Контрольні запитання:

1. Для чого застосовуються вимірювальні перетворювачі роду фізичної величини?

2. Для чого призначені шунти? Схема включення та розрахунок.

3. Для чого призначені додаткові опори? Схема включення та розрахунок.

4. Яке призначення подільників напруги?

5. Які бувають подільники напруги?

Тема2.3 Вимірювання електричної потужності і енергії

План

1. Основні поняття.

2. Вимірювання електричної потужності прямими методами.

3. Опосередковане вимірювання потужності.

4. Вимірювання потужності у трифазних електричних колах.

1. Основні поняття

Важливість вимірювання електричної потужності і енергії зумовлена широким застосуванням електричної енергії в усіх галузях економіки. Останнім часом в еко­номічно розвинутих країнах спостерігається стійка тенденція до винайдення способів зменшення енергоспо­живання, зниження енергоємності одиниці випущеної продукції, економної витрати та раціонального викори­стання енергії. А відтак, посилюється важливість вимірю­вання та обліку енергії.

У колах постійного струму електрична потужність Р визначається як добуток напруги U і струму І

P=UI. (1)

Електрична енергія, що споживається впродовж часу і, дорівнює:

E=Pt=UIt. (2)

У системі СІ одиницею потужності є ват(Вт), а енер­гії— джоуль(Дж). На практиці для вимірювання електричної енергії широко застосовують позасистемну одиницю — кіловат-година (кВт·год). Одна кіловат-година дорівнює 3,6·10⁶ Дж.

Енергопостачання в усіх країнах здійснюється трифаз­ними системами змінного струму промислової частоти, тому переважна більшість засобів вимірювання електричної потужності й енергії призначена для роботи у таких системах.

Для змінного струму добуток миттєвих значень напру­ги u(t) і струму i(t) називається миттєвою потужністю:

p(t)=u(t)·i(t). (3)

Для синусоїдних напруги та струму , які мають середні квадратичні значення U і I, коливаються з кутовою частотою ω і зсунуті один відносно одного на фазовий кут φ, миттєва потужність

(4)

має дві складові: постійну і . Змінна складова коливається з подвійною частотою порівняно з частотою струму чи напруги.

Більшість споживачів енергії реагують не на миттєві значення потужності, а на середню за період потужність. Середнє значення миттєвої за період називається активною потужністю:

(5)

Оскільки середнє значення змінної складової [-UIcos(2(ωt-φ)] за період Т дорівнює нулю, то активна по­тужність дорівнює постійній складовій миттєвої потужності

P=UIcosφ. (6)

Одиницею активної потужності для змінного струму, як і постійного струму, є в а т (Вт).

Якщо синусоїдну напругу та струм представити комплексними значеннями, то можна ввести такі поняття:

комплексна потужність — добуток комплексної на­пруги U на комплексний струм I:

(7)

активна потужність — це дійсна частина комплексної потужності:

P=UIcosφ (8)

реактивна потужність визначається як уявна частина комплексної потужності:

Q= UIsinφ (9)

Повна (позірна) потужність визначається як модуль комплексної потужності:

S = = UI. (10)

Одиницею комплексної та повної потужності є вольт-ампер (ВА), одиницею активної — ват (Вт), одиницею ре­активної — вольт-ампер реактивний (ВАр).

У колах несинусоїдного струму користуються поняттям потужності спотворень:

(11)