Як виміряти активну потужність в однофазної ланцюга змінного струму

Значення активної потужності в однофазних ланцюга змінного струму визначають за формулою P = UI cos фі, де U - напруга приймача, В, I - струм приймача, А, фі - фазовий зсув між напругою і струмом.

З формули видно, що потужність в колі змінного струму можна знайти непрямим методом, якщо включити три приладу: амперметр, вольтметр і фазометр. Але в даному випадку не можна розраховувати на величезну точність вимірювання, тому що похибка вимірювання потужності буде залежати не тільки від суми похибок всіх 3-х пристроїв, та й від похибки способу вимірювання, викликаної шляхом включення амперметра і вольтметра. Тому даний спосіб можна використовувати виключно в разі, коли не потрібно велика точність вимірювань.

Якщо активну потужність необхідно виміряти точно, то найкраще застосувати ватметри електродинамічної системи або електричні ватметри. При грубих вимірах можуть бути застосовані феродинамічні ватметри.

Якщо напруга в ланцюзі менше межі вимірювань ваттметра по напрузі, струм навантаження менше допустимого струму вимірювального приладу, то схема включення ватметра в ланцюг змінного струму подібна Схема включення ватметра в ланцюг постійного струму. Іншими словами струмовий котушку включають по черзі з навантаженням, а обмотку напруги - паралельно навантаженні.

При підключенні електродинамічних ватметрів слід врахувати, що вони полярні не тільки в ланцюзі постійного, так і в колі змінного струму. Щоб забезпечити правильне (в сторону шкали) відхилення стрілки приладу від нуля, почала обмоток на панелі приладу позначені точкою або зірочкою. Затискачі, по мічені таким чином, називають генераторними, тому що конкретно їх підключають до джерела енергії.

Нерухому котушку ваттметра можна включати по черзі з навантаженням тільки при токах навантаження 10 - 20 А. Якщо струм навантаження більше, то струмовий котушку ваттметра включають через вимірювальний трансформатор струму.

Для вимірювання потужності в колі змінного струму з низьким коефіцієнтом потужності слід використовувати особливі нізкокосінусние ватметри. На їх шкалою позначено, для яких значень cos фі вони передбачені.

Коли cos фі<1, то для виключення перевантаження електродинамічного ватметра необхідно включати контрольні амперметр і вольтметр. Наприклад, ватметр з номінальним струмом I та = 5 А може показати повне відхилення при струмі I = 5 А і cos фі = 1 і при струмі I = 6,25 Аіcos фі = 1 (так як I = Iн / cos фі). У 2-му випадку ватметр буде перевантажений.

Включення ваттметра в ланцюг змінного струму, при струмі навантаження більше допустимого

Якщо струм навантаження більше допустимого струму ватметра, то струмовий котушку ваттметра включають через вимірювальний трансформатор струму (рис. 1, а).

Мал. 1. Схеми включення ватметра в ланцюг змінного струму з величезним потоком (а) і в високовольтну мережу (б).

При виборі трансформатора струму потрібно дивитися за тим, щоб номінальний первинний струм трансформатора I1і дорівнював вимірюваному току в мережі або більше нього.

Наприклад, якщо значення струму в навантаженні сягає 20 А, то можна брати трансформатор струму, розрахований на первинний номінальний струм 20 А з номінальним коефіцієнтом трансформації по току Kн1 = I1і / I2і = 20/5 = 4.

Якщо при цьому в вимірювальної ланцюга напруга менше допустимого ваттметром, то котушку напруги включають конкретно на напругу навантаження. Початок котушки напруги за допомогою перемички / підключають до початку струмового котушки. Так само неодмінно встановлюють перемичку 2 (початок котушки підключають до мережі). Кінець котушки напруги підключають до іншого затискача мережі.

Для визначення реальної потужності в вимірюваної ланцюга потрібно показання ваттметра помножити на номінальний коефіцієнт трансформації трансформатора струму: P = Pw х Kн1 = Pw х 4

Якщо струм в мережі може перевищувати 20 А, то слід обрати трансформатор струму з первинним номінальним струмом 50 А, при цьому Kн1 = 50/5 = 10.

В даному випадку для визначення значення потужності свідчення ваттметра потрібно множити на 10.