ИЗМЕРЕНИЕ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ТРЕХПРОВОДНЫХ ЦЕПЯХ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА МЕТОДОМ ДВУХ ВАТТМЕТРОВ

Работа 2

Цель работы:

1. Изучить метод измерения мощности в трехфазных цепях с помощью ваттметров.
2. Установить влияние сдвига фаз между током и напряжением на показания ваттметров.
3. Определить активную и реактивную мощности трехфазной цепи при различных коэффициентах мощности.
4. Построить векторную диаграмму при измерении мощности двумя ваттметрами для трехфазной симметричной цепи.

Основные теоретические сведения

Основным методом измерения мощности в трехфазных трехпроводниковых системах

является метод двух ваттметров. Эти ваттметры учитывают всю мощность трехфазной системы не зависимо от равномерности нагрузки. Мгновенная мощность трехфазной цепи ρ может быть выражена формулой

,

где i_A,i_B,i_C,u_A,u_B,u_C – мгновенные значения соответствующих фазных токов и напряжений; но так как i_A + i_B + i_C = 0, то i_C = - i_A- i_B. Подставляя значения i_C в формулу для определения мгновенной мощности, получим:

,

или

,

где u_AC, u_BC - линейные напряжения.

Таким образом, величина мгновенной мощности цепи трехфазного тока может быть представлена в виде суммы двух слагаемых:

,

Алгебраическая сумма показаний двух ваттметров равна мощности всей трехфазной системы, но деление этой мощности между показаниями двух ваттметров не связано непосредственно со степенью равномерности нагрузки, а зависит, главным образом, от величины и знака сдвига фаз нагрузки.

Активная или средняя за период мощность цепи трехфазного тока может быть представлена в виде двух слагаемых:

,

Если токи и напряжения изменяются по закону синуса, то активная мощность трехфазной цепи

или

,

где ψ₁ – угол сдвига фаз между током I_A и напряжениемU_AC; ψ₂ – угол сдвига фаз между током I_B и напряжениемU_BC. В частном случае, при симметричной системе напряжений и равномерной нагрузке фаз ψ₁ = 30° - φ, ψ₂ = 30° + φ.Тогда мощность трехфазной цепи может быть выражена так:

,

т.е. показания двух ваттметров при равномерной нагрузке будут одинаковы только при чисто активной нагрузке (φ = 0). Если токи и напряжения остаются постоянными, то индуктивной нагрузке, которой соответствует положительное значение φ, показания первого ваттметра P’ с увеличением φ будут увеличиваться и достигнут своего наибольшего значения при φ=30°(cosφ=0.866), в при дальнейшем возрастании это показание будет уменьшаться.

Показания второго ваттметра P” с увеличением φ, будут только уменьшаться; и при φ=60°(cosφ=0.5) ваттметр покажет нуль.

При дальнейшем увеличении φ, чтобы отсчитать показания второго ваттметра, следует переключить зажим одной из цепей прибора или переключателем, встроенным в корпус прибора, изменить направление тока.

В этом случае для получения мощности цепи трехфазного тока нужно из показаний первого ваттметра вычесть показания второго, так как

.

При равномерной нагрузке фаз разность показаний ваттметров, умноженная на √3, представляет собой реактивную мощность трехфазной системы, в то время как сумма показаний дух ваттметров равна активной мощности трехфазной системы. Таким образом, при равномерной нагрузке фаз трехфазной системы из показаний ваттметров P’ и P” можно определить тангенс угла сдвига между фазным током и фазным напряжениям:

.

Схема установки и указания для выполнения работы

Схема соединения приборов для измерения мощности трехпроводных цепях трехфазного тока приведена на рис.2.2.

Равномерная нагрузка фаз соединяется тремя активными сопротивлениями по 50 Ом, соединенными в звезду.

Угол сдвига фаз между током и напряжением изменяется фазорегулятором (ФР) путем поворота ротора относительно статора.

Питание обмоток напряжения и тока ваттметров раздельное: обмотки напряжений питаются от ротора фазорегулятора, а токовые – через трансформаторы тока с коэффициентом трансформации 2.

В фазу В включается комбинированный прибор вольтамперваттметр, который позволяет измерять линейное напряжение U_BC, ток фазы I_B и мощность P”. Мощность P’ измеряется нормальным астатическим ваттметром.

План выполнения работы

1. Ознакомиться с приборами, необходимыми для работы, записать их номинальные величины, классы точности, заводские номера, заводы-изготовители.
2. Проверить возможность применения имеющейся аппаратуры в данной схеме.
3. Собрать схему и показать ее для проверки руководителю.
4. Произвести одно измерение мощности при равномерной активной нагрузке, сверить полученную мощность с величиной мощности, определенной по току и сопротивлению одной из фаз.

Убедиться в том, что: а) P’=P” P= P’+P” Q=√3(P’+P”)=0 tgφ=0

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: