Як виміряти потужність в ланцюзі трифазного змінного струму

Потужність в ланцюзі трифазного струму може бути виміряна за допомогою 1-го, 2-ух і 3-х ватметрів.
Спосіб 1-го приладу використовують в трифазній симетричній системі. Активна потужність всієї системи дорівнює потрійний потужності вживання по одній з фаз.

При з`єднанні навантаження зіркою з доступною нульовою точкою або якщо при з`єднанні навантаження трикутником є ​​можливість включити обмотку ваттметра черзі з навантаженням, можна використовувати схеми включення, показані на рис.
1.

Мал. 1 Схеми вимірювання потужності трифазного змінного струму при з`єднанні навантажень
а - за схемою зірки з доступною нульовою точкою;
б - за схемою трикутника за допомогою 1-го ваттметра

Якщо навантаження з`єднана зіркою з важкодоступній нульовою точкою або трикутником, то можна застосувати схему з штучної нульовою точкою (рис.
2). В даному випадку опору повинні бути рівні Rвт + R а = Rb = Rc.

Рис 2. Схема вимірювання потужності трифазного змінного струму одним ваттметром зі штучною нульовою точкою

Для вимірювання реактивної потужності струмові кінці ваттметра включають у розтин будь-якої фази, а кінці обмотки напруги - на дві інші фази (рис.
3). Повна реактивна потужність визначається множенням свідчення ваттметра на
корінь з 3-х. (Навіть при незначній асиметрії фаз застосування даного способу дає значну похибку).

Мал. 3. Схема вимірювання реактивної потужності трифазного змінного струму одним ваттметром

Способом 2-ух пристроїв можна скористатися при симетричній і несиметричного навантаження фаз. Три рівноцінних варіанти включення ватметрів для вимірювання активної потужності показані на рис.
4. Активна потужність визначається як сума показань ватметрів.

При вимірюванні реактивної потужності можна використовувати схему рис.
5, а з штучної нульовою точкою. Для створення нульової точки потрібно виконати умову рівності опорів обмоток напруги ватметрів і резистора R. Реактивна потужність розраховується за формулою

де Р1 і Р2 - свідчення ватметрів.

З цієї ж формулою можна обчислити реактивну потужність при рівномірному завантаженні фаз і з`єднанні ватметрів за схемою рис.
4. Перевага цього методу в тому, що по одній і тій же схемі можна знайти активну і реактивну потужності. При рівномірному завантаженні фаз реактивна потужність може бути виміряна за схемою рис.
5, б.

Спосіб 3-х пристроїв використовується при будь-якому навантаженні фаз. Активна потужність може бути заміряна за схемою рис.
6. Потужність всьому ланцюгу визначається підсумовуванням показань всіх ватметрів.

Мал. 4. Схеми вимірювання активної потужності трифазного змінного струму 2-мя ватметр
а - струмові обмотки включені в фази А і С;
б - в фази А і В;
в - в фази В і С

Реактивна потужність для трьох-і чьотирьох мережі вимірюється за схемою рис.
7 і розраховується за формулою

де РA, РB, РC - свідчення ватметрів, включених в фази А, В, С.

Мал. 5. Схеми вимірювання реактивної потужності трифазного змінного струму 2-мя ватметр

Мал. 6. Схеми вимірювання активної потужності трифазного змінного струму 3-ма ватметр
а - при наявності нульового проводу;
б - зі штучною нульовою точкою

На практиці зазвичай використовують одно-, дво- і трьохелементні трифазні ватметри відповідно до способу вимірювання.

Щоб розширити межа вимірювання, можна застосувати всі зазначені схеми при підключенні ватметрів через вимірювальні трансформатори струму і напруги. На рис.
8 як приклад показана схема вимірювання потужності за способом 2-ух пристроїв при включенні їх через вимірювальні трансформатори струму і напруги.

Мал. 7. Схеми вимірювання реактивної потужності 3-ма ватметр

Мал. 8. Схеми включення ватметрів через вимірювальні трансформатори.