3.10. Засоби вимірювання активної потужності трифазної системи

Для вимірювання активної потужності в колах змінного струму використовують ватметр. Ватметр має два вимірювальні колі, одне з яких включається послідовно з навантаженням, тоді струм в цьому колі буде дорівнювати струму через навантаження, а друге – паралельно до навантаження, тобто напруга на цьому колі дорівнює напрузі на навантаженні. Щоб врахувати знак кута зсуву фаз φ між напругою і струмом на навантаженні, вимірювальні кола повинні бути ввімкненими аналогічно відносно додатних напрямків струму та напруги. Тому один з виводів кожного вимірювального кола має позначення –зірочку.

1.У випадку симетричного трифазного навантаження потужності всіх трьох фаз приймача однакові, тому достатньо вимірити активну потужність Р_Ф однієї фази. Активну потужність приймача знаходимо як Р = 3 Р_Ф_.Включення ватметра для з’єднання навантаження зіркою показано на рис_. 3.11, а, для трикутника – рис. 3,11,б.

М етод двох ватметрів (рис. 3.12). За допомогою двох ватметрів можна вимірювати потужність в колі трифазного струму (без нейтрального проводу) незалежно від схеми з’єднання (зірка або трикутник) і незалежно від характеру навантаження (симетричне або несиметричне). В цьому випадку потужність трифазної системи дорівнює алгебраїчній сумі показів двох ватметрів:

де (ψ_u - ψ_i) – зсув фаз між відповідними напругою і струмом.

Розподіл вимірюваної потужності трифазної системи між показами двох ватметрів залежить головним чином від кутів зсуву фаз між лінійними напругами і струмами.

3. Для вимірювання потужності в трифазних системах з нейтральним проводом застосовують метод трьох ватметрів

( рис. 3.13). При такому з’єднанні кожен з ватметрів вимірює потужність однієї фази приймача. Активна потужність трифазної системи дорівнює сумі показів трьох ватметрів:

Приклад

Розглянемо трифазну систему з обривом нейтрального проводу і з’єднанням несиметричного навантаження зіркою (рис. 3.14):

Д ано: - модулі опорів однакові, тобто навантаження є рівномірним;

фазні напруги генератора: ; .

Розв’язання

Так як нейтральний провід відсутній, то між точками n і N буде спостерігатися напруга зміщення нейтралі і напруга на споживачах буде відрізнятися від фазних напруг генератора.

Для розрахунку напруги зміщення U_nN скористуємося формулою:

. (4)

Для цього визначимо провідності фаз споживача:

Підставимо значення фазних напруг та провідностей у формулу (4):

Визначимо значення напруг на споживачах:

За одержаними значеннями напруг на споживачах визначимо фазні струми:

Для перевірки правильності розв’язання задачі складаємо баланс потужності для заданої трифазної системи. Так як навантаження не є симетричним, то спочатку знайдемо окремо комплексне значення потужності трифазної системи як суму комплексних потужностей трьох фаз генератора: