Меню

Можно ли ваттметром измерить реактивную мощность



Можно ли ваттметром измерить реактивную мощность

Измерение реактивной мощности одним ваттметром.

С помощью одного ваттметра при симметричном режиме работы цепи можно измерить ее реактивную мощность. В этом случае схема включения ваттметра будет иметь вид по рис. 10,а. Согласно векторной диаграмме на рис. 10,б измеряемая прибором мощность

Таким образом, суммарная реактивная мощность

Измерение активной и реактивной мощностей методом двух ваттметров.

В трехпроводной сети трехфазного тока мощность измеряют обычно двумя однофазными ваттметрами или одним двухэлементным ваттметром трехфазного тока. При измерении активной мощности ваттметры включают по схеме (рис. 97). При этом, если Р, — показание первого ваттметра W1, а Р2— второго ваттметра W2, то мощность Р трехфазного тока определяется как алгебраическая сумма показаний обоих ваттметров: Р=Р1+Р2.

Показания ваттметров записывают со знаком «+», если включение их точно соответствует приведенной схеме с учетом полярности выводов и при соответствующем положении переключателя полярности. При равномерной нагрузке фаз можно установить зависимость показаний ваттметров от коэффициента мощности (рис. 98, а). Если cosφ=l, оба ваттметра всегда показывают значения, одинаковые по знаку и величине (РХ=Р2). При cosφ=0,5 показание одного ваттметра равно нулю (при индуктивной нагрузке Р1=0, при емкостной нагрузке Рг=0). При cos φ

Рис. Включение ваттметра для измерения мощности в трехфазной сети: о —активной, б —реактивной

Коэффициент мощности можно определить по отношению Pt/P2, пользуясь графиком, показанным на рис. 98, б.

В симметричной трехфазной сети при равномерной нагрузке одним ваттметром можно измерять активную мощность по схеме, показанной на рис. 99, а, и реактивную мощность по схеме, прицеленной на рис. 99, б. Если показания ваттметра будут Рь то при измерении по схеме (рис. 99, а) активная мощность трех фаз Р=ЪР\, а при измерении по схеме (рис. 99, б) реактивная мощность трех фаз Q=

Понятие магнитной цепи. Магнитное поле и его характеристики.

Магнитное поле и его характеристики. При прохождении электрического тока по проводнику вокруг него образуется магнитное поле. Магнитное поле представляет собой один из видов материи. Оно обладает энергией, которая проявляет себя в виде электромагнитных сил, действующих на отдельные движущиеся электрические заряды (электроны и ионы) и на их потоки, т. е. электрический ток. Под влиянием электромагнитных сил движущиеся заряженные частицы отклоняются от своего первоначального пути в направлении, перпендикулярном полю (рис. 34). Магнитное поле образуется только вокруг движущихся электрических зарядов, и его действие распространяется тоже лишь на движущиеся заряды. Магнитное и электрические поля неразрывны и образуют совместно единое электромагнитное поле. Всякое изменение электрического поля приводит к появлению магнитного поля и, наоборот, всякое изменение магнитного поля сопровождается возникновением электрического поля. Электромагнитное поле распространяется со скоростью света, т. е. 300 000 км/с.

Графически магнитное поле изображают магнитными силовыми линиями, которые проводят так, чтобы направление силовой линии в каждой точке поля совпадало с направлением сил поля; магнитные силовые линии всегда являются непрерывными и замкнутыми. Направление магнитного поля в каждой точке может быть определено при помощи магнитной стрелки.

Интенсивность магнитного поля, т. е.способность его производить работу, определяется величиной, называемой магнитной индукцией. Чем сильнее магнитноe поле, созданное постоянным магнитом или электромагнитом, тем большую индукцию оно имеет. Магнитную индукцию В можно характеризовать плотностью силовых магнитных линий, т. е. числом силовых линий, проходящих через площадь 1 м2 или 1 см2, расположенную перпендикулярно магнитному полю. Различают однородные и неоднородные магнитные поля. В однородном магнитном поле магнитная индукция в каждой точке поля имеет одинаковое значение и направление. Однородным может считаться поле в воздушном зазоре между разноименными полюсами магнита или электромагнита (см.рис.36) при некотором удалении от его краев. Магнитный поток Ф, проходящий через какую-либо поверхность, определяется общим числом магнитных силовых линий, пронизывающих эту поверхность, например катушку 1 (рис. 37, а), следовательно, в однородном магнитном поле Ф = BS (40),где S — площадь поперечного сечения поверхности, через которую проходят магнитные силовые линии. Отсюда следует, что в таком поле магнитная индукция равна потоку, поделенному на площадь S поперечного сечения:

Если какая-либо поверхность расположена наклонно по отношению к направлению магнитных силовых линий (рис. 37, б), то пронизывающий ее поток будет меньше, чем при перпендикулярном ее положении, т. е. Ф2 будет меньше Ф1.

В системе единиц СИ магнитный поток измеряется в веберах (Вб), эта единица имеет размерность В*с (вольт-секунда). Магнитная индукция в системе единиц СИ измеряется в теслах (Тл); 1 Тл = 1 Вб/м2.

Магнитная проницаемость среды.

Магнитная проницаемость — физическая величина, характеризующая связь между магнитной индукцией B и магнитным полем H в веществе.

Читайте также:  Участок измерения средней скорости

Отношение B/H=μa называется абсолютной магнитной проницаемостью среды.

Численное значение μa (абсолютная магнитная проницаемость) выражают в относительных единицах (по отношению к абсолютному значению магнитной проницаемости вакуума μо). Величина μ=μa/μо называется относительной магнитной проницаемостью (или просто магнитной проницаемостью). Она не зависит от выбора систем единиц.

Магнитная проницаемость среды — эта величина показывает, во сколько раз магнитная индукция поля, создаваемого током в данной среде, больше, чем в вакууме.

Законы Ома и Кирхгофа для магнитной цепи.

закон Ома для магнитной цепи.

lст – длина силовой линии на протяжении всего участка в стали;

Источник

Измерение реактивной мощности

Ваттметром может быть измерена и реактивная мощность. Измерения реактивной мощности при симметричной трёхфазной системе напряжений и равномерной нагрузке фаз производится одним ваттметром (пример подключения схемы представлен на рисунке 3.3 и 3.4).

Рисунок 3.3 – Схема подключения ваттметра при измерении реактивной мощности

Показания ваттметра:

Реактивная мощность симметричной трёхфазной системы: .

Рисунок 3.4 – Схема включения двух ваттметров при измерении реактивной мощности

При использовании двух ваттметров полная реактивная мощность трехфазной системы равна: .

Порядок выполнения работы

Рисунок 3.5 – Схема подключения ваттметра по методу одного прибора

1 Собрать схему (рисунок 3.5) по методу одного ваттметра.

2 Измерить активную мощность симметричной нагрузки.

3 Заполнить таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Таблица для занесения данных измерений

Uф, В Положения переключателя осветительной нагрузки Р1, Вт Р, Вт
1 (R1) 2 (R2) 3 (R3)

Рисунок 3.6 – Схема подключения ваттметра по методу двух приборов.

1 Собрать схему (рисунок 3.6) по методу двух ваттметров.

2 Измерить активную мощность несимметричной нагрузки.

3 Заполнить таблицу 3.2.

Таблица 3.2 – Таблица для занесения данных измерений

Uф, В Положения переключателя осветительной нагрузки Р1, Вт Р2, Вт Р, Вт
1 (R1) Вт 2 (R2) Вт 3 (R3) Вт

Рисунок 3.7 – Схема подключения ваттметра при измерении реактивной мощности

1 Собрать схему (рисунок 3.7) по методу одного прибора.

2 Измерить реактивную мощность симметричной нагрузки.

3 Заполнить таблицу 3.3.

Таблица 3.3 – Таблица для занесения данных измерений

Uф, В Положения переключателя осветительной нагрузки Q1, ВАр Q, ВАр
1 (R1) Вт 2 (R2) Вт 3 (R3) Вт L1, ВАр L2, ВАр L3, ВАр

Рисунок 3.8 – Схема включения двух ваттметров при измерении реактивной мощности

1 Собрать схему (рисунок 3.8) по методу двух приборов.

2 Измерить реактивную мощность несимметричной нагрузки.

3 Заполнить таблицу 3.4.

Таблица 3.4 – Таблица для занесения данных измерений

Uф, В Положения переключателя осветительной нагрузки Q1, ВАр Q2, ВАр Q, ВАр
1 (R1) 2 (R2) 3 (R3) L1, ВАр L2, ВАр L3, ВАр

Лабораторная работа № 4

Поверка электроизмерительных приборов

Цель:ознакомление с методикой проверки электроизмерительных приборов и с величинами, характеризующими точность показания прибора.

Общие сведения

Поверка средств измерения

В основе обеспечения единообразия средств измерений лежит система передачи размера единицы измеряемой величины. Технической формой надзора за единообразием средств измерений является государственная (ведомственная) поверка средств измерений, устанавливающая их метрологическую исправность.

Поверка — определение метрологическим органом погрешностей средства измерений и установление его пригодности к применению.

Пригодным к применению в течение определенного межповерочного интервала времени признают те СИ, поверка которых подтверждает их соответствие метрологическим и техническим требованиям к данному СИ.

Средства измерений подвергают первичной, периодической, внеочередной, инспекционной и экспертной поверкам.

Первичной поверке подвергаются СИ при выпуске из производства или ремонта, а также СИ, поступающие по импорту.

Периодической поверке подлежат СИ, находящиеся в эксплуатации или на хранении через определенные межповерочные интервалы, установленные с расчетом обеспечения пригодности к применению СИ на период между поверками.

Инспекционную поверку производят для выявления пригодности к применению СИ при осуществлении госнадзора и ведомственного метрологического контроля за состоянием и применением СИ.

Экспертную поверку выполняют при возникновении спорных вопросов по метрологическим характеристикам (MX), исправности СИ и пригодности их к применению.

Достоверная передача размера единиц во всех звеньях метрологической цепи от эталонов или от исходного образцового средства измерений к рабочим средствам измерений производится в определенном порядке, приведенном в поверочных схемах.

Поверочная схема – это утвержденный в установленном порядке документ, регламентирующий средства, методы и точность передачи размера единицы физической величины от государственного эталона или исходного образцового средства измерений рабочим средствам.

Различают государственные, ведомственные и локальные поверочные схемы органов государственной или ведомственных метрологических служб.

Поверке подвергаются СИ, выпускаемые из производства и ремонта, получаемые из-за рубежа, а также находящиеся в эксплуатации и хранении. Основные требования к организации и порядку проведения поверки СИ установлены ГОСТ 8.513-84.

Читайте также:  Погрешность измерения деталей машин

Порядок выполнения работы

Поверка амперметра

1 Соберите схему по рисунку 4.1.

2 Установите на эталонном и на испытуемом амперметрах одинаковый диапазон измерения тока 2А, режим измерения тока (переменный).

Таблица 4.1 – Таблица для занесения данных расчётов и измерений

Опытные данные Результаты вычислений
Показания испытуемого прибора Показания образцового прибора Абсолютная погрешность Относительная погрешность Класс точности Вариация
При возрастании При убывании При возрастании При убывании При возрастании При убывании При возрастании При убывании При возрастании При убывании
А А А А А А % % А

3 Установить нагрузку в такое положение, чтобы ток на поверяемом амперметре стал равен 0.

4 Осветительную нагрузку подключить параллельно, чтобы была возможность изменять ее от 0 до 135 ватт. Постепенно изменяя нагрузку (с шагом 15 ватт), контролировать ток по поверяемому амперметру. Записать в таблицу 4.1 показания приборов.

5 По данным опытов определить абсолютную Δx и относительную δх погрешности, класс точности γ, сравнив его с заявленным классом. Дать заключение о работоспособности прибора.

6 Построить график (поправок): хобр = f(xисп); Δx =f(xиспв).

Рисунок 4.1 – Схема для поверки амперметра

1 Соберите цепь по рисунку 4.2.

2 Установите на эталонном и на испытуемом вольтметрах одинаковый диапазон измерения напряжения и режим измерения напряжения (переменное).

3 Сначала подключите вольтметр для измерения фазного напряжения (220 В) (на рисунке 4.2 подключение показанное сплошной линией (питание от L1 и N)), а затем подключите для измерения линейного напряжения (380 В) (на рисунке 4.2 подключение показано пунктирной линией (питание от L1 и L2)).

4 Запишите показания образцового и испытуемого вольтметров..

5 По данным опытов определить абсолютную Δx и относительную δх погрешности, класс точности γ, сравнив его с заявленным классом. Дать заключение о работоспособности прибора.

Рисунок 4.2 – Схема для поверки вольтметра

Таблица 4.2 – Таблица для занесения данных расчётов и измерений

Источник

УЭ 6.3-4 ИЗМЕРЕНИЕ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Реактивная мощность приводит к дополнительным по­терям в линиях электропередачи и увеличению стоимости вырабатываемой электроэнергии и стоимости эксплу­атации энергетических систем. Поэтому измерение реак­тивной мощности наряду с измерением активной мощно­сти в цепях переменного тока имеет большое народнохо­зяйственное значение.

Реактивная мощность Q, измеряемая в вольт-амперах реактивных (вар), может быть определена как в одно­фазных цепях, так и в трехфазных трехпроводных и че-тырехпроводных цепях переменного тока. Реактивная мощность в однофазной цепи определяется выражением

Q = U I sinφ

Для трехфазной цепи реактивная мощность определя­ется суммой реактивных мощностей отдельных фаз:

В случае полной симметрии трехфазной трех- или четырехпроводной цепи имеем:

Q = Uл Iл sinφ

Измерение реактивной мощности в однофазной цепи может быть осуществлено электродинамическим или фер­родинамический прибором, у которого вращающий момент пропорционален не косинусу угла между векторами тока и напряжения, а синусу это­го угла.

Измерение реактивной мощности в трехфазной пени может быть осуществлено с помощью обычных однофаз­ных ваттметров, т. е. приборов, предназначенных для измерения активной мощности и включаемых в трехфаз­ную цепь по специальным схемам. Здесь, так же как и при измерении активной мощности трехфазной цепи, может быть использован метод одного, двух и трех при­боров.

Кроме того, реактивная мощность в трехфазных це­пях измеряется с помощью двух- или трехэлементных электродинамических или ферродинамических ваттметров, элементы которых, практически ничем не отличаю­щиеся от элементов обычных ваттметров, включаются в трехфазную цепь также по специальным схемам.

Можно сформулировать следующие правила включе­ния однофазных ваттметров и элементов варметров в трехфазные цепи по схемам с замененными напряжени­ями:

1) токовые обмотки необходимо включать в трехфаз­ную цепь точно так же, как это осуществлялось при из­мерении активной мощности
2) обмотки напряжения необходимо включать на та­кие напряжения трехфазной цепи (линейные или фаз­ные), которые отставали бы на 90° от напряжений, по­даваемых на эти обмотки при измерении активной мощ­ности.

Сформулированные правила пригодны для включе­ния однофазных ваттметров и элементов варметров как по методу одного, так и по методу двух и трех приборов.

Прежде чем перейти к рассмотрению конкретных схем, следует отметить, что расширение диапазонов из­мерения приборов при измерении реактивной мощности осуществляется так же, как и при измерении активной мощности, т. е. с помощью измерительных трансформа­торов тока и измерительных трансформаторов напряже­ния. Поэтому в этом параграфе схемы с использованием измерительных трансформаторов не рассматриваются.

Измерение реактивной мощности методом одного прибора. Метод одного прибора используется при вклю­чении обычного однофазного электродинамического или ферродинамического ваттметра, предназначенного для измерения активной мощности, в трехфазную трех- или четырехпроводную цепь. Очевидно, что в этом случае трехфазная цепь должна быть симметричной.

Читайте также:  Норма единицы измерения глюкоза

На рисунке 6.22, а приведена схема включения ваттмет­ра в трехфазную трехпроводную цепь. Штриховой лини­ей показано включение обмотки напряжения ваттметра при измерении активной мощности нагрузки, имеющей доступную нулевую точку. Включение обмотки напряже­ния ваттметра при измерении реактивной мощности на замененное напряжение показано сплошными линиями.

Нетрудно видеть, что в рассматриваемом случае за­мененным напряжением по отношению к фазному на­пряжению будет линейное напряжение UВС. Действи­тельно, из векторной диаграммы, изображенной на рисунке 6.22,б, видно, что вектор линейного напряженияUВСотстает иа 90° от вектора фазного напряжения Ua, подключаемого к обмотке напряжения ваттметра при из-мерении активной мощности.

Рисунок 6.22. Использование ваттметра для измерения реактивной мощности в трехфазной трехпроводной цепи при полной симметрии (а – схема включения, б – векторная диграмма)

Показание ваттметра в рассматриваемом случае рав­но:

Для получения реак­тивной мощности всей цепи необходимо умножить пока­зание ваттметра на

Q = Pw = Uл Iл sin φ.

Следует отметить, что незначительная асимметрия токов в трехфазной цепи приводит при применении мето­да одного прибора к большим погрешностям, поэтому метод одного прибора для измерения реактивной мощ­ности в трехфазной цепи применим только в лаборатор­ной практике.

Измерение реактивной мощности методом двух при­боров.Это измерение применяется в трехфазной трех­проводной цепи как при симметрии, так и при асиммет­рии токов.

Рассмотрим схему включения двух однофазных ватт­метров PW1и PW2в трехфазную трехпроводную цепь, показанную на рисунке 6.23, а предполагая для упрощения, что токи сим­метричны. Для удобства рассмотрения штриховой линией показано включение обмоток напряжения ваттметров PW1и PW2в случае применения их для измерения активной мощности.

При измерении активной мощности на обмотку напряжения ваттметра PW1подавалось линейное напря­жение Uав.

Рисунок 6.23. Использование двух ваттметров для измерения реактивной мощности в трехфазной трехпроводной цепи (а — схема включения, б – векторная диаграмма)

В соответствии со сформулированными выше правилами теперь на обмотку напряжения ваттмет­ра PW1необходимо подать напряжение, отстающее от напряжения Uав на 90°. Нетрудно видеть, что таким напряжением будет фазное напря­жение — Uс, как показано на рисунке 6.23,б

Проведя аналогичные рассуждения, нетрудно пока­зать, что на обмотку напряжения ваттметра PW2 необ­ходимо подать вместо линейного напряжения Uсв фаз­ное напряжение UA.Следовательно, при включении однофазных ваттметров для измерения реактивной мощности в трехфазной трехпроводной цепи необходимо иметь фазные напряжения UAи Uc. Для получения этих напряжений создается схема с искусст­венной нулевой точкой.

Обычно для создания схемы с искусственной нуле­вой точкой используются сопротивления цепей напря­жения применяемых однотипных ваттметров и резистор R,как показано на рисунке 6.23 сопротивление которого должно быть равно сопротивлению цепи напряжения ваттметра

Нетрудно видеть, что теперь на обмотки напряжения ваттметров PW2и PW1 соответственно поданы фазные напряжения Uaи Uc, причем на обмотку напряжения ваттметра PW2подано напряжение UAсо знаком плюс (зажим обмотки напряжения, обозначенный звездочкой, включен на фазу А), а на обмотку напряжения ватт­метра PW1— напряжение Ucсо знаком минус (зажим обмотки напряжения, обозначенный звездочкой, под­ключен к искусственной нулевой точке 0).

Определим показания ваттметров:

Из векторной диаграммы рисунка6.23,6 следует:

В результате по­лучаем:

РW2 = UAIC cos( 120° —φ)= Uф Iф cos (120° — φ)

Найдем алгебраическую сумму показаний ваттмет­ров:

PW1W2 = Uф Iф

После несложных преобразований получим:

P= PW1W2= Uф Iфsin

Анализируя полученые выражение , видим, что для полу­чения реактивной мощности всей цепи необходимо сумму показаний ваттметров умножить на :

Q = P =(Uф Iфsin) = 3Uф Iфsin,

т. е. реактивная мощность всей цепи равна сумме реак­тивных мощностей всех трех фаз.

Необходимо отметить, что в рассматриваемом слу­чае при угле φ =30° (cos φ=0,86) показание ваттметра PW2в соответствии с (12.18) равно нулю:

РW2 = Uф Iфcos= Uф Iфcos90 o =0

При угле o (cos φ ^ IA)= UлIл= UлIлsinφ ;

PW2 = UCAIB cos (UCA, ^ IB)= UлIл= UлIлsinφ ;

PW3 = UABIC cos (UAB, ^ IC)= UлIл= UлIлsinφ .

Следовательно, алгебраическая сумма показаний ваттметров

P= PW1W2+PW3=3 UлIлsin

Разделив на , получим реактивную мощ­ность трехфазной цепи:

Q = == Uл Iлsin=3Uф Iфsin.

Конструкция трехэлементных варметров соответству­ет конструкции трехэлементных ваттметров, а необхо­димая математическая операция, связанная с делением на , учтена при градуировке варметров.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник