Практическое руководство к лабораторным занятиям по курсу "Информационно измерительная техника". Часть I, страница 8

Метод одного прибора применяется при измерениях в трехфазной симметричной системе, когда фазы нагрузки соединены звездой с доступной нулевой точкой. Однофазный ваттметр включают по схеме рис.3.1, а и измеряют им мощность одной фазы. Для получения мощности всей системы показания ваттметра нужно утроить. Можно также измерить мощность при соединении фаз нагрузки треугольником, но при условии включения последовательной обмотки ваттметра в одну из фаз (рис. 3.1, б).

Если нагрузка включена треугольником или звездой с недоступной нулевой точкой, то применяется включение ваттметра с искусственной нулевой точкой (рис. 3.2, а), которая создается с помощью двух дополнительных резисторов с активным сопротивлением R₂, и R₃. При этом необходимо выполнить условие R₂ = R₃ = R_U (R_U – сопротивление параллельной цепи ваттметра). Однако, для измерения энергии данная схема не применяется из-за большой индуктивности параллельной цепи счетчика.

На рис. 3.2, б показана векторная диаграмма, соответствующая схеме на рис. 3.2, а. Напряжения U_AN, U_BN и U_CN на резисторах, образующих искусственную нулевую точку, можно рассматривать как фазные напряжения. Углы между фазными напряжениями и фазными токами нагрузки обозначены через j. Поскольку углы между векторами I_AB и I_A, а также между векторами U_AN и U_AB равны 30°, то угол между вектором напряжения, приложенного к параллельной цепи ваттметра, и вектором тока I_A = I_AB + I_AC в последовательной обмотке также равен j. Следовательно, ваттметр покажет мощность

              (3.8)

Поскольку U_AN = U_AB/ и I_A = I_AB/, то P = U_AB×I_AB×cosj, т.е. ваттметр покажет мощность одной фазы. Для получения мощности всей системы показание ваттметра нужно утроить. То же самое будет и при соединении нагрузки звездой.

Рис. 3.2. Схема измерения активной мощности в трехфазной цепи с искусственной нулевой точкой (а) и векторная диаграмма (б)

Рис. 3.3. Схемы включения двух ваттметров для измерения активной мощности трехфазной сети

Метод двух приборов применяется в асимметричных трехпроводных цепях трехфазного тока.

На основе выражений (3.5) – (3.7) можно создать три варианта схем включения двух приборов, показанных на схеме рис. 3.3, а-в соответственно. Анализ работы схем двух ваттметров показывает, что в зависимости от характера нагрузки фаз знак показаний ваттметров может меняться. следовательно, активная мощность трехфазной системы должна определяться как алгебраическая сумма показаний обоих ваттметров.

Метод трех приборов применяется в том случае, когда несимметричная нагрузка включается звездой с нулевым проводом, т.е. когда имеется асимметричная трехфазная четырехпроводная система. Ваттметры включаются по схеме рис. 3.4. При таком включении каждый из ваттметров измеряет мощность одной фазы. Полная мощность системы определится как арифметическая сумма показаний ваттметров.

Рис. 3.4. Схема измерения активной мощности тремя ваттметрами

Методы одного, двух и трех ваттметров применяются главным образом в лабораторной практике. В эксплуатационных условиях применяются двух- и трехфазные ваттметры и счетчики, которые представляют собой сочетание в одном приборе двух (двухэлементные) или трех (трехэлементные) однофазных измерительных механизмов, имеющих общую подвижную часть, на которую действует суммарный вращающий момент всех элементов.

На рис. 3.5 в качестве примера схематично показан трехфазный двухэлементный индукционный счетчик, состоящий из двух пар электромагнитов и двух дисков, помещенных на одной оси.

Рис. 3.5. Двухэлементный трехфазный счетчик

3. Порядок выполнения работы

3.1. Ознакомится с конструкцией трехфазного двухэлементного счетчика активной энергии.

3.2. Записать тип, номер и технические характеристики используемых в лабораторном стенде приборов: счетчика, фазометра, образцовых ваттметров. Определить передаточное число и постоянную счетчика.

3.3. Собрать схему поверки трехфазного счетчика, представленную в паспорте к лабораторному стенду.