Измерение мощности в цепях постоянного тока

В цепях постоянного тока мощность можно измерить при помощи ампер­метра и вольтметра, но при этом теряется точность измерения как счет по­грешности двух приборов, так и за счет неодноверменности считывания показаний.

При колебаниях нагрузки такой метод лучше не использовать, а применять один прибор - ваттметр. Они выпускаются серийно электроди­намической и ферродинамической систем. Шкалы однодиапазонных ваттметров проградуированы непосредственно в значениях мощности. Многодиапазонные ваттметры имеют неградуированную шкалу и перед началом измерения необходимо определить цену деления исходя из вы­бранного диапазона тока и напряжения. Необходимо стремиться, чтобы прибор работал во второй половине шкалы. Несоблюдение правильности включения генераторных зажимов (в сторону источника напряжения) ве­дет

к изменению направления поворота стрелки.

Основная схема включения ваттметра показана на рис. 10.14, а). В том случае, если сопротивление нагрузки R_H очень мало и соизмеримо с сопротивлением токовой цепи прибора, рекомендуется включать ваттметр по схеме рис. 10.14. б).

Лабораторные ваттметры имеют класс точности от 0,2 до 0,5, а про­мышленные от 1,0 до 2,5.

* PW PW *

* *

R_н R_н

а) б)

Рис. 10.14. Схемы включения ваттметра в цепь постоянного тока:

а) при большом R_н ; б) – при малом R_н .

10.4.2. Измерение активной мощности в однофазных це­пях переменного тока.

Измерить активную мощность в цепи переменного тока при помощи ам­перметра и вольтметра нельзя, так как P = U I cos φ. Необходим третий прибор - фазометр.

Проще всего использовать одноэлементные ваттметры. Ваттметры электродинамической системы работают в частотном диапазоне от нуля до нескольких килогерц, а ферродинамический - в области промышлен­ной частоты 50 Гц. Отклонение подвижной части ваттметра зависит не только от величины тока и напряжения, но и от коэффициента мощности cos φ нагрузки. При низких cos φ ваттметр может быть незаметно для опе­ратора аварийно перегружен по току. Например, ваттметр с параметрами U_н ⁼ 150 В; I_н = 5 А включен в цепь с cos φ 0,l. При напряжении на на­грузке 150 В ваттметр покажет номинальную мощность (стрелка откло­нится на всю шкалу) при токе I=50 А. Поэтому выпускаются ваттметры специально для цепей с малыми значениями cos φ (0,1-0,3). У них шкала градуируется на это значение cos φ, указываемое на шкале прибора.

В тех случаях, когда токи или напряжения в цени превышают номи­нальные значения тока или напряжения ваттметра, используют измери­тельные трансформаторы - рис. 10.15.

~ U Z ~U Z

Л₁ Л₂ Л₁ Л₂

U₁ U₂ P=Pw ^. K_iнU₁ U₂

_{* *}

A X

^* PW ^* PW a _X

а) P=Pw K_i K_u

б)

Рис. 10.15. Включение ваттметра в однофазную цепь:

а) – через трансформатор тока; б) через трансформатор

напряжения.

10.4.3. Измерение реактивной мощности в однофаз­ных цепях переменного тока.

Реактивная мощность, не создавая полезной работы, загружает линии пе­редач и приводит к дополнительным потерям. Реактивная мощность Q=UIsin φ может быть измерена тремя приборами: амперметром, вольт­метром и фазометром или специальным электродинамическим, или ферродинамическим прибором, у которого поворот подвижной части пропор­ционален не косинусу, а синусу угла между векторами тока и напряже­ния. Отличие реактивного ваттметра состоит в том, что он имеет услож­ненную схему параллельной цепи, в которую включают реактивное со­противление для дополнительного увеличения φ на 90^о (на определенной частоте). Вариант реализации такой схемы показан на рис 10.16. Подбо­ром R и L с учетом параметров катушек добиваются необходимого сдви­га φ.

Серийно приборы для измерения реактивной мощности в однофаз­ных цепях не выпускаются.

R

_*

_* PW

~ U Z

L

Рис. 10.16. Схема реактивного ваттметра.