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
трёхпроводной). Каждый из ваттметров включается в одну из фаз и измеряет мощность этой фазы, а сумма показаний всех трёх ваттметров равна активной мощности трёхфазной цепи:
.
Измерение электрического тока напряжения
В процессе эксплуатации бытовых электроприборов возникают ситуации, когда требуется измерение напряжения. Для проверки работоспособности розеток не всегда достаточно однополюсного указателя: наличие фазы он проверит, а вот для диагностики обрыва нулевого провода этот метод не поможет. То же самое относится и к неисправностям осветительных приборов. Для определения целостности удлинителей и шнуров питания бытовых приборов метод измерения напряжения является более наглядным.
При помощи вольтметра выявляются такие неисправности, как некачественное контактное соединение, снижающее величину напряжения на нагрузке. Указатель покажет наличие на ней фазы, но из-за недостаточной величины напряжения электроприбор может работать с пониженной мощностью (обогреватель) или не работать совсем (телевизор, компьютер, стиральная машина).
Только измерением можно определить наличие повышенного или пониженного напряжения в электрической сети. Завышенное напряжение – частая причина поломок бытовой техники. Электроприборы начинают потреблять больший ток и работать в режиме, не предусмотренном производителем. Следствие этого – сокращение ресурса работы. Лампы накаливания при завышенном напряжении не только быстрее перегорают, но и взрываются при включении.
Измерение мощности
Измерение активной мощности в сетях производится с помощью ваттметра
Цифровой ваттметр Аналоговый ваттметр
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.
Онлайн журнал электрика
При симметричной трехфазной нагрузке довольно найти мощность Рф, потребляемую в одной фазе, потому что измеряемая мощность трехфазной нагрузки Р = ЗРФ. Простые условия для такового измерения имеются, когда нагрузка соединена звездой с доступной нулевой точкой. В этих случаях цепь тока ваттметра врубается последовательно с одной из фаз нагрузки (рис. 1), а цепь напряжения ваттметра врубается на напряжение той фазы, ток которой проходит через ваттметр. Если нулевая точка недоступна либо нагрузка соединена по схеме треугольника, применяется искусственная нулевая точка. Так именуется нулевая точка звезды, образованной из сопротивления цепи напряжения ваттметра rn.вт и 2-ух других равных ему дополнительных сопротивлений: rв и rc (рис. 2). При правильном соединении с искусственной нулевой точкой цепь напряжения
Рис. 1
ваттметра находится под фазным напряжением и через ваттметр проходит фазный ток. В таких критериях ваттметр определяет фазную мощность Рфи мощность трехфазной нагрузки снова определяется средством умножения показания ваттметра на 3. Обычно завод-изготовитель снабжает ваттметр искусственной нулевой точкой для измерения в трехфазных системах. Измерения мощности в трехфазных трехпроводных системах при несимметричной нагрузке почти всегда выполняются по методу 2-ух ваттметров (рис. 3). Специфичной особенностью этого метода будет то событие, что не только лишь при несимметричной, но даже пр,и симметричной нагрузке показания 2-ух ваттметров почти всегда не равны, а показания 1-го из ваттметров могут стать отрицательными. Мощность трехфазной системы в данном случае приходится определять как алгебраическую сумму показаний 2-ух ваттметров.
Рис. 2
Справедливость такового метода доказывается на основании уравнений моментальной мощности, выраженной через секундные значения напряжений и токов. Моментальная мощность хоть какой фазы равна произведению моментальных значений фазных напряжений и тока, а моментальная мощность трехфазной системы равна сумме моментальных фазных мощностей. К примеру, при соединении звездой
Р = uAiA + uВiВ + uCiC
Но согласно первому закону Кирхгофа при соединении звездой без нулевого провода
iA + iВ + iC и, как следует,
iC = – ( iA + iВ)=0
Подставив это значение в уравнение мощности, получим:
p = (uA — uC ) iА + (uВ— ис) iВ
Разность фазных напряжений равна соответственному линейному напряжению:
uA— uC = uAC, uВ — ис = uВC на основании чего
p = uAC iА + uВC iВ
Как следует, мощность трехфазной системы может быть
выражена суммой 2-ух произведений , а эти
два произведения могут быть измерены двумя ваттметрами,
включенными в согласовании со схемой метода (рис. 3).
Рис. 3 Схема метода 2-ух ваттметров
Нет нужды особо обосновывать справедливость метода 2-ух ваттметров для соединения треугольником, потому что при определенных значениях линейных напряжений и токов мощность не находится в зависимости от метода соединения нагрузки.
Отметим своеобразную особенность методов 2-ух ваттметров: система линейных напряжений в обычной последовательности обозначается иАВ, ивс, иСА, а в уравнение этого способа заходит напряжение иАС. Такая перестановка индексов обозначает, что по отношению к первому ваттметру необходимо поменять фазу напряжения на 180°. Для этого довольно соединить «начало» (зажим со знаком звездочки) цепи напряжения первого ваттметра с проводом А, а «конец» этой цепи (зажим, у которого обозначено номинальное напряжение) с проводом С.
Рассредотачивание мощности трехфазной системы меж показаниями 2-ух ваттметров зависит приемущественно от величины и знака сдвига фаз ср. Проследим эту зависимость в простом случае при симметричной нагрузке. Если заместо моментальной мощности в уравнение (101) подставить активную (среднюю) мощность трехфазной системы, то нужно поменять секундные значения напряжения и токов действующими и ввести в уравнение косинусы сдвигов фаз меж надлежащими напряжениями и токами. Таким макаром, уравнение мощности воспримет последующий вид:
р = р1 + р2 = uAC iА cosф1 + ивс iВ cosф2
При симметричной нагрузке по величине линейные токи
iА = iВ = Iл
равны меж собой так же, как и линейные напряжения
uAC = ивс = ил
Рис, 4 Векторная диаграмма к методу 2-ух ваттметров
На рис. 4 построена векторная диаграмма трехфазной системы, на которой вектор uAC построен равным по величине и обратным по направлению иСА
На основании этой диаграммы угол сдвига фаз меж векторами uAC и iА и угол сдвига фаз ф2меж векторами ивс и iВ будут соответственно ф1 = ф – 30о и ф2 = ф + 30о. Как следует, показания 2-ух ваттметров, составляющие мощность трехфазной системы, выразятся последующим образом:
р = р1 + р2 = илIл cos( ф – 30о) + илIл cos( ф + 30о)
Это выражение указывает, что при симметричной нагрузке показания ваттметров равны только при ф = 0. Если же ф >60о то стрелка второго ваттметра отклоняется за нуль шкалы, а чтобы отсчитать в таких критериях показание второго ваттметра, необходимо переключить (т. е. поменять местами в схеме) зажимы цепи напряжения прибора. Нередко для изменения фазы тока на 180° в цепи напряжения в корпус ваттметра встраивается особый тумблер. Показания второго ваттметра после переключения следует считать отрицательными и, чтобы найти мощность трехфазной установки, необходимо эти показания вычитать из показаний первого ваттметра.
Для измерения мощности в трехфазных четырехпроводных системах простым является метод 3-х ваттметров. В любой из линейных проводов врубается цепь тока 1-го из ваттметров, а цепь напряжения каждого из ваттметров включается меж подходящим линейным проводом и нулевым проводом системы (рис. 5).
Рис, 5 Схема 3-х ваттметров
При таком соединении любой из ваттметров определяет мощность одной фазы системы. Как следует, активная мощность всей трехфазной системы будет равна обычный сумме показаний 3-х ваттметров:
р = р1 + р2 + р3
В промышленных установках на распределительных щитах обширно используются ваттметры трехфазного тока. Они представляют собой два (для трехпроводной системы) либо три (для четырехпроводной системы) измерительных механизма, связанных общей осью и таким методом воздействующих на общую стрелку. Эти измерительные механизмы врубаются в трехфазную цепь соответственно методу 2-ух ваттметров либо методу 3-х ваттметров.
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.
Характеристики трехфазной системы
Формула мощности электрического тока
Трехфазная система электропитания характеризуется несколькими значениями напряжения и тока. Все зависит от того, между какими точками схемы производятся измерения:
- между фазным проводом и нейтралью – фазное напряжение Uф;
- между отдельными фазами – линейное Uл.
Соотношение между данными параметрами:
Uл=√3∙Uф.
При симметричном распределении нагрузки токи во всех проводах равны. В четырехпроводной схеме (с заземленным нулем) ток в нулевом проводнике отсутствует, поэтому даже при обрыве нуля сеть продолжает нормально функционировать.
В том случае, когда потребление энергии по фазам различается, в нейтральном проводе протекает некоторый ток. Полный обрыв нейтрального проводника вызывает перекос фаз, поэтому напряжение на проводах может измениться в диапазоне от нуля до линейного.
Последствия увеличения сопротивления нейтрали
Реактивный характер нагрузки учитывается коэффициентом мощности cosϕ. Данная величина пришла из теории комплексных чисел, которые используются, когда необходимо рассчитать параметры цепей переменного тока. В случае активной нагрузки cosϕ=1, но, чем более реактивный характер имеют потребители, тем больше коэффициент уменьшается, показывая, как снижается реальная мощность относительно полной.
Важно! Поэтому для правильного расчета и уменьшения нагрузки на генераторное оборудование в реактивных цепях устанавливают корректоры коэффициента мощности. Цепи с корректором приближают коэффициент cosϕ к единице.
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.
Пример расчёта мощностных показателей
Что такое коэффициент мощности
Наиболее простым примером может считаться расчет потребления энергии симметричной нагрузкой. Сколько будет потреблять электроэнергии трехфазный асинхронный двигатель, подключенный в сеть с линейным напряжением 380 В, и потребляющий ток 10 А по каждой фазе? Коэффициент мощности cosϕ=0.76. Тогда потребляемая мощность равна:
P=√3Uл∙Iл∙cosϕ=√3∙380∙10∙0,76=5000 ВА.
Более сложный расчет бытовой сети:
- Фазное напряжение – 220 В;
- Потребление по линиям – 10 А, 5 А, 2 А;
- Первые две фазы подключены к активной нагрузке (электроплита, чайник);
- Третья нагружена на люминесцентные светильники с cosϕ=0,5.
Pобщ=Uа∙Iа∙cosϕа+ Ub∙Ib∙cosϕb+ Uc∙Ic∙cosϕc=220∙10+220∙5+220∙2∙0,5=3520 ВА.
Используя онлайн калькулятор расчетов, можно избавиться от большинства ошибок и сократить время вычислений. Требуется лишь правильно ввести данные по текущим параметрам
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.
Комментарии к статье “ Мощность трехфазной сети ”
В формуле мощности при соединении треугольником надо дописать что Iф= КОРЕНЬ из I ЛИНЕЙНОГО, а значит окончательнаяф формула принимает вид почти ТАКОЙ ЖЕ как и для мощности при соединении звездой — Р=КОРЕНЬ из ТРЁХ * Uфазное * I линейное*соs f
При чём U фазное = U линейное. То есть в обеих случаях формула мощности одна и та же.
ПОдскажите , клещами на проводниках 3 полючного автомата померили ток, получили значения. Как считать мощность через. корень квадратный? или как для однофазки P=UI
Все зависит от того, какую мощность вы хотите посчитать. Если полную, то да, S = UI. Для других мощностей нужно использовать другие формулы.
Добавить комментарий Отменить ответ
- Магнитные пускатели – 133 870
- Логические элементы и их схемная реализация – 107 358
- В чем разница между NPN и PNP транзисторами? – 97 328
- Что такое активная, реактивная и полная мощность – 93 294
- Соотношение между фазными и линейными напряжениями. Номинальные напряжения – 84 615
- Ввод и распределение электроэнергии в многоквартирном доме – 83 531
- Что такое категории надежности электроснабжения? – 81 176
- Мощность трехфазной сети – 69 686
- 11 мифов о Bluetooth 5.0 – 69 101
- Механические характеристики при торможении синхронных машин – 65 289
