Измерение мощности ваттметром с трансформаторами тока и напряжения

Рис. 3.4.11. Схема соединения ваттметра с измерительными трансформаторами (а) и векторная диаграмма (б)

Измерение мощности в цепях высокого напряжения производится ваттметром с трансформаторами тока и напряжения (рис. 3.4.11). Первичная обмотка трансформатора тока соединяется последовательно с приемником энергии, к зажимам вторичной обмотки присоединяются последовательно соединенные амперметр и токовая цепь ваттметра. Первичная обмотка трансформатора напряжения соединяется с проводами первичной цепи, к зажимам вторичной обмотки присоединяются вольтметр и цепь напряжения ваттметра. Один зажим каждой из вторичных обмоток измерительных трансформаторов и их корпуса заземляются. Исходя из схемы соединения и векторной диаграммы (рис. 3.4.11), напишем выражение мощности, измеряемой ваттметром: Р_W = I₂ U₂ cosj₂. Умножив уравнение на произведение номинальных коэффициентов трансформации трансформаторов, получим . Так как ; и ввиду малости d_I и d_U принимаем (j₁ + d_U - d_I)» j₁. При указанных допущениях . Таким образом, найденное значение мощности, равное произведению показаний ваттметра и номинальных коэффициентов трансформации измерительных трансформаторов, приближенно равно мощности первичной цепи, подлежащей измерению.

Соединение ваттметра с измерительными трансформаторами должно быть таким, чтобы ток в последовательной обмотке с точностью до d_I совпадал по фазе с током первичной цепи трансформатора тока, а напряжение на параллельной цепи ваттметра с точностью до d_U совпадал по фазе с напряжением первичной цепи трансформатора напряжения.

Для облегчения монтажа измерительных цепей зажимы трансформаторов тока размечаются буквами Л₁ и Л₂ (линия) – первичные, И₁ и И₂ (измерение) – вторичные.

Зажимы обмоток трансформатора напряжения размечаются буквами А и Х – первичные, а и х – вторичные.

Измерение активной мощности в трехфазных цепях

Измерение мощности в четырехпроводных цепях. Активную мощность Р четырехпроводной трехфазной цепи можно выразить суммой мощностей Р_А, Р_В, Р_С трех фаз, т.е.

Р = Р_А + Р_В + Р_С = I_А U_А cosj_А + I_В U_В cosj_В + I_С U_С cosj_С

Из написанного следует, что измерение активной мощности цепи можно произвести тремя ваттметрами, каждый из которых измеряет мощность одной фазы (рис. 3.4.12). Удобней пользоваться трехэлементным ваттметром. Ваттметр имеет три неподвижные катушки и три подвижные, укрепленные на одной оси. Если ваттметр включен в цепь (рис. 3.4.12), то вращающий момент, действующий на каждую из подвижных катушек, будет пропорционален мощности соответствующей фазы. Результирующий вращающий момент, равный сумме отдельных моментов, будет пропорционален активной мощности четырехпроводной цепи трехфазного тока. Этой же мощности будет пропорционален и угол поворота подвижной части ваттметра.

Рис. 3.4.12. Схема включения ваттметров в четырехпроводную трехфазную цепь

Рис. 3.4.13. Схема соединения ваттметра для измерения мощности трехфазной цепи при равномерной нагрузке и доступной нулевой точке

Рис. 3.4.14. Схема соединения ваттметра с искусственной нулевой точкой