Как да се измери мощността в трифазна AC верига

Мощността в трифазна токова верига може да бъде измерена с помощта на един, два и три ватметра. Методът с едно устройство се използва в трифазна симетрична система. Активната мощност на цялата система е равна на три пъти консумацията на енергия в една от фазите.

Когато свързвате товара със звезда с достъпна нулева точка или ако при свързване на товара с делта е възможно да свържете последователно намотката на ватметъра с товара, можете да използвате превключващите вериги, показани на фиг. 1.

Ориз. 1 Вериги за измерване на мощността на трифазен променлив ток при свързване на натоварвания а — съгласно звездна верига с достъпна нулева точка; b — според схемата на триъгълника, използвайки един ватметър

Ако натоварването е свързано със звезда с недостъпна нулева точка или триъгълник, тогава може да се използва верига с изкуствена нулева точка (фиг. 2). В този случай съпротивленията трябва да са равни на Rw + Ra = Rb = Rc.

Фигура 2. Схема за измерване на мощността на трифазен променлив ток с един ватметър с изкуствена нулева точка

За измерване на реактивната мощност токовите краища на ватметъра се включват в среза на всяка фаза, а краищата на намотката на напрежението — в две други фази (фиг. 3). Пълна реактивна мощност се определя чрез умножаване на показанията на ватметъра с корена на три. (Дори и с лека фазова асиметрия, използването на този метод дава значителна грешка).

Ориз. 3. Схема за измерване на реактивната мощност на трифазен променлив ток с един ватметър

Методът с две устройства може да се използва с балансирано и небалансирано фазово натоварване. Три еквивалентни опции за включване на ватметри за измерване на активна мощност са показани на фиг. 4. Активната мощност се определя като сумата от показанията на ватметрите.

При измерване на реактивната мощност, веригата на фиг. 5, но с изкуствена нулева точка. За да се създаде нулева точка, е необходимо да се изпълни условието за равенство на съпротивленията на намотките на напрежението на ватметрите и резистора R. Реактивната мощност се изчислява по формулата

където Р1 и Р2 — показания на ватметри.

Използвайки същата формула, можете да изчислите реактивната мощност с равномерно зареждане на фазите и свързване на ватметри според диаграмата на фиг. 4. Предимството на този метод е, че активната и реактивната мощност могат да се определят по същата схема. При равномерно натоварване на фазите реактивната мощност може да бъде измерена съгласно схемата на фиг. 5 Б.

Методът от три части се прилага за всяко фазово натоварване. Активната мощност може да бъде измерена съгласно диаграмата на фиг. 6. Мощността на цялата верига се определя чрез сумиране на показанията на всички ватметри.

Ориз. 4. Схеми за измерване на активната мощност на трифазен променлив ток с два ватметра a — токовите намотки са включени във фази А и С; б — във фази А и В; c — във фази B и C

Реактивната мощност за три- и четирипроводна мрежа се измерва съгласно диаграмата на фиг. 7 и се изчислява по формулата

където РA, РB, РC — показания на ватметри, включени във фази А, В, С.

Ориз. 5. Схеми за измерване на реактивна мощност на трифазен променлив ток с два ватметъра

Ориз. 6. Схеми за измерване на активната мощност на трифазен променлив ток с три ватметра а — при наличие на неутрален проводник; b — с изкуствена нулева точка

На практика обикновено се използват едно-, дву- и триелементни трифазни ватметри според метода на измерване.

За да разширите границата на измерване, можете да приложите всички посочени схеми, когато свързвате ватметри чрез измервателни трансформатори на ток и напрежение. На фиг. 8 показва като пример схема за измерване на мощност по метода на две устройства, когато те са включени чрез измервателни трансформатори на ток и напрежение.

Ориз. 7. Схеми за измерване на реактивна мощност с три ватметра

Ориз. 8. Схеми за включване на ватметри чрез измервателни трансформатори.