Измерение мощности.

I. В цепях постоянного тока.

Т.к. мощность в цепях постоянного тока определяется:

тогда мощность постоянного тока можно измерять:

1. Методом амперметра и вольтметра:

Сняв показания приборов, результат измерения определяется расчетным путем:

Недостатки этого метода:

- требуется много приборов и оборудования;

- невысокая точность измерения;

- результат определяется расчетным путем.

2) Методом ваттметра.

а )

б)

Ваттметр - прибор для непосредственного измерения мощности. Широкое практическое применение получили ваттметры электродинамической системы (рис. б), подвижная ка­тушка у которых подключается последовательно с нагрузкой и называется токовой катушкой, а подвижная ка­тушка подключается параллельно нагрузке и называется катушкой напряжения.

Т.к. угол отклонения подвижной части прибора электродинамической системы при из­мерениях в цепях постоянного тока.

Д ля данной схемы подключения такого прибора (рис б.) I = I_Н — ток нагрузки, а , тогда:

Таким образом, угол отклонения подвижной части прибора электродинамической системы а, включенный по выше приведенной схеме, будет прямо пропорционален.

II. В цепях переменного однофазного тока.

Т.к. активная мощность в цепях переменного однофазного тока:, то ее можно из­мерять:

1) методом амперметра, вольтметра и фазометра.

Фазометр - это измерительный прибор, служащий для измерения коэффициента мощности (соs ).

Сняв показания приборов, результат измерения определяют расчетным путем:

2)методом ваттметра

Для измерения активной мощности в цепях перемен­ного тока используются ваттметры электродинамической и индукционной системы.

III. В цепях трехфазного переменного тока.

Выбор способа измерения активной мощности в цепях трехфазного тока зависит от вида на­грузки (равномерная или неравномерная) и от способа соединения потребителей (« » или « »).

1. При равномерной нагрузке фаз: метод одного ваттметра.

р ис. 1 и 2 — соединение потребителей «звезда» рис. 3 – соединение потребителей треугольником

рис.1 - при 4^х проводной трехфазной линии

рис. 2 - при 3^x проводной трехфазной линии

рис. 3 с созданием искусственной нулевой точкой при соединении потребителей треугольником.

Общая активная мощность определяется (Вт.)

2) При неравномерной нагрузке фаз:

- при соединении потребителей « » используется метод трех ваттметров или с помощью одно­го трехфазного трехэлементного ваттметра:

- при соединении потребителей « » используется метод двух однофазных ваттметров или с помощью одного трехфазного двухэлементного ваттметра:

Индукционные счетчики.

Для измерения расхода электрической энергии применяются электрические счетчики, представ­ляющие собой суммирующие (интегрирующие) приборы.

Счетчики, также как и другие приборы непосредственной оценки, бывают различных систем. Наибольшее распространение получили счетчики индукционной системы для цепей переменного тока и электродинамической системы для цепей постоянного тока.

Основное отличие счетчиков от показывающих приборов заключается в том, что угол поворота их подвижной части не ограничен пружиной. С течением времени угол поворота нарастает, причем каждому обороту подвижной части счетчика соответствует определенное значение измеряемой величины.

Для регистрации расхода электрической энергии каждый счетчик имеет механический счетчик оборотов, со­единенный с подвижной частью зубчатой передачей.

По ГОСТ 657-53 счетчики активной энергии делятся на классы точности 1; 2 и 2,5, а счетчики реактивной энергии - на классы 2; 2,5; 4.

Счетчик состоит из алюминиевого диска, укрепленного на оси, и двух электромагнитов: после­довательного А и параллельного Б.

Токи в обмотках электромагнитов создают два магнитных потока, пронизывающих диск и ин­дуктирующих в нем вихревые токи. От взаимодействия тока I_а с магнитным потоком параллельного электромагнита и тока I_BC с потоком последовательного электромагнита, также как и в индукцион­ном ваттметре создается вращающий момент М, пропорциональный мощности потребителя:

М= к₁Р.

Вращающий момент вызывает вращение диска счетчика. При вращении диска в поле тормозно­го постоянного магнита в диске индуктируются вихревые токи, взаимодействие которых с полем то­го же магнита создает тормозной момент, пропорциональный скорости вращения диска n, т.е.

М_m = к₂n

При постоянной нагрузке скорость вращения диска счетчика постоянна, чему соответствует ра­венство вращающего и тормозящего момента

М=М_т,

откуда следует, что

к₁Р = к₂n или

Полученное выражение показывает, что скорость вращения диска счетчика пропорциональнее мощности потребителя.

Если в течении времени t потребителем израсходована энергия W = Pt, то, имея ввиду, что Р = кп, получаем:

W = P^.t = k^.n^.t = k^.N

где N = ոt— число оборотов диска счетчика за время t

Таким образом, израсходованная энергия пропорциональна числу оборотов диска счетчика. Ко­эффициент

Численно равный количеству энергии, израсходованной за время одного оборота диска носит название постоянной счетчика. Израсходованная энергия регистрируется счетным механизмом, при­водимым в движение от шестеренки, укрепленной на оси счетчика.

Для измерения расхода электрической энергии четырех проводных цепях трехфазного тока применя­ется трехэлементный счетчик.

Такой счетчик имеет три электромагнитные системы, которые воздействуют на три диска, укре­пленных на одной оси. Устройство каждой электромагнитной системы трехэлементного счетчика не отличается от устройства однофазного счетчика. Счетчик имеет один счетный механизм.

Измерение расхода электрической энергии трехпроводных цепях трехфазного тока производится двух­элементным счетчиком, который имеет две электромагнитные системы, воздействуют ещё на два диска, укрепленных на одной оси или на один диск.

Иногда вместо двухэлементного счетчика применяются два одноэлементных (однофазных) счетчика (парные счетчики). Принципиальная схема включения двухэлементного счетчика или парных счетчиков ни чем не отличаются от схемы включения двухэлементного ваттметра.

Для измерения реактивной энергии в цепях трехфазного тока применяются счетчики реактивной энергии.

Этот счетчик является индукционным двухэлементным, отличающимся от двухэлементного счетчика активной энергии тем, что каждый из последовательных электромагнитов имеет не по од­ной, а по две обмотки. Эти обмотки создают в сердечниках последовательных электромагнитов та­кие по величине и фазе магнитные потоки, которые совместно с токами параллельных электромаг­нитов обеспечивают увеличение вращающего момента, пропорционального реактивной мощности. Счетный механизм непосредственно регистрирует реактивную энергию, израсходованную в цепи.