Измерение активной мощности двумя ваттметрами

В трехпроводных трехфазных цепях при симметричной и несимметричной нагрузках и любом способе соединения приемников широко распространена схема измерения активной мощности приемника двумя ваттметрами. Показания двух ваттметров при определенной схеме их включения позволяют определить активную мощность трехфазного приемника, включенного в цепь с симметричным напряжением источника питания.

На (рис. 1.9)показана одна из возможных схем включения ваттметров: здесь токовые катушки включены в линейные провода с токами I_A и I_B, а катушки напряжения – соответственно на линейные напряжения U_AC и U_BC.

РИС. 1.9 Схема включения двух ваттметров.

Докажем, что сумма показаний ваттметров, включенных по схеме равна активной мощности Р трехфазного приемника. Мгновенное значение общей мощности трехфазного приемника, соединенного звездой,

p = u_A i_A + u_B i_B + u_C i_C.

Так как

i_A + i_B + i_C = 0.

то

i_C = -(i_A + i_B).

Подставляя значение i_C в выражение для р, получаем

p = u_A i_A + u_B i_B - u_C (i_A + i_B) = (u_A - u_C) i_A + (u_B - u_C) i_B = u_AC i_A + u_BC i_B.

Выразив мгновенные значения u и i через их амплитуды, можно найти среднюю (активную) мощность

которая составит

P = U_AC I_A cos(U_AC^I_A) + U_BC I_B cos(U_BC^I_B)

2. Порядок выполнения работы.

2.1. Ознакомиться с используемым оборудованием и приборами .

2.2. Собрать электрическую схему (рис. 2.1.) (нагрузкой Z_ab, Z_bc, Z_ca  служат лампы накаливания) . Дать ее проверить лаборанту или преподавателю.

Рис.2.1. Схема исследования.

2.3. С помощью тумблеров лампового реостата подключить к каждой фазе количество ламп, заданное преподавателем (верхнее положение- включено), и включить стенд (положение выключателя блока включения «Вкл.»).

2.4. Для симметричного режима работы (количество горящих ламп одинаково для всех трех фаз) записать показания ваттметров и амперметров в табл. 3.1., замерить и записать в (табл. 3.1) фазные (между a и X ,b и Y ,c и Y на ламповом реостате) напряжения.

2.5. Меняя количество горящих ламп в одной из фаз, установить несимметричный режим работы (фазные токи не равны). Результаты измерений напряжений, мощностей и токов внести в (табл. 3.1).

2.6.Восстановить симметричный режим работы тумблером отключить фазный провод.

2.7. Восстановить симметричный режим работы тумблером отключить линейный провод. Результаты измерений занести в (табл. 3.1).

2.8. Выключить стенд и, не разбирая схемы, дать проверить результаты измерений преподавателю.

2.9. После утверждения результатов разобрать схему.

3. Обработка результатов измерения.

Для каждого опыта вычислить сопротивления фаз R_ab=

Rbc= Rca= мощность цепи по показаниям ваттметров Рэкс.=Р1+Р2, расчетную мощность Р_рас.=I_abU_ab+I_bcU_bc+I_caU_ca (лампа накаливания пример активной нагрузки, где cos =1)

Режим работы.

измерить

вычислить

IA

IB

IC

Iab

Ibc

Ica

Uab

Ubc

Uca

P1

P2

Rab

Rbc

Rca

Pэ

Рр

Iл/Iф

A

A

A

A

A

A

B

B

B

Bт

Вт

Ом

Ом

Ом

Вт

Вт

Симметричная нагрузка.

Несимметричная нагрузка.

Нагрузка фазы выключена.

Линейный провод отсоединен

Таблица 3.1.

3.1. Для симметричной и несимметричной нагрузки определить соотношение между линейным и фазным током для фазы, в которой проводится изменение нагрузки.

3.2. Сравнить полученную экспериментально мощность трехфазной цепи с ее расчетным значением и сделать вывод о пригодности метода двух ваттметров.