Чим виміряти реактивну потужність у трифазній мережі. Вимірювання потужності трифазної системи

МЕТА РОБОТИ

1. Перевірити розглянуті теоретично методи виміру активної потужності.

2. Отримати практичні навички вимірювання активної потужності у трифазних ланцюгах змінного струму.

МАТЕРІАЛИ ДЛЯ ПІДГОТОВКИ ДО РОБОТИ

Повна потужність ланцюга постійного струмувизначається за такою формулою: .

Отже, вимірюючи струм амперметром та напругу вольтметром, можна визначити повну потужністьланцюги.

Для вимірювання активної потужності змінного струму крім амперметра та вольтметра потрібен ще фазометр. Це випливає з виразу.

Проте ці методи незручні. На практиці потужність вимірюють за допомогою ватметра. У ланцюгах постійного струму застосовуються електродинамічні ватметри, а ланцюгах змінного струму – електродинамічний або ферродинамічний ватметр, в основі принципу, дії якого лежить взаємодія магнітних полів двох котушок при протіканні по них струмів. Одна з котушок включається у ланцюг, що вимірюється, послідовно з навантаженням (як амперметр), а інша – паралельно (як вольтметр).

Ця взаємодія котушок призводить до повороту рухомої котушки і відповідно стрілки, укріпленої на одній осі з цією котушкою.

Вимірювання активної потужності в трифазних ланцюгах може проводитись за допомогою однофазних ватметрів. При цьому може бути використаний метод одного, двох та трьох ватметрів. Застосування кожного з цих методів можливе лише за певних умов.

Метод одного ватметра

Цей метод застосовується для вимірювання активної потужності трифазних ланцюгах при рівномірному навантаженні фаз.

При вимірі можуть зустрітися кілька випадків:

а) трифазний ланцюг має нульовий провідабо приймач має доступну нульову точку. При цьому для вимірювання потужності трифазного ланцюгадостатньо одного ватметра, що вимірює потужність однієї фази (рис. 5.1).

Потужність трифазного ланцюга визначають за такою формулою: .

Рис. 5.1. Схема вимірювання активної потужності трифазного ланцюга одним однофазним ватметром при доступній нульовій точці

б) трифазний ланцюг має з'єднання трикутником або зіркою з недоступною нульовою точкою. Для вимірювання потужності трифазного ланцюга однофазним ватметром у цьому випадку потрібно створити штучну нульову точку. Вона створюється за допомогою активних опорів, розрахованих на номінальний струмпаралельного ланцюга ватметра (рис. 5.2). Активні опоривибираються рівними опору ланцюга обмотки напруги ватметра.

Рис. 5.2. Схема вимірювання активної потужності трифазного ланцюга одним однофазним ватметром при недоступній нульовій точці

Очевидно, що при такому включенні до затискачів паралельної обмотки ватметра прикладено фазна напруга UФ, а по послідовній обмотці проходить струм IФі і, отже, ватметр вимірює активну потужність однієї фази. Потужність трифазного ланцюга дорівнює.

Метод двох ватметрів

Цей метод застосовується для вимірювання активної потужності в трифазних трипровідних ланцюгах як при рівномірній, так і при нерівномірному навантаженнінезалежно від способу з'єднання приймачів енергії. Як вимірювальні прилади можуть бути використані два однофазних ватметра або один трифазний двоелементний ватметр.

Для вимірювання потужності трифазного ланцюга за методом двох ватметрів однофазні ватметри можуть бути включені по одній із трьох схем, зображених на рис. 5.3.

Загальна потужність трифазного ланцюга визначається в цьому випадку як алгебраїчна сума показань обох ватметрів.

Рис. 5.3. Варіанти схем включення двох однофазних ватметрів для вимірювання активної потужності в трифазному ланцюзі

При вимірюванні активної потужності в трифазному ланцюгу двома ватметрами можливі деякі окремі випадки:

а) один із приладів показує нуль. Це буває при активно-індуктивному навантаженні, коли кут зсуву фаз між струмом та напругою φ=60° (cosφ=0,5). У цьому випадку активна потужність трифазного ланцюга вимірюється лише одним ватметром.

б) один із приладів показує негативне показання. Це буває при активно-індуктивному навантаженні, коли кут зсуву фаз між струмом та напругою φ>60° (cos<0,5) . Для виробництва відліку необхідно переключити затискачі однієї з обмоток ватметра. Активна потужність трифазного ланцюга в цьому випадку визначається різницею показань ватметрів.

в) обидва прилади дають однакові показання. Це буває при чисто активному навантаженні (cos φ=1).

Метод трьох ватметрів

Цей метод застосовується для вимірювання активної потужності трифазних ланцюгах з нейтральним проводом при нерівномірному навантаженні фаз. Як вимірювальні прилади можуть бути використані три однофазні ватметри або один трифазний триелементний ватметр. Ваттметри включаються за схемою, зображеною на рис. 5.4. Кожен із ватметрів (елементів) вимірює потужність однієї з фаз.

Рис. 5.4. Схема вимірювання активної потужності в трифазному чотирипровідному ланцюгу трьома однофазними ватметрами

Активна потужність трифазного ланцюга визначається сумою показань трьох ватметрів.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕННЯ РОБОТИ

1. Ознайомитись із приладами, необхідними для виконання роботи, записати їх технічні дані (табл. 5.1).

Таблиця 5.1

Технічні характеристики приладів

2. Зібрати схему, вказану на рис. 5.5 та перевірити її.

Рис. 5.5. Схема вимірювання активної потужності трифазного ланцюга одним однофазним ватметром при доступній нульовій точці

3. Встановити на всіх фазах рівномірне навантаження (по 5 ламп у кожній фазі, по 3 лампи у кожній фазі), виміряти потужність, напруги та струми. Дані дослідів занести до табл. 5.2.

Таблиця 5.2

4. Показати керівнику результати дослідів.

5. Розібрати схему.

6. Зібрати схему, вказану на рис. 5.6 та перевірити її.

Рис. 5.6. Схема вимірювання активної потужності трифазного ланцюга двома однаковими однофазними ватметрами

7. Змінюючи навантаження у фазі А(0, 3, 5 ламп), зробити вимірювання потужностей, напруг і струмів для всіх трьох дослідів. При цьому у фазах Ві Знавантаження має залишатися незмінним
(По 5 ламп). Дані дослідів занести до табл.5.3.

Таблиця 5.3

Результати дослідів та обчислень

Виміряно

Обчислено

№ досвіду

U AB , B

U BC B

U CA , B

U A , B

U B , B

U C , B

I A , A

I B , A

I C , A

P 1 Вт

Р 2 Вт

Р Σ , Вт

U Ф, В

I Ф, А

Р розрах. Вт

8. Показати керівнику результати дослідів.

9. Розібрати схему, упорядкувати робоче місце.

Скласти звіт по роботі, який має містити такі основні розділи:

Схеми дослідних установок;

Технічну характеристику приладів та апаратів;

Короткий опис порядку та характеру проведених досліджень;

Таблиці вимірів;

Розрахункові формули та таблиці розрахункових даних;

векторні діаграми;

Потужність у ланцюгу трифазного струму може бути виміряна за допомогою одного, двох та трьох ватметрів. Метод одного приладу застосовують у трифазній симетричній системі. Активна потужність усієї системи дорівнює потрійній потужності споживання по одній із фаз.

При з'єднанні навантаження зіркою з доступною нульовою точкою або якщо при з'єднанні трикутником навантаження є можливість включити обмотку ватметра послідовно з навантаженням, можна використовувати схеми включення, показані на рис. 1.

Рис. 1 Схеми вимірювання потужності трифазного змінного струму при з'єднанні навантажень а - за схемою зірки з доступною нульовою точкою; б - за схемою трикутника за допомогою одного ватметра

Якщо навантаження з'єднане зіркою з недоступною нульовою точкою або трикутником, можна застосувати схему зі штучною нульовою точкою (рис. 2). В цьому випадку опори повинні дорівнювати Rвт + Rа = Rb = Rc.

Рис 2. Схема вимірювання потужності трифазного змінного струму одним ватметром зі штучною нульовою точкою

Для вимірювання реактивної потужності струмові кінці ватметра включають у розсічення будь-якої фази, а кінці обмотки напруги - на дві інші фази (рис. 3). Повна визначається множенням показання ватметра на корінь із трьох. (Навіть за незначної асиметрії фаз застосування даного методу дає значну похибку).

Рис. 3. Схема вимірювання реактивної потужності трифазного змінного струму одним ватметром

Методом двох приладів можна користуватися при симетричному та несиметричному навантаженні фаз. Три рівноцінні варіанти включення ватметрів для вимірювання активної потужності показані на рис. 4. Активна потужність визначається як сума показань ватметрів.

При вимірі реактивної потужності можна використовувати схему рис. 5, а зі штучною нульовою точкою. Для створення нульової точки необхідно виконати умову рівності опорів обмоток напруги ватметрів і резистора R. Реактивна потужність обчислюється за формулою

де Р1 і Р2 – показання ватметрів.

За цією ж формулою можна обчислити реактивну потужність при рівномірному завантаженні фаз і з'єднанні ватметрів за схемою рис. 4. Гідність цього способу в тому, що за однією і тією ж схемою можна визначити активну та реактивну потужності. При рівномірному завантаженні фаз реактивна потужність може бути виміряна за схемою рис. 5, б.

Метод трьох приладів застосовується за будь-якого навантаження фаз. Активна потужність може бути вимірювана за схемою рис. 6. Потужність всього ланцюга визначається підсумовуванням показань усіх ватметрів.

Рис. 4. Схеми вимірювання активної потужності трифазного змінного струму двома ватметрами а - струмові обмотки включені у фази А і С; б - фази А і В; в - фази В і С

Реактивна потужність для три- та чотирипровідної мережі вимірюється за схемою рис. 7 і обчислюється за формулою

де РA, РB, РC - показання ватметрів, включених у фази А, В, С.

Рис. 5. Схеми вимірювання реактивної потужності трифазного змінного струму двома ватметрами

Рис. 6. Схеми вимірювання активної потужності трифазного змінного струму трьома ватметрами а - за наявності нульового дроту; б - зі штучною нульовою точкою

На практиці зазвичай застосовують одно-, дво-і триелементні трифазні ватметри відповідно до методу вимірювання.

Щоб розширити межу вимірювання, можна застосувати всі зазначені схеми при підключенні ватметрів через вимірювальні трансформатори струму та напруги. На рис. 8 як приклад показана схема вимірювання потужності за методом двох приладів при включенні їх через вимірювальні трансформатори струму та напруги.

Рис. 7. Схеми вимірювання реактивної потужності трьома ватметрами

Рис. 8. Схеми включення ватметрів через вимірювальні трансформатори.

30.Методи вимірювання активної потужності в ланцюгах змінного струму

Вимірювання активної потужності в однофазних ланцюгах змінного струму проводиться електродинамічним або ферродинамічним ватметром аналогічно вимірюванню потужності в ланцюгу постійного струму: струмова обмотка ватметра включається в розсічення фазного дроту, а обмотка напруги між фазою і нулем

Вимірювання потужності методом одного приладу- це метод застосовується для вимірювання активної потужності у симетричних трифазних ланцюгах.

Якщо нульова точка не доступна, то застосовується схема включення ватметра зі штучною нульовою точкою. Позов..нув..точ. створюється за допомогою двох резисторів, опір кожного з яких дорівнює опору обмотки напруги ватметра

Вимірювання потужності методом двох приладів- застосовується при вимірюванні потужності трифазного трипровідного ланцюга за допомогою двох одноелементних ватметрів.

І

вимірювання потужності методом трьох приладів-застосовується при вимірюванні потужності в трифазному чотирипровідному ланцюгу (при цьому використовуються три одноелементні ватметри)

31. Методи вимірювання реактивної потужності в ланцюгах змінного струму

Для вимірювання реактивної потужності застосовуються прилади електродинамічної або ферродинамічних систем, у яких кут повороту рухомої частини пропорційний не cos, а sin, такі прилади називаються ватметри. Однак для вимірювання реактивної потужності в трифазних ланцюгах можуть бути застосовані звичайні ватметри, якщо вони включені за заміщеною схемами напругою.

Правило включення ватметра для вимірювання реактивної потужності:

1.Токова обмотка ватметрат включається так само, як і при зміні активної потужності.

2. Обмотка напруги включається на напругу, яка відставала б на 90 від напруги напруги, що подається на обмотку при зміні активної потужності.

І

вимірювання реактивної потужності методом одного приладу -використовується при включенні звичайного однофазного електродинамічного або феродинамічного ватметра, призначеного для вимірювання активної потужності, в трифазний три- або чотирипрохідний ланцюг.

Вимірювання реактивної потужності методом двох приладів-застосовується у трифазному трипровідному ланцюгу як при симетрії, так і при асиметрії струмів.

І

вимірювання реактивної потужності методом трьох приладів-застосовується у трифазних чотирипровідних ланцюгах як при симетрії, так і при асиметрії струмів.

.

Метод фігур Ліссажу.Цей метод використовується для вимірювання частоти синусоїдальної напруги. На один із входів (наприклад, на вхід каналу) подається

32. Вимірювання електричної енергії. Однофазний індукційний лічильник. Схеми увімкнення. Принцип дії.

Вимірювання активної та реактивної енергії в однофазних та трифазних, трипровідних та чотирипровідних ланцюгах змінного струму може бути проведено за допомогою спеціальних інтегруючих електровимірювальних приладів – однофазних та трифазних електричних лічильників.

У тих. літ. елект. Лічильники, призначені обліку енергії в однофазних ланцюгах змінного струму, називають однофазними лічильниками.

Як обертовий елемент однофазного лічильника використовується індукційний вимірювальний механізм. Принцип дії механізму заснований на взаємодії двох або декількох змінних магнітних потоків із струмами, індукованими або рухомим алюмінієвим диском.

33. Моменти, які діють диск однофазного індукційного лічильника.

Обертовий момент М дорівнює:

Де Ф1 та Ф2-потоки, що перетинають алюмінієвий диск; f-частота вимірювання потоків Ф1 та Ф2; φ-кут фазового зсуву між потоками Ф1 та Ф2.

Для створення крутного моменту необхідно не менше двох складових одного потоку, що мають фазовий зсув та зміщених у просторі.

Обертовий момент досягає свого значення, коли фазовий зсув між потоками Ф1 і Ф2 дорівнює 90 (sin = 1)

Обертовий момент залежить від частоти вимірювання потоків Ф1 та Ф2.

Момент тертя величина змінна, що залежить від кутової швидкості обертання диска. Компенсаційний момент при зміненому значенні напруги є величиною постійної, отже рівність компенсаційного моменту та моменту тертя настає лише за одного цілком певного навантаження. У ході експлуатації лічильника бувають випадки коли компенсаційний момент, перевищує момент тертя, як правило, при малому навантаженні, підсумок диск лічильника починає обертатися під дією компенсаційного моменту навіть якщо I → 0, тобто коли споживач енергію не витрачає, таке явище називається самохід лічильника.

Обертання диска лічильника під дією напруги прикладеного до затискачів паралельного ланцюга і за відсутності струму в послідовній зв. самохід. Для усунення самохода на осі диска прикріплюється гачок із феромагнітного матеріалу. Прапорець позиція 11 намагнічується по магнітних струмах що створює компенсаційний момент і притягує гачок усуваючи тим самим самохід

34. Вимірювання фазового зсуву. Електромеханічні фазометри. Осцилографічні методи вимірювання фазового зсуву.

Електромеханічні фазометриЕлектродинамічні та ферродинамічні логометри можуть бути використані для побудови фазометрів (як показують, так і самописних), призначених для вимірювання фазового зсуву між напругою та струмом у навантаженні та коефіцієнта потужності.

На основі електродинамічних механізмів можлива побудова фазометрів для вимірювання соs і в трифазних ланцюгах змінного струму. За принципом дії він подібний до однофазного фазометра, але необхідні фазові зрушення між струмами в обмотках рамок рухомої частини приладу можна отримати більш просто, використовуючи 120-градусні зрушення між напругами і струмами трифазного ланцюга. Такий прилад дає правильні показання в трифазному ланцюзі з симетричними напругами та струмами. У разі несиметричного трифазного ланцюга можна говорити лише про різницю фаз між струмом і напругою в кожній фазі.

Осцилографічні методи виміру фази.Метод лінійної розгортки передбачає застосування двопроменевого осцилографа або однопроменевого осцилографа з електронним комутатором. В цьому випадку на екрані осцилографа створюється зображення двох напруг, фазовий зсув між якими необхідно виміряти. Якщо напруга U1 і U2 на вхід Y осцилографа подаються через електронний комутатор, зображення створюються штриховими лініями.

Метод еліпса використовується для вимірювання фазового зсуву між синусоїдальними напругами. Напруги U1 і U2 подаються на входи каналів і X (канал X працює в режимі посилення сигналу і 2 ). На екрані осцилографа виходить зображення еліпса

Метод еліпса дозволяє вимірювати не більше 0-90° без визначення знака фазового кута.

34. Вимірювання частоти. Електромеханічні частотоміри. Осцилографічні методи вимірювання частоти.

Електромеханічні частотоміри . Ці прилади використовуються для вимірювання частот у діапазоні 20-2500 Гц в основному в енергетичних ланцюгах і виконуються на основі електромагнітних та електродинамічних (ферродинамічних) механізмів.

Електрична схема електродинамічного частотоміра на основі логометричного механізму та векторна діаграма струмів наведено на рис.

Метод фігур Ліссажу.Цей метод використовується для вимірювання частоти синусоїдальної напруги. На один із входів (наприклад, на вхід каналу У) подається напря-

Вимірювання активної потужності в однофазному ланцюзі проводиться одноелементними ватметрами. Розширення діапазонів вимірювання в ланцюгах змінного струму здійснюється за допомогою вимірювальних трансформаторів струму та напруги.

Вимірювання потужності методом одного приладу.При використанні методу одного пристрою вимірювання потужності здійснюється за допомогою одноелементного ватметра. Метод застосовується при вимірі потужності в однофазних ланцюгах та симетричних трифазних ланцюгах (комплексні опори фаз однакові). І в тому і в іншому випадку обмотка напруги ватметра включається на фазну напругу, а обмотка струму включається в розсічення дроту будь-якої фази. На рис. 11.8 показано включення одноелементного ватметра в однофазний ланцюг змінного струму. Нехтуючи методичною похибкою, запишемо показання ватметра:

P PW = UI cos j

де Uі I– діючі значення напруги та струму навантаження ; j =(U,I).

Показання ватметра в цьому випадку буде відповідати потужності однієї фази. Для отримання потужності всього трифазного ланцюга необхідно показання ватметра потроїти, тобто. P = 3P PW.

Включення нерухомої котушки ватметра послідовно з навантаженням можливе тільки при струмах навантаження 10-20 А. При великих струмах навантаження нерухому котушку ватметра включають через трансформатор струму ( ТА). При вимірі в ланцюгах високої напруги (понад 600 В) рухливу котушку ватметра включають не безпосередньо у вимірювальний ланцюг, а через трансформатор напруги ( ТV), а нерухому котушку ватметра – через ТА(незалежно від значення струму навантаження).

Значення вимірюваної потужності визначають за показанням ватметра, помноженого на твір коефіцієнтів трансформації ТVі ТА:

Рх = Р Р W K Uном K Iном,

де Рх – виміряне значення активної потужності ланцюга навантаження; Р Р W– показання ватметра; K Uном, K Iном – номінальні коефіцієнти трансформації, відповідно, ТVі ТА.

Виміряне значення потужності відрізнятиметься від дійсного значенням

похибки передачі значень напруги і струму, і навіть кутових похибок трансформаторів. Електродинамічні ватметри виготовляють багатогранними, високих класів точності (0.1; 0.2) з діапазоном вимірюваних потужностей від десятих часток Втдо 3 – 6 кВт. При грубих вимірах як щитові прилади застосовують ферродинамічні ватметри.

Слід зазначити, що вимір активної потужності одноелементними ватметрами здійснюється тільки в лабораторній практиці. При технічних вимірах у промислових умовах для вимірювання активної потужності у трифазних трипровідних ланцюгах застосовують двоелементні ватметри, а у чотирипровідних ланцюгах – триелементні.

Крім електродинамічних ватметрів для вимірювання потужності застосовуються електронні випрямні, термоелектричні, цифрові та ін. ватметри.

Вимірювання потужності за допомогою двох приладів.Метод двох приладів використовується при вимірюванні потужності трифазної трипровідної мережі за допомогою двох одноелементних ватметрів. Метод дає правильні результати незалежно від схеми з'єднання та характеру навантаження як при симетрії, так і при асиметрії струмів та напруг. Крім того, метод двох приладів застосовується для включення елементів двоелементного ватметра при вимірюванні за допомогою його потужності трифазної трипровідної мережі

На рис. 11.9 зображено схему включення двох одноелементних ватметрів. Зазвичай струмова обмотка одного ватметра, наприклад, PW1,включається у фазу А, а струмова обмотка іншого ватметра – PW2 –у фазу З. Обмотки напруги ватметрів включаються на лінійну напругу так, як це показано на рис. 11.9. При вимірюванні потужності з використанням методу двох приладів загальна потужність ланцюга дорівнює сумі алгебри показань ватметрів

P = P W 1 + P W 2

де P W 1 =U A В I A cos j 1; P W 2 =U C В I З cos j 2 , (j 1 -фазовий зсув між векторами U A Ві I A; j2 –фазовий зсув між векторами U C Ві I З). Або

P W 1 = UЛ IЛ cos(30 o -j);

P W 2 = UЛ IЛ cos(30 o +j),

де j -фазовий зсув між напругою та струмом у фазі.

Потужність будь-якої 3-х фазної системи обчислюється за такою формулою:

Таким чином, сума показань ватметрів PW1і PW2є не що інше, як потужність трифазного ланцюга.

Вимірювання потужності за допомогою трьох приладів.Метод трьох приладів застосовується при вимірюванні потужності в трифазному чотирипровідному ланцюгу (при цьому використовуються три одноелементні ватметри, що включаються в кожну фазу). Так само як і метод двох приладів, метод трьох приладів дає правильні результати незалежно від схеми з'єднання та характеру навантаження як за симетрії, так і за асиметрії струмів і напруг. За схемою, що реалізує метод трьох приладів, включаються елементи триелементних трифазних ватметрів. Очевидно, що для знаходження потужності 3-х фазного чотирипровідного ланцюга необхідно взяти алгебраїчну суму всіх ватметрів.

Ваттметр складається з двох котушок: нерухомої 1, що складається з невеликого числа витків товстого дроту, і рухомий 2, що складається з великої кількості витків тонкого дроту. При включенні ватметра струм навантаження проходить через нерухому котушку, послідовно включену в ланцюг, а рухома котушка включається паралельно споживачеві. Для зменшення споживаної потужності паралельної обмотці н зменшення ваги рухомий котушки послідовно з нею включається додатковий опір 3 з манганіну. В результаті взаємодії магнітних полів рухомий і нерухомий котушок виникає момент обертання, пропорційний струмам обох котушок:

тобто крутний момент приладу пропорційний потужності, що споживається в ланцюзі.

Щоб стрілка приладу відхилялася від нуля праворуч, необхідно струм через котушку пропускати у певному напрямку.

Для цього два затискачі, що вказують на початок обмоток, позначаються знаком * і електрично з'єднуються. На шкалі ватметра вказуються номінальний струм та номінальна напруга приладу. Так, наприклад, якщо на шкалі приладу позначено 5 А і 150 В то прилад може вимірювати потужність до 750 Вт. Шкали деяких ватметрів градуйовані в поділах. Якщо, наприклад, ватметр на 5 А і 150 В має 150 поділів, то ціна поділу, або постійна ватметра, дорівнює 750: 150 = 5 Вт/діл.

Крім електродинамічних ватметрів, для вимірювання потужності в ланцюгах постійного струму використовуються також ватметри ферродинамічної системи.

2. Однофазний змінний струм. При включенні електродинамічного ватметра в ланцюг змінного струму магнітні поля рухомий н нерухомий котушок, взаємодіючи між собою, викличуть поворот рухомої котушки. Миттєвий момент обертання рухомої частини приладу пропорційний добутку миттєвих значень струмів в обох котушках приладу. Але внаслідок швидких змін струмів рухома система не зможе слідувати за цими змінами і момент обертання приладу буде пропорційний середньої або активної потужності Отже, по куту повороту рухомої частини ватметра можна судити про величину активної потужності, що споживається ланцюгом.

Для вимірювання потужності змінного струму користуються також ватметрами індукційної системи. На фіг. 362 показана схема включення індукційного ватметра з обертовим магнітним полем. Послідовна обмогка 1-1, що складається з невеликого числа витків товстого дроту, розташовується на двох протилежних виступах полюсних і включена послідовно в ланцюг. Паралельна обмотка 2-2 ватметри, що складається з великої кількості витків тонкого дроту, розташовується на двох окремих полюсних виступах. Послідовно з обмоткою 2-2 включається індуктивний опір 3, що служить для напів-

Чення кута зсуву 90° між її напругою та струмом. Тим самим при чисто активному навантаженні отримуємо зсув на кут 90 ° між струмами в послідовній і паралельній обмотках, що є необхідною умовою створення магнітного поля, що обертається. При включенні приладу це поле, перетинаючи алюмінієвий циліндр 4, індукує в ньому вихрові струми, які, взаємодіючи з полем, створюють момент, що обертає, що впливає на рухливу частину приладу. Кут повороту її при будь-якому навантаженні буде пропорційний активній потужності, що споживається ланцюгом:

Принципова схема індукційного ватметра з полем, що біжить, була дана на фіг. 335.

При вимірюванні ватметром потужності в мережах низької напруги з великими струмами застосовують трансформатори струму. Для зменшення різниці потенціалів між обмотками ватметра первинна та вторинна ланцюга трансформатора струму мають загальну точку. Вторинна обмотка трансформатора не заземляється, оскільки це означало б заземлення одного дроту мережі.

Для визначення потужності мережі Р 1 у цьому випадку потрібно показання ватметра P 2 помножити на коефіцієнт трансформації трансформатора струму:

У мережах високої напруги під час вимірювання потужності використовуються вимірювальні трансформатори напруги н струму (фіг. 363).

Так, наприклад, якщо до ватметра встановлені трансформатор напруги 6000/100 В і трансформатор струму 150/5 А, а ватметр показав 80 Вт, то потужність мережі буде:

При включенні ватметрів (лічильників) через вимірювальні

Трансформатори потрібно приєднувати ці прилади так, щоб за обмотками їх проходили струми в тому ж напрямку, якби вони були безпосередньо включені до мережі.

Крім ватметра, потужність однофазного змінного струму можна визначити за показаннями трьох приладів: амперметра, вольтметра та фазометра згідно з формулою:

3. Трифазний змінний струм. При рівномірному навантаженні трифазної системи для вимірювання потужності користуються одним однофазним ватметром, включеним за схемою, показаною на фіг. 364 (а – для з'єднання зіркою; б – для з'єднання трикутником). По послідовній обмотці ватметра в цьому випадку протікає фазний струм, а паралельна обмотка включена до фазної напруги. Тому ватметр покаже потужність однієї фази. Для отримання потужності трифазної системи потрібно показання однофазного ватметра помножити на три.

При нерівномірному навантаженні у чотирипровідній мережі трифазного струму для вимірювання потужності застосовується схема трьох ватметрів (фіг. 365). Кожен однофазний ватметр вимірює потужність однієї фази. Для отримання потужності трифазної системи необхідно взяти суму показань трьох ват.

При змінному навантаженні важко отримати одночасний відлік показань трьох ват. Крім того, три однофазні ватметри займають багато місця. Тому часто застосовують один триелементний трифазний ватметр, що є з'єднанням в одному приладі трьох однофазних ватметрів.

У триелементного електродинамічного ватметра три рухомі паралельні котушки насаджені на одну вісь, пов'язану зі стрілкою, і загальний момент, отриманий в результаті складання механічних зусиль кожної котушки, буде пропорційний потужності, що споживається в трифазній мережі. В інших конструкціях рухливі котушки, розташовані в різних місцях, пов'язані між собою гнучкими стрічками та передають сумарне зусилля на вісь зі стрілкою.

Активну потужність трифазної мережі при рівномірному навантаженні можна визначити

За допомогою трьох приладів: амперметра, вольтметра та фазометра за формулою:

Потужність трипровідної трифазної мережі при будь-якому навантаженні (рівномірному або нерівномірному), незалежно від способу з'єднання споживача (зіркою або трикутником), може бути виміряна за схемою двох ват.

За першим законом Кірхгофа сума миттєвих значень струмів усіх трьох фаз дорівнює нулю:

Отримане рівняння показує, що один з ватметрів треба включити так, щоб його струмовою котушкою протікав струм першої фази, а котушка напруги знаходилася б під різницею напруг першої і другої фаз; інший ватметр слід включити так, щоб по його струмовій котушці протікав струм третьої фази, а котушка напруги знаходилася б під різницею напруг третьої та другої фаз.

Склавши показання обох ватметрів, отримаємо потужність всіх трьох фаз.

На фіг. 366 показані три варіанти схеми двох ватметрів.

Зі схем на фнг. 366 видно, що послідовні обмотки ватметрів включають у будь-які два лінійні дроти мережі. Початки паралельних обмоток кожного ватметра підключаються до того ж проводу, в який включена послідовна обмотка ватметра. Кінці паралельних обмоток підключаються до третього лінійного дроту.

При рівномірному активному навантаженні (=1) показання ватметрів рівні між собою. При нерівній одиниці, показання ватметрів не будуть рівні. При рівному = 0,5 один з ватметрів покаже нуль. При меншому 0,5 стрілка цього приладу почне відхилятися вліво. Щоб отримати показання приладу, необхідно переключити кінці його послідовної або паралельної обмотки.

Для вимірювання активної потужності трифазної системи за показаннями двох ватметрів потрібно складати їх показання або віднімати з показання одного ватметра показання іншого ватметра, яке було негативним. Схема вимірювання потужності двома ватметрами за допомогою вимірювальних трансформаторів напруги та струму дана на фіг. 367.

Зручніше вимірювати потужність за допомогою трифазного ватметра, в якому поєднані два прилади, включені за схемою двох ватметрів і діють на одну загальну вісь, з якою пов'язана стрілка.

У мережах високої напруги трифазний ватметр включається за допомогою вимірювальних трансформаторів напруги та струму.