстрировать средние значения моментальных мощностей, т. е. активные мощности. Но следует подразумевать, что хотя Р = P1 + Р2, мощность системы равна сумме показаний 2-ух ваттметров, но эта сумма алгебраическая, т. е. показание 1-го из ваттметров может быть отрицательным — стрелка 1-го из ваттметров может отклоняться в оборотную сторону, за нуль шкалы. Дабы отсчитать в таких критериях показание ваттметра необходимо переключить зажимы цепи напряжения. Показания устройства после такового переключения следует считать отрицательными.
Рис. 3.14 Схема измерения активной мощности в трехфазной трехпроводной системе (метод 2-ух ваттметров)
Пример. Трехфазный симметричный потребитель электроэнергии с сопротивлением фазZа = Zь = Zc = Zф = R= 10Омсоединен «звездой» и включен в трехфазную сеть с симметричным линейным напряжениемUл= 220В(рис.3.15). Найти токи в фазных и линейных проводах, также потребляемую активную мощность в режимах:
а) при симметричной нагрузке;
б) при выключении линейного провода;
в) при маленьком замыкании той же фазы нагрузки.
Выстроить для всех 3-х режимов топографические диаграммы напряжений и показать на них вектора токов.
а) Решение. Фазные напряжения при симметричной нагрузке:Ua = Ub = Uc = Uф=Uл/3 = 2203 = 127В. Фазные токи при этой нагрузке:IФ=Uф/Rф= 127/10 = 12,7А. Линейные токи при симметричной нагрузке:IА = IC = IЛ = Iф= 12,7А, так как симметричный трехфазный потребитель электроэнергии соединен «звездой».
Активная мощность трехфазного симметричного потребителя: Р=3Рф=3UфIфcos = 312712,71 = 4850Вт= 4,85кВтлибоР=3Uл Iл cos ф=322012,71 = 4850Вт= 4,85кВт, гдеcos ф= 1 приZФ=RФ.
Векторная диаграмма напряжений и токов приведена на рис.3.16.
б)РешениеТок в линейных проводахаАисСпри обрыве линейного проводаЬВ(выключательSразомкнут); так как сопротивление фазыZb=(IВ=), аZa=RиZc=Rвключены последовательно на линейное напряжениеUCA=UЛ= 220B;IA=IC=I=UCA/(R+R) = 220/(10 + 10) = 11А.
Напряжение на фазах потребителя при обрыве линейного провода ЬВ(нейтральная точкапв данном случае соответствует середине вектора линейного напряженияUCA):Ua=Uc=UCA/2 = 220/2 = 110B.
Напряжение между проводом фазы Ви нейтральной точкойпопределяют из векторной диаграммы (рис. 3.17):Uc=Uлcos/6 = 2200.866 = 190,5B.
Активная мощность потребителя при обрыве линейного провода ЬВ:Р=РА+РС= 2I 2 RФ= 211 2 10 = 2420Вт= 2,42кВт.
в) Для условия задачи найти фазные напряжения UФи токиIФ, активную мощностьРкпотребителя при маленьком замыкании фазыZb, выстроить векторную диаграмму для этого варианта рис. 3.18.
Решение. В этом случаеZb=иUb=, нейтральная точкаппереместится в точкуВ, при всем этом фазные напряженияUc=UBC,Uа=UАВ, т.е. фазные напряжения равны линейным напряжениям (Uф=UЛ). При всем этом фазные токи:IA=IC=Uл/R= 220/10 = 22А. ТокIВпри маленьком замыкании в согласовании с первым законом Кирхгофа для нейтральной точкип:IA+IB+IC= 0 либо—IB=IA+IC.
Из прямоугольного треугольника на векторной диаграмме рис. 3.19 имеем: (-IB/2) 2 + (IA/2) 2 =I 2 А, откудаIB=3IA=322≅38А. При всем этомIА=UЛ/Za=Iс=UЛ/Zc=Uл/R= 220/10 = 22А.
Активная мощность цепи при маленьком замыкании: Рк=РА+PC= 2I 2 фR= 222210 = 9680Вт= 9,68кВт. Векторная диаграмма напряжений и токов приведена на рис. 3.19
Мощность трехфазной цепи
Активная мощность трехфазной цепи равна сумме активных мощностей потребляемых каждой фазой нагрузки:
При симметричной нагрузке мощности, потребляемые каждой фазой нагрузки равны. В данном случае , а мощность, потребляемая каждой фазой, определяется как: .
где j — угол сдвига между фазным напряжением и током.
Набросок 4.11 — Векторная диаграмма для несимметричной нагрузки, соединенной треугольником
Реактивная мощность трехфазной цепи равна сумме реактивных мощностей отдельных фаз:
При симметричной нагрузке реактивные мощности отдельных фаз равны и реактивная мощность трехфазной цепи , реактивная мощность одной фазы: .
Полная мощность трехфазной цепи равна сумме полных мощностей отдельных фаз: .
При симметричной нагрузке полная мощность трехфазной цепи , полная мощность одной фазы: .
При анализе трехфазных цепей комфортно воспользоваться линейными значениями напряжений и токов.
При соединении нагрузки звездой:
При соединении нагрузки треугольником:
В согласовании с этими выражениями, активная мощность трехфазной цепи, независимо от метода соединения нагрузки определяется по формуле:
Аналогично определяется реактивная и полная мощность:
При симметричной трехфазной нагрузке активные мощности всех фаз одинаковы, потому довольно измерить активную мощность одной фазы. Активная мощность трехфазной нагрузки . На рисунке 3.12 показаны схемы включения ваттметра для измерения активной мощности одной фазы при соединении нагрузки звездой с доступной нейтральной точкой (набросок 3.12 а) и треугольником (набросок 4.12 б).
Если фазные напряжения и токи симметричной нагрузки недосягаемы для измерения, то используют схему с искусственной нейтральной точкой (набросок 4.13).
В этой схеме цепь напряжения ваттметра с сопротивлением и два резистора образуют симметричную трехфазную нагрузку. Потому напряжение на ваттметре равно фазному напряжению нагрузки, соединенной звездой, либо в раз меньше фазного напряжения нагрузки, соединенной треугольником.
Ток, протекающий по токовой обмотке ваттметра, равен линейному току и равен фазному току нагрузки, соединенной звездой, либо в раз больше фазного тока нагрузки, соединенной треугольником. Поэтому, ваттметр независимо от метода соединения нагрузки определяет активную мощность одной фазы.
Для измерения активной мощности несимметричной трехфазной нагрузки можно использовать схемы описанные выше. Так как при несимметричной нагрузке мощности фаз не равны, то нужно определять мощность каждой фазы (другими словами включать ваттметры в каждую фазу как показано на рисунке 4.12).
Активная мощность несимметричной трехфазной нагрузки определяется как сумма мощностей отдельных фаз: . В схеме с искусственной нулевой точкой мощность показываемая ваттметром, включенным в линейные провода фаз А, В, С ( , , ) не равна мощности соответственных фаз, но сумма показаний ваттметров равна мощности потребляемой несимметричной трехфазной нагрузкой .
Набросок 4.12 — Измерение активной мощности в симметричной трехфазной
В большинстве случаев для измерения мощности в трехфазных трехпроводных цепях с несимметричной нагрузкой применяют способ 2-ух ваттметров, включенных в согласовании со схемой на рисунке 4.14. При всем этом активная мощность несимметричной трехфазной нагрузки равна алгебраической сумме (показания ваттметров могут быть отрицательными) показаний 2-ух ваттметров.
