Jak mierzyć moc w trójfazowym obwodzie prądu przemiennego

Moc w obwodzie trójfazowym można zmierzyć za pomocą jednego, dwóch i trzech watomierzy. Metoda pojedynczego urządzenia jest stosowana w symetrycznym systemie trójfazowym. Moc czynna całego układu jest równa trzykrotności zużycia energii w jednej z faz.

W przypadku łączenia obciążenia w gwiazdę z dostępnym punktem neutralnym lub w przypadku łączenia obciążenia w trójkąt możliwe jest szeregowe połączenie cewki watomierza z obciążeniem, można zastosować obwody przełączające pokazane na rys. 1.

Ryż. 1 Obwody do pomiaru mocy trójfazowego prądu przemiennego przy podłączaniu obciążeń a — zgodnie z układem w gwiazdę z dostępnym punktem zerowym; b — zgodnie ze schematem trójkąta, przy użyciu jednego watomierza

Jeżeli obciążenie jest połączone w gwiazdę z niedostępnym punktem neutralnym lub trójkątem, wówczas można zastosować obwód ze sztucznym punktem neutralnym (rys. 2). W takim przypadku rezystancje muszą być równe Rw + Ra = Rb = Rc.

Rysunek 2. Schemat pomiaru mocy trójfazowej prądu przemiennego z jednym watomierzem ze sztucznym punktem zerowym

Aby zmierzyć moc bierną, końce prądowe watomierza są podłączone do sekcji każdej fazy, a końce cewki napięciowej do dwóch innych faz (rys. 3). Pełny reaktywna moc określa się, mnożąc odczyt watomierza przez pierwiastek z trzech. (Nawet przy niewielkiej asymetrii faz stosowanie tej metody daje znaczny błąd).

Ryż. 3. Schemat pomiaru mocy biernej trójfazowego prądu przemiennego za pomocą jednego watomierza

Metodę dwuurządzeń można stosować przy zrównoważonym i niezrównoważonym obciążeniu fazowym. Trzy równoważne opcje włączenia watomierzy do pomiaru mocy czynnej pokazano na ryc. 4. Moc czynną wyznacza się jako sumę wskazań watomierza.

Podczas pomiaru mocy biernej obwód z ryc. 5, ale ze sztucznym punktem zerowym. Aby utworzyć punkt zerowy, konieczne jest spełnienie warunku równości rezystancji uzwojeń napięciowych watomierzy i rezystora R. Moc bierną oblicza się ze wzoru

gdzie P1 i P2 — wskazania watomierzy.

Korzystając z tego samego wzoru, możesz obliczyć moc bierną przy równomiernym obciążeniu faz i połączeniu watomierzy zgodnie ze schematem na ryc. 4. Zaletą tej metody jest możliwość wyznaczenia mocy czynnej i biernej za pomocą tego samego schematu. Przy równomiernym obciążeniu faz moc bierną można zmierzyć zgodnie ze schematem na ryc. 5 B.

Metoda trzyczęściowa dotyczy każdego obciążenia fazowego. Moc czynną można zmierzyć zgodnie z wykresem na rys. 6. Moc całego obwodu określa się, sumując odczyty wszystkich watomierzy.

Ryż. 4.Schematy pomiaru mocy czynnej trójfazowego prądu przemiennego za pomocą dwóch watomierzy a — uzwojenia prądowe są zawarte w fazach A i C; b — w fazach A i B; c — w fazach B i C

Moc bierną dla sieci trzy- i czteroprzewodowej mierzy się zgodnie ze schematem na ryc. 7 i oblicza się według wzoru

gdzie РА, РБ, РК — odczyty watomierzy zawartych w fazach A, B, C.

Ryż. 5. Schematy pomiaru mocy biernej trójfazowego prądu przemiennego za pomocą dwóch watomierzy

Ryż. 6. Schematy pomiaru mocy czynnej trójfazowego prądu przemiennego za pomocą trzech watomierzy a — w obecności przewodu neutralnego; b — ze sztucznym punktem zerowym

W praktyce zgodnie z metodą pomiarową zwykle stosuje się watomierze trójfazowe jedno-, dwu- i trójelementowe.

Aby rozszerzyć limit pomiaru, możesz zastosować wszystkie wskazane schematy podczas podłączania watomierzy przez przekładniki pomiarowe prądu i napięcia. na ryc. 8 przedstawia przykładowy schemat pomiaru mocy metodą dwóch urządzeń, gdy są one włączane przez przekładniki pomiarowe prądu i napięcia.

Ryż. 7. Schematy pomiaru mocy biernej za pomocą trzech watomierzy

Ryż. 8. Schematy włączania watomierzy przez przekładniki pomiarowe.