Σχέδιο σύνδεσης βατόμετρου σε τριφασικό δίκτυο. Μέτρηση ενεργού ισχύος σε τριφασικά κυκλώματα ρεύματος

30.Μέθοδοι μέτρησης ενεργού ισχύος σε κυκλώματα εναλλασσόμενο ρεύμα

Η μέτρηση της ενεργού ισχύος σε μονοφασικά κυκλώματα AC πραγματοποιείται με ηλεκτροδυναμικό ή σιδηροδυναμικό βατόμετρο, παρόμοιο με τη μέτρηση ισχύος σε ένα κύκλωμα συνεχές ρεύμα: η τρέχουσα περιέλιξη του βατόμετρου περιλαμβάνεται στην κοπή του καλωδίου φάσης και η περιέλιξη τάσης μεταξύ φάσης και μηδέν

Μέτρηση ισχύος ενός οργάνου- Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ενεργού ισχύος σε συμμετρικά τριφασικά κυκλώματα.

Εάν το σημείο μηδέν δεν είναι διαθέσιμο, τότε χρησιμοποιείται το κύκλωμα μεταγωγής βατόμετρου με τεχνητό σημείο μηδέν. Isk..null..point δημιουργείται χρησιμοποιώντας δύο αντιστάσεις, η αντίσταση καθεμιάς από τις οποίες είναι ίση με την αντίσταση της περιέλιξης τάσης του βατόμετρου

Μέτρηση ισχύος με τη μέθοδο των δύο οργάνων- χρησιμοποιείται κατά τη μέτρηση ισχύος σε τριφασικό κύκλωμα τριών συρμάτων με χρήση δύο βατόμετρου ενός στοιχείου.

ΚΑΙ

μέτρηση ισχύος με μέθοδο τριών συσκευών -χρησιμοποιείται κατά τη μέτρηση ισχύος σε τριφασικό κύκλωμα τεσσάρων συρμάτων (στην περίπτωση αυτή χρησιμοποιούνται τρία βατόμετρα ενός στοιχείου

31. Μέθοδοι μέτρησης άεργου ισχύος σε κυκλώματα AC

Για τη μέτρηση της άεργου ισχύος, χρησιμοποιούνται συσκευές ηλεκτροδυναμικών ή σιδηροδυναμικών συστημάτων στα οποία η γωνία περιστροφής του κινούμενου μέρους είναι ανάλογη όχι με το cos, αλλά με το sin, τέτοιες συσκευές ονομάζονται wattmeters. Ωστόσο, τα συμβατικά βατόμετρα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση της άεργου ισχύος σε τριφασικά κυκλώματα εάν είναι συνδεδεμένα σύμφωνα με τα κυκλώματα με υποκατεστημένη τάση.

Ο κανόνας για την ενεργοποίηση ενός βατόμετρου για τη μέτρηση της άεργης ισχύος:

1. Η τρέχουσα περιέλιξη του βατόμετρου ενεργοποιείται με τον ίδιο τρόπο όπως όταν αλλάζει η ενεργή ισχύς.

2. Η περιέλιξη τάσης είναι ενεργοποιημένη για μια τάση που θα είναι 90 πίσω από την τάση που παρέχεται στην περιέλιξη τάσης όταν αλλάζει η ενεργή ισχύς.

ΚΑΙ

μέτρηση άεργου ισχύος με μέθοδο μίας συσκευής -χρησιμοποιείται κατά τη σύνδεση ενός συμβατικού μονοφασικού ηλεκτροδυναμικού ή σιδηροδυναμικού βατόμετρου, σχεδιασμένου για τη μέτρηση της ενεργού ισχύος, σε ένα τριφασικό κύκλωμα τριών ή τεσσάρων διελεύσεων.

Μέτρηση άεργου ισχύος με μέθοδο δύο συσκευών -Χρησιμοποιείται σε τριφασικό κύκλωμα τριών συρμάτων τόσο με συμμετρία όσο και με ασυμμετρία ρευμάτων.

ΚΑΙ

μέτρηση άεργου ισχύος με τη μέθοδο τριών συσκευών -Χρησιμοποιείται σε τριφασικά τετρασύρματα κυκλώματα τόσο με συμμετρία όσο και με ασυμμετρία ρευμάτων.

Μέθοδος σχήματος Lissajous.Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της συχνότητας των ημιτονοειδών τάσεων. Μία από τις εισόδους (για παράδειγμα, η είσοδος του καναλιού Υ) τροφοδοτείται

32. Μέτρηση ηλεκτρικής ενέργειας. Μονοφασικός μετρητής επαγωγής. Σχέδια ένταξης. Λειτουργική αρχή.

Η μέτρηση της ενεργού και άεργου ενέργειας σε μονοφασικά και τριφασικά κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος, τριών συρμάτων και τεσσάρων συρμάτων μπορεί να πραγματοποιηθεί με τη χρήση ειδικών ενσωματωμένων ηλεκτρικών οργάνων μέτρησης - μονοφασικοί και τριφασικοί ηλεκτρικοί μετρητές.

Σε αυτούς. αναμμένο. εκλεκτός. Οι μετρητές που έχουν σχεδιαστεί για να υπολογίζουν την ενέργεια σε μονοφασικά κυκλώματα AC ονομάζονται μονοφασικοί μετρητές.

Ένας επαγωγικός μηχανισμός μέτρησης χρησιμοποιείται ως περιστρεφόμενο στοιχείο ενός μονοφασικού μετρητή. Η αρχή λειτουργίας του μηχανισμού βασίζεται στην αλληλεπίδραση δύο ή περισσότερων μεταβλητών μαγνητικών ροών με ρεύματα που προκαλούνται ή σε έναν κινούμενο δίσκο αλουμινίου.

33. Ροπές που δρουν στο δίσκο ενός μονοφασικού μετρητή επαγωγής.

Η ροπή M είναι:

Όπου τα F1 και F2 είναι ροές που διασχίζουν το δίσκο αλουμινίου. f-συχνότητα μέτρησης ροών F1 και F2. φ-γωνία της μετατόπισης φάσης μεταξύ των ροών Ф1 και Ф2.

Για να δημιουργηθεί μια ροπή, απαιτούνται τουλάχιστον δύο στοιχεία μιας ροής, τα οποία έχουν μετατόπιση φάσης και μετατοπίζονται στο χώρο.

Η ροπή φθάνει την τιμή της όταν η μετατόπιση φάσης μεταξύ των ροών F1 και F2 είναι 90 (sinψ=1)

Η ροπή εξαρτάται από τη συχνότητα μέτρησης των ροών F1 και F2.

Η ροπή τριβής είναι μια μεταβλητή τιμή, ανάλογα με τη γωνιακή ταχύτητα περιστροφής του δίσκου. Η ροπή αντιστάθμισης σε μια αλλαγμένη τιμή τάσης είναι μια σταθερή τιμή, επομένως, η ισότητα της ροπής αντιστάθμισης και της ροπής τριβής εμφανίζεται μόνο σε ένα καλά καθορισμένο φορτίο. Κατά τη λειτουργία του μετρητή, υπάρχουν περιπτώσεις όπου η ροπή αντιστάθμισης υπερβαίνει τη στιγμή τριβής, κατά κανόνα, σε χαμηλό φορτίο, με αποτέλεσμα ο δίσκος του μετρητή αρχίζει να περιστρέφεται υπό τη δράση της ροπής αντιστάθμισης ακόμη και αν I → 0 , όταν δηλαδή ο καταναλωτής δεν καταναλώνει ενέργεια, το φαινόμενο αυτό ονομάζεται αυτοκινούμενος μετρητής.

Η περιστροφή του μετρητή δίσκου υπό την επίδραση της τάσης που εφαρμόζεται στους ακροδέκτες του παράλληλου κυκλώματος και απουσία ρεύματος στη σειρά naz. αυτοκινούμενο. Για την εξάλειψη της αυτοπροώθησης, ένας γάντζος από σιδηρομαγνητικό υλικό προσαρμόζεται στον άξονα του δίσκου. Η θέση σημαίας 11 μαγνητίζεται από μαγνητικά ρεύματα που δημιουργούν μια ροπή αντιστάθμισης και έλκουν το άγκιστρο, εξαλείφοντας έτσι το αυτοκινούμενο

34. Μέτρηση της μετατόπισης φάσης. Ηλεκτρομηχανικοί μετρητές φάσης. Ταλαντογραφικές μέθοδοι μέτρησης της μετατόπισης φάσης.

Ηλεκτρομηχανικοί μετρητές φάσης,Οι ηλεκτροδυναμικοί και σιδηροδυναμικοί λόγοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή μετρητών φάσης (τόσο ενδεικτικών όσο και αυτοκαταγραφόμενων) που έχουν σχεδιαστεί για τη μέτρηση της μετατόπισης φάσης μεταξύ τάσης και ρεύματος στο φορτίο και του συντελεστή ισχύος.

Με βάση ηλεκτροδυναμικούς μηχανισμούς, είναι δυνατή η κατασκευή μετρητών φάσης για τη μέτρηση cosφ σε τριφασικά κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος. Σύμφωνα με την αρχή λειτουργίας, είναι παρόμοιο με ένα μονοφασικό μετρητή φάσης, αλλά οι απαραίτητες μετατοπίσεις φάσης μεταξύ των ρευμάτων στις περιελίξεις των πλαισίων του κινούμενου μέρους της συσκευής μπορούν να ληφθούν πιο απλά χρησιμοποιώντας μετατοπίσεις 120 μοιρών μεταξύ των τάσεων και ρεύματα τριφασικό κύκλωμα. Μια τέτοια συσκευή δίνει σωστές μετρήσεις σε ένα τριφασικό κύκλωμα με συμμετρικές τάσεις και ρεύματα. Στην περίπτωση ενός ασύμμετρου τριφασικού κυκλώματος, μπορούμε να μιλήσουμε μόνο για τη διαφορά φάσης μεταξύ ρεύματος και τάσης σε κάθε φάση.

Ταλαντογραφικές μέθοδοι μέτρησης της φάσης.Η μέθοδος γραμμικής σάρωσης περιλαμβάνει τη χρήση παλμογράφου διπλής δέσμης ή παλμογράφου μονής δέσμης με ηλεκτρονικό διακόπτη. Σε αυτή την περίπτωση, δημιουργείται μια εικόνα δύο τάσεων στην οθόνη του παλμογράφου, η μετατόπιση φάσης μεταξύ των οποίων πρόκειται να μετρηθεί. Αν οι τάσεις U1 και U2 τροφοδοτούνται στην είσοδο Υ του παλμογράφου μέσω ηλεκτρονικού διακόπτη και στη συνέχεια οι εικόνες δημιουργούνται με διακεκομμένες γραμμές.

Η μέθοδος έλλειψης χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της μετατόπισης φάσης μεταξύ ημιτονοειδών τάσεων. Οι τάσεις U1 και U2 παρέχονται στις εισόδους των καναλιών U και Χ (Κανάλι Χ λειτουργεί σε λειτουργία ενίσχυσης σήματος Και 2 ). Στην οθόνη του παλμογράφου εμφανίζεται μια έλλειψη.

Η μέθοδος έλλειψης σάς επιτρέπει να μετράτε εντός 0-90° χωρίς να προσδιορίζεται το πρόσημο της γωνίας φάσης.

34. Μέτρηση συχνότητας. Ηλεκτρομηχανικοί μετρητές συχνοτήτων. Ταλαντωτικές μέθοδοι μέτρησης συχνότητας.

Ηλεκτρομηχανικοί μετρητές συχνοτήτων . Οι συσκευές αυτές χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση συχνοτήτων στην περιοχή 20-2500 Hz, κυρίως σε κυκλώματα ισχύος και βασίζονται σε ηλεκτρομαγνητικούς και ηλεκτροδυναμικούς (σιδηροδυναμικούς) μηχανισμούς.

Ηλεκτρικό κύκλωμα ηλεκτροδυναμικού μετρητή συχνότητας βασισμένο σε αναλογικό μηχανισμό και διανυσματικό διάγραμματα ρεύματα φαίνονται στο σχ.

Μέθοδος σχήματος Lissajous.Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της συχνότητας των ημιτονοειδών τάσεων. Εφαρμόζεται τάση σε μία από τις εισόδους (για παράδειγμα, στην είσοδο του καναλιού U)

Η μέτρηση της ενεργού ισχύος σε μονοφασικό κύκλωμα πραγματοποιείται με βατόμετρο ενός στοιχείου. Η επέκταση των περιοχών μέτρησης σε κυκλώματα AC πραγματοποιείται με τη χρήση μετασχηματιστών μέτρησης ρεύματος και τάσης.

Μέτρηση ισχύος με μέθοδο μιας συσκευής.Όταν χρησιμοποιείται η μέθοδος ενός οργάνου, η μέτρηση ισχύος εκτελείται χρησιμοποιώντας ένα βατόμετρο ενός στοιχείου. Η μέθοδος χρησιμοποιείται κατά τη μέτρηση ισχύος σε μονοφασικά κυκλώματα και συμμετρικά τριφασικά κυκλώματα (οι σύνθετες αντιστάσεις φάσης είναι οι ίδιες). Και στις δύο περιπτώσεις, η περιέλιξη τάσης του βατόμετρου συνδέεται με την τάση φάσης και η τρέχουσα περιέλιξη συνδέεται με την αποκοπή του καλωδίου οποιασδήποτε φάσης. Στο σχ. Το 11.8 δείχνει τη συμπερίληψη ενός βατόμετρου ενός στοιχείου σε ένα μονοφασικό κύκλωμα AC. Παραμέληση μεθοδολογικό λάθος, σημειώστε τις ενδείξεις του βατόμετρου:

P PW = UI cos j ,

Οπου UΚαι Εγώ– αποτελεσματικές αξίεςτάση και ρεύμα φορτίου ; j =(U, I).

Η ένδειξη του βατόμετρου σε αυτή την περίπτωση θα αντιστοιχεί στην ισχύ μιας φάσης. Για να ληφθεί η ισχύς ολόκληρου του τριφασικού κυκλώματος, είναι απαραίτητο να τριπλασιαστεί η ένδειξη του βατόμετρου, δηλ. P=3P PW.

Η ενεργοποίηση του σταθερού πηνίου του βατόμετρου σε σειρά με το φορτίο είναι δυνατή μόνο σε ρεύματα φορτίου 10-20 ΕΝΑ. Σε ρεύματα υψηλού φορτίου, το σταθερό πηνίο του βατόμετρου ενεργοποιείται μέσω ενός μετασχηματιστή ρεύματος ( ΤΑ). Κατά τη μέτρηση σε κυκλώματα υψηλής τάσης (πάνω από 600 ΣΕ) το κινούμενο πηνίο του βατόμετρου δεν συνδέεται απευθείας στο κύκλωμα μέτρησης, αλλά μέσω ενός μετασχηματιστή τάσης ( τηλεόραση), και το σταθερό πηνίο του βατόμετρου ΤΑ(ανεξάρτητα από την τιμή του ρεύματος φορτίου).

Η τιμή της μετρούμενης ισχύος καθορίζεται από την ένδειξη του βατόμετρου πολλαπλασιασμένη με το γινόμενο των αναλογιών μετασχηματισμού τηλεόρασηΚαι ΤΑ:

R x = R R W K Uονομ Κ Ιονομ.

Οπου R x είναι η μετρούμενη τιμή της ενεργού ισχύος στο κύκλωμα φορτίου. R R W- ένδειξη βατόμετρου. K Uονομ. Κ Ιονομαστικοί - ονομαστικοί λόγοι μετασχηματισμού, αντίστοιχα, τηλεόρασηΚαι ΤΑ.

Η μετρούμενη τιμή ισχύος θα διαφέρει από την πραγματική τιμή

σφάλματα στη μετάδοση των τιμών τάσης και ρεύματος, καθώς και γωνιακά σφάλματαμετασχηματιστές. Τα ηλεκτροδυναμικά βατόμετρα κατασκευάζονται πολλαπλά όρια, υψηλών τάξεωνακρίβεια (0,1; 0,2) με εύρος μετρούμενων δυνάμεων από δέκατα Τρέως 3-6 kW. Για πρόχειρες μετρήσεις, σιδηροδυναμικά βατόμετρο χρησιμοποιούνται ως όργανα πίνακα.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η μέτρηση της ενεργού ισχύος με βατόμετρα ενός στοιχείου πραγματοποιείται μόνο στην εργαστηριακή πρακτική. Για τεχνικές μετρήσεις σε βιομηχανικές συνθήκες, βατόμετρα δύο στοιχείων χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της ενεργού ισχύος σε τριφασικά κυκλώματα τριών συρμάτων και μετρητές τριών στοιχείων σε κυκλώματα τεσσάρων συρμάτων.

Εκτός από τα ηλεκτροδυναμικά βαττόμετρα, για τη μέτρηση της ισχύος χρησιμοποιούνται ηλεκτρονικοί ανορθωτές, θερμοηλεκτρικά, ψηφιακά και άλλα βατόμετρα.

Μέτρηση ισχύος με τη μέθοδο δύο συσκευών.Η μέθοδος των δύο μέτρων χρησιμοποιείται κατά τη μέτρηση ισχύος σε ένα τριφασικό δίκτυο τριών καλωδίων χρησιμοποιώντας δύο βαττόμετρα ενός στοιχείου. Η μέθοδος δίνει τα σωστά αποτελέσματα ανεξάρτητα από το σχήμα σύνδεσης και τη φύση του φορτίου, τόσο με συμμετρία όσο και με ασυμμετρία ρευμάτων και τάσεων. Επιπλέον, η μέθοδος δύο συσκευών χρησιμοποιείται για την ενεργοποίηση των στοιχείων ενός βατόμετρου δύο στοιχείων κατά τη μέτρηση με την ισχύ του σε ένα τριφασικό δίκτυο τριών καλωδίων

Στο σχ. Το 11.9 δείχνει ένα διάγραμμα της συμπερίληψης δύο βατόμετρου ενός στοιχείου. Συνήθως η τρέχουσα περιέλιξη ενός βατόμετρου, για παράδειγμα, PW1,μπαίνει στη φάση ΕΝΑκαι η τρέχουσα περιέλιξη ενός άλλου βατόμετρου - PW2-σε φάση ΜΕ. Οι περιελίξεις τάσης των βατόμετρων είναι ενεργοποιημένες τάσεις γραμμήςόπως φαίνεται στο σχ. 11.9. Κατά τη μέτρηση ισχύος με τη μέθοδο των δύο οργάνων γενική εξουσίακύκλωμα είναι ίσο με το αλγεβρικό άθροισμα των ενδείξεων του βατόμετρου

P \u003d P W 1 + P W 2,

Οπου P W 1 \u003d U A B I A cos j 1; P W 2 \u003d U C B I C cos j 2, (j 1 -μετατόπιση φάσης μεταξύ των διανυσμάτων U A BΚαι I A ; j2-μετατόπιση φάσης μεταξύ των διανυσμάτων U C BΚαι Εγώ Γ). Ή

P W 1 = Uμεγάλο Εγώμεγάλο cos(30o-j);

P W 2 = Uμεγάλο Εγώμεγάλο cos(30o+j),

Οπου j-μετατόπιση φάσης μεταξύ τάσης και ρεύματος σε μια φάση.

Η ισχύς οποιουδήποτε τριφασικού συστήματος υπολογίζεται από τον τύπο:

Έτσι, το άθροισμα των ενδείξεων των βατόμετρων PW1Και PW2δεν είναι παρά η ισχύς ενός τριφασικού κυκλώματος.

Μέτρηση ισχύος με τη μέθοδο τριών συσκευών.Η μέθοδος των τριών μέτρων χρησιμοποιείται κατά τη μέτρηση ισχύος σε ένα τριφασικό κύκλωμα τεσσάρων συρμάτων (χρησιμοποιώντας τρία βατόμετρα ενός στοιχείου που περιλαμβάνονται σε κάθε φάση). Εκτός από τη μέθοδο των δύο συσκευών, η μέθοδος των τριών συσκευών δίνει σωστά αποτελέσματα ανεξάρτητα από το σχήμα σύνδεσης και τη φύση του φορτίου, τόσο με συμμετρία όσο και με ασυμμετρία ρευμάτων και τάσεων. Σύμφωνα με το σχήμα που εφαρμόζει τη μέθοδο των τριών συσκευών, περιλαμβάνονται και στοιχεία τριφασικών βατόμετρων τριών στοιχείων. Προφανώς, για να βρεθεί η ισχύς ενός κυκλώματος τεσσάρων καλωδίων τριών φάσεων, είναι απαραίτητο να ληφθεί το αλγεβρικό άθροισμα όλων των βατόμετρων.

Το βατόμετρο αποτελείται από δύο πηνία: σταθερό 1, που αποτελείται από όχι ένας μεγάλος αριθμόςστροφές από χοντρό σύρμα, και κινητές 2, που αποτελούνται από μεγάλο αριθμό στροφών από λεπτό σύρμα. Όταν το βατόμετρο είναι ενεργοποιημένο, το ρεύμα φορτίου περνά μέσα από ένα σταθερό πηνίο συνδεδεμένο σε σειρά στο κύκλωμα και το κινούμενο πηνίο συνδέεται παράλληλα με τον καταναλωτή. Για να μειωθεί η κατανάλωση ενέργειας στην παράλληλη περιέλιξη και να μειωθεί το βάρος του κινούμενου πηνίου, μια πρόσθετη αντίσταση 3 από μαγγανίνη συνδέεται σε σειρά με αυτό. Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των μαγνητικών πεδίων των κινητών και σταθερών πηνίων, εμφανίζεται μια ροπή που είναι ανάλογη με τα ρεύματα και των δύο πηνίων:

δηλ. η ροπή της συσκευής είναι ανάλογη με την ισχύ που καταναλώνεται στο κύκλωμα.

Προκειμένου το βέλος της συσκευής να αποκλίνει από το μηδέν προς τα δεξιά, είναι απαραίτητο να περάσει ρεύμα μέσω του πηνίου προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση.

Για να γίνει αυτό, οι δύο ακροδέκτες που υποδεικνύουν την αρχή των περιελίξεων σημειώνονται με * και συνδέονται ηλεκτρικά. Στην κλίμακα του βατόμετρου υποδεικνύονται ονομαστικό ρεύμαΚαι Μετρημένη ηλεκτρική τάσησυσκευή. Έτσι, για παράδειγμα, εάν υποδεικνύονται 5 A και 150 V στην κλίμακα της συσκευής, τότε η συσκευή μπορεί να μετρήσει ισχύ έως και 750 W. Οι κλίμακες ορισμένων βατόμετρου είναι διαβαθμισμένες σε διαιρέσεις. Εάν, για παράδειγμα, ένα βατόμετρο 5 A και 150 V έχει 150 διαιρέσεις, τότε η τιμή διαίρεσης ή η σταθερά του βατόμετρου είναι 750: 150 = 5 W / div.

Εκτός από τα ηλεκτροδυναμικά βατόμετρα, βατόμετρα του σιδηροδυναμικού συστήματος χρησιμοποιούνται επίσης για τη μέτρηση ισχύος σε κυκλώματα συνεχούς ρεύματος.

2. Μονοφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα. Όταν ένα ηλεκτροδυναμικό βατόμετρο είναι συνδεδεμένο σε κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος μαγνητικά πεδίακινητά και σταθερά πηνία, που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, θα προκαλέσουν την περιστροφή του κινητού πηνίου. Η στιγμιαία στιγμή περιστροφής του κινητού τμήματος της συσκευής είναι ανάλογη με το γινόμενο των στιγμιαίων τιμών των ρευμάτων και στα δύο πηνία της συσκευής. Ωστόσο, λόγω των γρήγορων αλλαγών στα ρεύματα, το κινούμενο σύστημα δεν θα μπορεί να ακολουθήσει αυτές τις αλλαγές και η στιγμή περιστροφής της συσκευής θα είναι ανάλογη με τη μέση ή την ενεργό ισχύ. βατόμετρο, μπορεί κανείς να κρίνει την ποσότητα ενεργού ισχύος που καταναλώνει το κύκλωμα.

Για τη μέτρηση της ισχύος του εναλλασσόμενου ρεύματος χρησιμοποιούνται επίσης βατόμετρα του συστήματος επαγωγής. Στο ΣΧ. 362 δείχνει το διάγραμμα σύνδεσης επαγωγικού βατόμετρου με περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Ένα πηνίο σειράς 1-1, που αποτελείται από έναν μικρό αριθμό στροφών χονδρού σύρματος, βρίσκεται σε δύο αντίθετες προεξοχές πόλων και συνδέεται σε σειρά με το κύκλωμα. Μια παράλληλη περιέλιξη 2-2 wattmeters, που αποτελείται από μεγάλο αριθμό στροφών λεπτού σύρματος, βρίσκεται σε δύο ξεχωριστές προεξοχές πόλων. Σε σειρά με περιέλιξη 2-2, ενεργοποιείται η επαγωγική αντίσταση 3, η οποία χρησιμεύει για ημι-

Γωνία μετατόπισης 90° μεταξύ της τάσης και του ρεύματός του. Έτσι, με ένα καθαρά ωμικό φορτίο, επιτυγχάνουμε μια μετατόπιση κατά γωνία 90 ° μεταξύ των ρευμάτων στη σειρά και των παράλληλων περιελίξεων, η οποία είναι απαραίτητη προϋπόθεσηδημιουργώντας ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Όταν η συσκευή είναι ενεργοποιημένη, αυτό το πεδίο, διασχίζοντας τον κύλινδρο αλουμινίου 4, προκαλεί δινορεύματα σε αυτόν, τα οποία, αλληλεπιδρώντας με το πεδίο, δημιουργούν μια ροπή που δρα στο κινούμενο μέρος της συσκευής. Η γωνία περιστροφής του σε οποιοδήποτε φορτίο θα είναι ανάλογη της ενεργού ισχύος που καταναλώνει το κύκλωμα:

Ένα σχηματικό διάγραμμα ενός βατόμετρου επαγωγής κινούμενου πεδίου έχει δοθεί στην Εικ. 335.

Κατά τη μέτρηση ισχύος με βατόμετρο σε δίκτυα χαμηλής τάσης με υψηλά ρεύματαχρησιμοποιούνται μετασχηματιστές ρεύματος. Για να μειωθεί η διαφορά δυναμικού μεταξύ των περιελίξεων του βατόμετρου, τα πρωτεύοντα και δευτερεύοντα κυκλώματα του μετασχηματιστή ρεύματος έχουν κοινό σημέιο. Δευτερεύουσα περιέλιξηο μετασχηματιστής δεν είναι γειωμένος, καθώς αυτό θα σήμαινε γείωση ενός καλωδίου του δικτύου.

Για να προσδιορίσετε την ισχύ του δικτύου P 1 σε αυτήν την περίπτωση, πρέπει να πολλαπλασιάσετε την ένδειξη του βατόμετρου P 2 με την αναλογία μετασχηματισμού του μετασχηματιστή ρεύματος:

Σε δίκτυα υψηλής τάσης, κατά τη μέτρηση ισχύος, χρησιμοποιούνται μετασχηματιστές μέτρησης τάσης και ρεύματος (Εικ. 363).

Έτσι, για παράδειγμα, εάν ένας μετασχηματιστής τάσης 6000/100 V και ένας μετασχηματιστής ρεύματος 150/5 A έχουν εγκατασταθεί στο βατόμετρο και το βατόμετρο έδειξε 80 W, τότε η ισχύς του δικτύου θα είναι:

Όταν ενεργοποιείτε τα βατόμετρα (μέτρα) μέσω της μέτρησης

Οι μετασχηματιστές πρέπει να συνδέονται σε αυτές τις συσκευές έτσι ώστε τα ρεύματα να περνούν μέσα από τις περιελίξεις τους με την ίδια κατεύθυνση σαν να ήταν απευθείας συνδεδεμένοι στο δίκτυο.

Εκτός από το βατόμετρο, η ισχύς ενός μονοφασικού εναλλασσόμενου ρεύματος μπορεί να προσδιοριστεί από τις ενδείξεις τριών συσκευών: ενός αμπερόμετρου, ενός βολτόμετρου και ενός μετρητή φάσης σύμφωνα με τον τύπο:

3. Τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα. Με ομοιόμορφο φορτίο τριφασικό σύστημαγια τη μέτρηση της ισχύος, χρησιμοποιείται ένα μονοφασικό βατόμετρο, συνδεδεμένο σύμφωνα με το κύκλωμα που φαίνεται στο Σχ. 364 (a - για σύνδεση αστεριού, b - για σύνδεση δέλτα). Σε αυτή την περίπτωση, η περιέλιξη σειράς του βατόμετρου ρέει ρεύμα φάσης, και η παράλληλη περιέλιξη συνδέεται με την τάση φάσης. Επομένως, το βατόμετρο θα δείξει την ισχύ μιας φάσης. Για να αποκτήσετε την ισχύ ενός τριφασικού συστήματος, πρέπει να πολλαπλασιάσετε την ένδειξη ενός μονοφασικού βατόμετρου επί τρία.

Με ανομοιόμορφο φορτίο σε δίκτυο τεσσάρων καλωδίων τριφασικό ρεύμαγια τη μέτρηση της ισχύος, χρησιμοποιείται ένα κύκλωμα τριών wattmeters (Εικ. 365). Κάθε μονοφασικό βατόμετρο μετρά την ισχύ μιας φάσης. Για να αποκτήσετε την ισχύ ενός τριφασικού συστήματος, είναι απαραίτητο να λάβετε το άθροισμα των ενδείξεων των τριών wattmeters.

Σε ένα ηλεκτροδυναμικό βατόμετρο τριών στοιχείων, τρία κινητά παράλληλα πηνία είναι τοποθετημένα στον ίδιο άξονα που σχετίζεται με το βέλος και η συνολική ροπή που προκύπτει ως αποτέλεσμα της προσθήκης των μηχανικών δυνάμεων κάθε πηνίου θα είναι ανάλογη με την ισχύ που καταναλώνεται στο τριφασικό δίκτυο. Σε άλλα σχέδια, κινούμενα πηνία που βρίσκονται μέσα διαφορετικούς τόπους, συνδέονται μεταξύ τους με εύκαμπτες ταινίες και μεταδίδουν τη συνολική δύναμη στον άξονα με ένα βέλος.

Μπορεί να προσδιοριστεί η ενεργός ισχύς ενός τριφασικού δικτύου με ομοιόμορφο φορτίο

Χρησιμοποιώντας τρία όργανα: ένα αμπερόμετρο, ένα βολτόμετρο και ένα μετρητή φάσης σύμφωνα με τον τύπο:

Η ισχύς ενός τριφασικού δικτύου τριών συρμάτων σε οποιοδήποτε φορτίο (ομοιόμορφο ή ανομοιόμορφο), ανεξάρτητα από τη μέθοδο σύνδεσης του καταναλωτή (αστέρι ή δέλτα), μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα δύο wattmeter.

Σύμφωνα με τον πρώτο νόμο του Kirchhoff, το άθροισμα των στιγμιαίων τιμών των ρευμάτων και των τριών φάσεων είναι ίσο με μηδέν:

Η εξίσωση που προκύπτει δείχνει ότι ένα από τα βατόμετρα πρέπει να είναι ενεργοποιημένο έτσι ώστε το ρεύμα της πρώτης φάσης να ρέει μέσω του τρέχοντος πηνίου του και το πηνίο τάσης να βρίσκεται κάτω από τη διαφορά τάσης μεταξύ της πρώτης και της δεύτερης φάσης. Ένα άλλο βατόμετρο θα πρέπει να είναι ενεργοποιημένο έτσι ώστε το ρεύμα της τρίτης φάσης να ρέει μέσω του τρέχοντος πηνίου του και το πηνίο τάσης να βρίσκεται κάτω από τη διαφορά τάσης μεταξύ της τρίτης και της δεύτερης φάσης.

Προσθέτοντας τις ενδείξεις και των δύο βατόμετρων, παίρνουμε την ισχύ και των τριών φάσεων.

Στο ΣΧ. Το 366 δείχνει τρεις παραλλαγές του κυκλώματος των δύο wattmeters.

Από σχήματα στο fng. 366 φαίνεται ότι οι σειριακές περιελίξεις των βατόμετρων περιλαμβάνονται σε οποιαδήποτε δύο γραμμικά καλώδια του δικτύου. Οι αρχές των παράλληλων περιελίξεων κάθε βατόμετρου συνδέονται στο ίδιο καλώδιο με το σειριακό τύλιγμα του βατόμετρου. Τα άκρα των παράλληλων περιελίξεων συνδέονται με το καλώδιο τρίτης γραμμής.

Με ομοιόμορφο ενεργό φορτίο (=1), οι ενδείξεις των βατόμετρων είναι ίσες μεταξύ τους. Εάν δεν είναι ίσο με ένα, οι ενδείξεις των βατόμετρων δεν θα είναι ίσες. Όταν ισούται με = 0,5, ένα από τα βατόμετρα θα δείχνει μηδέν. Σε λιγότερο από 0,5, το βέλος αυτής της συσκευής θα αρχίσει να αποκλίνει προς τα αριστερά. Για να λάβετε την ένδειξη της συσκευής, είναι απαραίτητο να αλλάξετε τα άκρα της σειριακής ή παράλληλης περιέλιξης της.

Για να μετρήσετε την ενεργή ισχύ ενός τριφασικού συστήματος σύμφωνα με τις ενδείξεις δύο βατμέτρων, πρέπει να προσθέσετε τις ενδείξεις τους ή να αφαιρέσετε από τις ενδείξεις του ενός βατόμετρου την ένδειξη του άλλου βατόμετρου, που ήταν αρνητική. Το κύκλωμα μέτρησης ισχύος με δύο βαττόμετρα με χρήση μετασχηματιστών μέτρησης τάσης και ρεύματος δίνεται στο Σχ. 367.

Σε δίκτυα υψηλής τάσης, ένα τριφασικό βατόμετρο ενεργοποιείται χρησιμοποιώντας μετασχηματιστές μέτρησης τάσης και ρεύματος.

D.C. Από τον τύπο ισχύος DC

μπορεί να φανεί ότι ο προσδιορισμός της ισχύος μπορεί να γίνει πολλαπλασιάζοντας τις ενδείξεις του αμπερόμετρου και του βολτόμετρου. Ωστόσο, στην πράξη, η μέτρηση ισχύος πραγματοποιείται συνήθως χρησιμοποιώντας ειδικές συσκευές- βατόμετρα. Το βατόμετρο (Εικ. 230) αποτελείται από δύο πηνία: σταθερό 1, που αποτελείται από μικρό αριθμό στροφών χονδρού σύρματος και κινούμενο 2, που αποτελείται από μεγάλο αριθμό στροφών λεπτού σύρματος. Όταν το βατόμετρο είναι ενεργοποιημένο, το ρεύμα φορτίου περνά μέσα από ένα σταθερό πηνίο συνδεδεμένο σε σειρά στο κύκλωμα και το κινούμενο πηνίο συνδέεται παράλληλα με τον καταναλωτή. Για να μειωθεί η κατανάλωση ενέργειας στην παράλληλη περιέλιξη και να μειωθεί το βάρος του κινούμενου πηνίου, μια πρόσθετη αντίσταση μαγγανίνης 3 συνδέεται σε σειρά με αυτό. Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των μαγνητικών πεδίων των κινητών και σταθερών πηνίων, εμφανίζεται μια ροπή που είναι ανάλογη με τα ρεύματα και των δύο πηνίων:

M = c 1 I 1 I 2 .

Το ρεύμα της παράλληλης περιέλιξης I 2 σε σταθερή αντίσταση του παράλληλου κυκλώματος είναι ανάλογο με την τάση του κυκλώματος. Από εδώ

M = c 2 I 1 U = c 2 P,

δηλ. η ροπή της συσκευής είναι ανάλογη με την ισχύ που καταναλώνεται στο κύκλωμα.

Για να γίνει αυτό, οι δύο ακροδέκτες που υποδεικνύουν την αρχή των περιελίξεων σημειώνονται με * και συνδέονται ηλεκτρικά. Η κλίμακα βατόμετρου υποδεικνύει το ονομαστικό ρεύμα και την ονομαστική τάση της συσκευής. Έτσι, για παράδειγμα, εάν υποδεικνύονται 5 a και 150 v στην κλίμακα της συσκευής, τότε η συσκευή μπορεί να μετρήσει ισχύ έως και 750 watt. Οι κλίμακες ορισμένων βατόμετρου είναι διαβαθμισμένες σε διαιρέσεις. Εάν, για παράδειγμα, ένα βατόμετρο 5 A και 150 V έχει 150 διαιρέσεις, τότε η τιμή διαίρεσης ή η σταθερά βατόμετρου είναι 750:150 \u003d 5 W / div. Εκτός από τα ηλεκτροδυναμικά βατόμετρα, βατόμετρα του σιδηροδυναμικού συστήματος χρησιμοποιούνται επίσης για τη μέτρηση ισχύος σε κυκλώματα συνεχούς ρεύματος.

Μονοφασικό AC. Όταν ένα ηλεκτροδυναμικό βατόμετρο συνδέεται σε ένα κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος, τα μαγνητικά πεδία των κινούμενων και σταθερών πηνίων, αλληλεπιδρώντας μεταξύ τους, θα προκαλέσουν την περιστροφή του κινούμενου πηνίου. Η στιγμιαία τιμή της στιγμής περιστροφής του κινούμενου μέρους της συσκευής είναι ανάλογη με το γινόμενο των στιγμιαίων τιμών των ρευμάτων και στα δύο πηνία της συσκευής.

Η ροπή περιστροφής της συσκευής είναι ανάλογη με τη μέση, ή ενεργή, ισχύ Р = U ⋅ I cos φ. Με τη γωνία περιστροφής του κινούμενου τμήματος του βατόμετρου, μπορεί κανείς να κρίνει την ποσότητα της ενεργού ισχύος που καταναλώνεται από το κύκλωμα.

Για τη μέτρηση της ισχύος του εναλλασσόμενου ρεύματος χρησιμοποιούνται επίσης βατόμετρα του σιδηροδυναμικού συστήματος.

Κατά τη μέτρηση ισχύος με βατόμετρο σε δίκτυα χαμηλής τάσης με υψηλά ρεύματα, χρησιμοποιούνται μετασχηματιστές ρεύματος.

Για να προσδιορίσετε την ισχύ του δικτύου P 1 σε αυτή την περίπτωση, πρέπει να πολλαπλασιάσετε την ένδειξη του βατόμετρου P 2 με την αναλογία μετασχηματισμού του μετασχηματιστή ρεύματος k T:

Σε δίκτυα υψηλής τάσης, κατά τη μέτρηση ισχύος, χρησιμοποιούνται μετασχηματιστές μέτρησης τάσης και ρεύματος (Εικ. 231). Για να λάβετε την ισχύ του δικτύου R 1, πρέπει να πολλαπλασιάσετε την ένδειξη του βατόμετρου R 2 με το γινόμενο των αναλογιών μετασχηματισμού των μετασχηματιστών τάσης και ρεύματος:

P 1 = P 2 k n k T .

Έτσι, για παράδειγμα, εάν το βατόμετρο είναι συνδεδεμένο μέσω ενός μετασχηματιστή τάσης 6000/100 V και ενός μετασχηματιστή ρεύματος 150/5 A και το βατόμετρο έδειξε 80 W, τότε η ισχύς του δικτύου θα είναι

P 1 \u003d 80 ⋅ 6000 / 100 ⋅ 150 / 5 \u003d 144000 W \u003d 144 kW.

Κατά την ενεργοποίηση των βατόμετρων (μέτρων) μέσω μετασχηματιστών μέτρησης, αυτές οι συσκευές πρέπει να συνδέονται έτσι ώστε τα ρεύματα να περνούν μέσα από τις περιελίξεις τους με την ίδια κατεύθυνση σαν να ήταν απευθείας συνδεδεμένα στο δίκτυο.

Εκτός από το βατόμετρο, η ισχύς ενός μονοφασικού εναλλασσόμενου ρεύματος μπορεί να προσδιοριστεί από τις ενδείξεις τριών συσκευών: ένα αμπερόμετρο, ένα βολτόμετρο και ένα μετρητή φάσης - σύμφωνα με τον τύπο

Τριφασικό AC. Στο συμμετρικό φορτίοΤα τριφασικά συστήματα για τη μέτρηση ισχύος χρησιμοποιούν ένα μονοφασικό βατόμετρο, συνδεδεμένο σύμφωνα με το κύκλωμα που φαίνεται στο σχ. 232 (a - για σύνδεση αστεριού, β - για σύνδεση δέλτα). Σε αυτήν την περίπτωση, ένα ρεύμα φάσης ρέει μέσω της περιέλιξης σειράς του βατόμετρου και η παράλληλη περιέλιξη συνδέεται με την τάση φάσης. Επομένως, το βατόμετρο θα δείξει την ισχύ μιας φάσης. Για να αποκτήσετε την ισχύ ενός τριφασικού συστήματος, πρέπει να πολλαπλασιάσετε την ένδειξη ενός μονοφασικού βατόμετρου επί τρία.

Με ασύμμετρο φορτίο σε δίκτυο τεσσάρων συρμάτων τριφασικού ρεύματος, χρησιμοποιείται ένα κύκλωμα τριών βατμέτρων για τη μέτρηση της ισχύος (Εικ. 233). Κάθε μονοφασικό βατόμετρο μετρά την ισχύ μιας φάσης. Για να αποκτήσετε την ισχύ ενός τριφασικού συστήματος, είναι απαραίτητο να λάβετε το άθροισμα των ενδείξεων των τριών wattmeters.

Με μεταβλητό φορτίο, είναι δύσκολο να επιτευχθεί ταυτόχρονη ένδειξη τριών wattmeters. Επιπλέον, τρία μονοφασικά βατόμετρα καταλαμβάνουν πολύ χώρο. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται συχνά ένα τριφασικό βατόμετρο τριών στοιχείων, το οποίο είναι μια σύνδεση σε μία συσκευή τριών μονοφασικών βατόμετρου. Σε ένα ηλεκτροδυναμικό βατόμετρο τριών στοιχείων, τρία κινητά παράλληλα πηνία είναι τοποθετημένα στον ίδιο άξονα που σχετίζεται με το βέλος και η συνολική ροπή που προκύπτει ως αποτέλεσμα της προσθήκης των μηχανικών δυνάμεων κάθε πηνίου θα είναι ανάλογη με την ισχύ που καταναλώνεται στο τριφασικό δίκτυο. Σε άλλα σχέδια, κινούμενα πηνία που βρίσκονται σε διαφορετικά σημεία διασυνδέονται με εύκαμπτες ταινίες και μεταφέρουν τη συνολική δύναμη στον άξονα του βέλους.

Η ενεργός ισχύς ενός τριφασικού δικτύου με ομοιόμορφο φορτίο μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας τρία όργανα: ένα αμπερόμετρο, ένα βολτόμετρο και ένα μετρητή φάσης - σύμφωνα με τον τύπο

P = √3 διεπαφή χρήστη cos φ,

όπου U και I είναι γραμμικές τάσεις και ρεύμα.

φ - γωνία μετατόπισης μεταξύ τάσης φάσης και ρεύματος.

Η ισχύς ενός τριφασικού δικτύου τριών καλωδίων σε οποιοδήποτε φορτίο (ομοιόμορφο ή ανομοιόμορφο), ανεξάρτητα από τη μέθοδο σύνδεσης των καταναλωτών (αστέρι ή δέλτα), μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα δύο wattmeter.

i 1 + i 2 + i 3 = 0,

i 2 = - i 1 - i 3 .

Στιγμιαία ισχύςτριφασικό σύστημα θα

p = i 1 u 1 + i 2 u 2 + i 3 u 3,

όπου u με δείκτες είναι οι στιγμιαίες τιμές των τάσεων φάσης.

Αντικαθιστώντας την τρέχουσα τιμή i 2 στην τελευταία παράσταση, παίρνουμε

p \u003d i 1 u 1 - i 1 u 2 - i 3 u 2 + i 3 u 3,

p \u003d i 1 (u 1 - u 2) + i 3 (u 3 - u 2).

Προσθέτοντας τις ενδείξεις και των δύο βατόμετρων, παίρνουμε την ισχύ και των τριών φάσεων.

Στο σχ. 234, a - c δείχνει τρεις επιλογές για ένα κύκλωμα δύο wattmeters.

Τα διαγράμματα δείχνουν ότι οι σειριακές περιελίξεις των βατόμετρου περιλαμβάνονται σε οποιαδήποτε δύο γραμμικά καλώδια του δικτύου. Οι αρχές των παράλληλων περιελίξεων κάθε βατόμετρου συνδέονται στο ίδιο καλώδιο με το σειριακό τύλιγμα του βατόμετρου. Τα άκρα των παράλληλων περιελίξεων συνδέονται με το καλώδιο τρίτης γραμμής.

Με συμμετρικό ενεργό φορτίο και cos φ = 1, οι ενδείξεις των βατόμετρων είναι ίσες μεταξύ τους. Όταν το cos φ δεν είναι ίσο με ένα, οι ενδείξεις των βατόμετρων δεν θα είναι ίσες. Σε cos φ ίσο με 0,5, ένα από τα βατόμετρο θα δείχνει μηδέν. Όταν το cos φ είναι μικρότερο από 0,5, το βέλος αυτής της συσκευής θα αρχίσει να αποκλίνει προς τα αριστερά. Για να λάβετε την ένδειξη της συσκευής, είναι απαραίτητο να αλλάξετε τα άκρα της σειριακής ή παράλληλης περιέλιξης της.

Για να μετρήσετε την ενεργή ισχύ ενός τριφασικού συστήματος σύμφωνα με τις ενδείξεις δύο βατμέτρων, πρέπει να προσθέσετε τις ενδείξεις τους ή να αφαιρέσετε από τις ενδείξεις του ενός βατόμετρου την ένδειξη του άλλου βατόμετρου, που ήταν αρνητική. Το σχήμα μέτρησης ισχύος με δύο βαττόμετρα με χρήση μετασχηματιστών μέτρησης τάσης και ρεύματος δίνεται στο σχ. 235.

Είναι πιο βολικό να μετράτε την ισχύ χρησιμοποιώντας ένα τριφασικό βατόμετρο, στο οποίο συνδυάζονται δύο συσκευές, συνδεδεμένες σύμφωνα με το σχήμα δύο βατμέτρων και ενεργώντας σε έναν κοινό άξονα, στον οποίο είναι συνδεδεμένο το βέλος. Στις συσκευές των ηλεκτροδυναμικών και σιδηροδυναμικών συστημάτων, δύο κινητά πηνία που βρίσκονται στον ίδιο άξονα ή συνδέονται με εύκαμπτες ταινίες περιστρέφονται κατά έναν άξονα. Στις συσκευές επαγωγικού συστήματος, δύο στοιχεία περιστρέφουν δύο δίσκους που βρίσκονται στον ίδιο άξονα ή δύο στοιχεία ενεργούν σε έναν δίσκο. Το κύκλωμα μεταγωγής ενός τριφασικού βατόμετρου δύο στοιχείων δίνεται στο σχ. 236.