Як виміряти потужність за допомогою двох ватметрів

При вимірюванні потужності в трифазних ланцюгах 2-мя ваттметром є можливість не тільки зберегти один ватметр, та й за їх свідченнями судити приблизно про значення коефіцієнта потужності трифазного електроприймачі.

Наприклад, якщо навантаження в фазах активна і симетрична то показання обох ватметрів будуть схожі. Це видно з векторної діаграми (рис. 1, в).

Токи збігаються за напрямком з фазними напругами (приймач з`єднаний зіркою): струм IА з напругою UА, а струм ІВ з напругою UB, тому що навантаження активна. Кут ψ1 між UAC і IА дорівнює 30о, і кут ψ2 між UBC і IB також дорівнює 30о.

Мал. 1. Схема включення 2-ух ватметрів в трьохпровідний мережу (а, б) і векторні діаграми напруг і струмів при cos ф = 1 (в) і cos ф = 0,5 (г).

Значення потужності, вимірювані ватметр, визначаються схожими виразами:

Рw1 = UACIАcosψ1 = UлIл cos30 °,

Pw1 = UBCIBcosψ2 = UлIл cos30 °

Якщо навантаження носить активно-індуктивний характер і косинус фі дорівнює 0,5, тобто кут φ = 60 °, то кут ψ1 = 30 °, а кут ψ2 = 90 ° (рис. 1, г).

Показання ватметрів будуть наступними:

Рw1 = UлIл cos30 °

Pw1 = UлIл cos90 °

Якщо показання 1-го з ватметрів стають рівними нулю, це означає, що косинус фі зменшився до 0,5.

З діаграми також видно, що якщо косинус фі в мережі стане менше 0,5, тобто кут φ буде більше 60 °, то кут ψ2 побільшає 90 °, а це призведе до того, що показання другого ваттметра стануть негативними, стрілка приладу почне відхилятися в інший бік (зазвичай в сучасних ваттметром передбачений тумблер напрямку струму в рухомий котушці). Загальна потужність в даному випадку дорівнює різниці показань ватметрів.

Якщо навантаження симетрична, то за свідченнями 2-ух ватметрів можна точно обчислити значення cos φ за формулою

cos φ = P / S = P / (√P2 + Q2),

де P = Рw1 + Рw2 - активна потужність трифазного електроприймачі, Вт, Q = √3 (Рw1 + Рw2) - реактивна потужність трифазного електроприймачі. Останній вираз вказує, що якщо різниця показань 2-ух ватметрів помножити на √3, вийде значення реактивної потужності трифазного електроприймачі.