Измерение мощности цепях постоянного переменного тока
Современные вычислительные средства позволяют реализовать данные вычисления аппаратурно и тем самым свести косвенные измерения к прямым.
На высокой частоте (ВЧ) предпочитают пользоваться прямыми измерениями мощности, т.к. такие измерения дают более точные результаты.
На сверхвысоких частотах (СВЧ) применяют только прямые измерения, однозначно характеризующие интенсивность электромагнитных колебаний.
Современные приборы позволяют измерять мощность в пределах от 10 -18 до 10 8 Вт во всем частотном диапазоне от постоянного тока до миллиметровых и более коротких длин волн. При измерениях наряду с абсолютными (ватт, милливатт и т. д.) широко используют относительные (логарифмические) единицы мощности. При этом измеряемую мощность Рх
оценивают числом децибел, определяемым из соотношения
а
(дБ)= 10logРх/Р,
(4.2)
Активная составляющая мощности однофазного переменного тока определяется по формуле
Если нагрузка чисто активная (φ
= 0
), то мощность переменного тока определяется, как показано в формуле (4.1)
=
UI =I2Rн=U2/Rн(4.4)
Здесь
Rн– активная нагрузка.
Отметим, что при активной нагрузке электрическая энергия полностью преобразуется в теплоту и ее количество Q,
выделяющееся за
1с
, пропорционально подведенной мощности:
В четырехпроводной сети трехфазного тока для измерения активной энергии применяют схему, аналогичную схеме трех ваттметров, или употребляют трехэлементный трехфазный счетчик. В сетях высокого напряжения включение счетчиков производится при помощи измерительных трансформаторов напряжения и тока.
Реактивную энергию однофазного тока можно определить по показанию амперметра, вольтметра, фазометра и секундомера.
Для учета реактивной энергии в сетях трехфазного тока можно применять нормальные счетчики активной энергии и специальные счетчики реактивной энергии.
ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ В ЦЕПЯХ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ В ЦЕПЯХ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Измерение мощности постоянного тока, определяемой формулой
где U и І — соответственно напряжение тока и ток, производится либо косвенным методом — по показаниям вольтметра и амперметра, либо прямым методом — по показаниям ваттметра.
Сущность косвенного метода измерения мощности заключается в измерении с помощью вольтметра и амперметра напряжения U и тока І цепи и последующем вычислении в соответствии с выражением (2). На рис. 1 приведены две возможные схемы включения вольтметра и амперметра в цепь при измерении мощности, потребляемой нагрузкой RH,
Для схемы 1,
а
мощность, потребляемая схемой, равна:
где ІН и ІВ — токи, протекающие соответственно через нагрузку и вольтметр; РН и РВ — мощность, потребляемая соответственно нагрузкой и вольтметром.
Таким образом, для данной схемы включения рассчитанное значение мощности Р
будет больше действительного значения мощности, потребляемой нагрузкой
РН
, на величину
РВ
=
UIB.
При этом погрешность определения мощности, потребляемой нагрузкой, будет тем меньше, чем меньше ток ІВ по сравнению с ІН, т. е. чем больше входное сопротивление вольтметра (RВ)
.
Потребляемая схемой (рис. 1, б)
т. е. определяемая расчетом мощность будет больше действительной мощности нагрузки PH на величину потери мощности в амперметре Pa=IHRа. Погрешность определения потребляемой нагрузкой мощности будет тем меньше, чем меньше сопротивление амперметра по сравнению с сопротивлением нагрузки.
Анализ показывает, что погрешность измерения мощности будет минимальной при включении измерительных приборов по схеме, приведенной на рис. 1,а, если выполняется условие
При включении приборов по схеме, показанной на рис. 1, б, погрешность измерения будет минимальной при условии
При точных измерениях упомянутую погрешность можно учесть, если известно сопротивление измерительных приборов.
потребляемая им мощность Ра определяется путем измерения тока Iн, протекающего через него, или падения напряжения на нем Un
.
Расчет мощности производится в соответствии с выражениями:
Рассмотренные методы определения мощности, потребляемой нагрузкой, применяются и при измерении мощности генераторов постоянного тока.
Измерение мощности в цепи постоянного тока прямым методом в основном производится с помощью ваттметров электродинамической системы.
где I1 и I2 — токи, протекающие соответственно через неподвижную и подвижную катушку; f (α)
— функция, учитывающая изменение вращающего момента в зависимости от угла поворота а подвижной катушки (обусловлена изменением взаимной индукции между катушками).
Противодействующий момент создается токопроводящими пружинами подвижной катушки
Лабораторная работа № 12 Тема: Измерение активной и реактивной мощности в трехфазных электрических цепях методом одного ваттметра.
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
«Актуальность создания школьных служб примирения/медиации в образовательных организациях»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Тема: Измерение активной и реактивной мощности в трехфазных электрических цепях методом одного ваттметра.
Цель: Научится измерять на опыте методом одного ваттметра
Метод применяется при измерении мощности в симметричных трехфазных цепях.Для измерения активной мощности обмотка напряжения ваттметра включается на фазное напряжение, а обмотка тока включается в провод какой-либо фазы. Для получения активной мощности всей трехфазной цепи необходимо показания ваттметра утроить: Р = ЗР .
Для измерения реактивной мощности обмотка напряжения ваттметра включается на линейное напряжение(штриховая линия). Для получения реактивной мощности всей трехфазной цепи необходимо показания ваттметра умножить на v 3: Q = V 3 P .
1. Ознакомиться с приборами, необходимыми для работы, записать их основные технические данные в таблицу 1.
2. Определить зажимы последовательных и параллельных обмоток ваттметра.
3. Соединить приборы по схеме, приведенной выше, и показать ее для проверки преподавателю.
4. Включить цепь по схеме для измерения активной мощности и измерить активную мощность по данным ваттметра Р . По показаниям определить Р всей цепи.
5. Включить цепь по схеме для измерения реактивной мощности (штриховая линия) и измерить реактивную мощность по данным ваттметра Р . По показаниям определить Q всей цепи.
6. Сравнить значение мощности по показаниям ваттметра, амперметра, вольтметра.
8.
Наблюдения и расчеты записать в таблицу.
1. Что собой представляет предел измерения у электроизмерительных приборов?
8.
 |
Наблюдения и расчеты записать в таблицу.
