اندازه گیری برق شبکه سه فاز اندازه گیری توان و انرژی فعال در مدارهای سه فاز

وات متر از دو سیم پیچ تشکیل شده است: 1 ثابت که شامل تعداد کمی پیچ سیم ضخیم است و 2 متحرک که از تعداد زیادی پیچ سیم نازک تشکیل شده است. هنگامی که وات متر روشن می شود، جریان بار از طریق یک سیم پیچ ثابت که به صورت سری به مدار متصل است، می گذرد و سیم پیچ متحرک به صورت موازی به مصرف کننده متصل می شود. برای کاهش مصرف برق در سیم پیچ موازی و کاهش وزن سیم پیچ متحرک، مقاومت اضافی 3 ساخته شده از منگنین به صورت سری به آن متصل می شود. در نتیجه برهمکنش میدان های مغناطیسی سیم پیچ های متحرک و ثابت، گشتاوری متناسب با جریان های هر دو سیم پیچ ایجاد می شود:

یعنی گشتاور دستگاه متناسب با توان مصرفی در مدار است.

برای اینکه سوزن ابزار از صفر به راست منحرف شود، لازم است جریان از سیم پیچ در جهت خاصی عبور داده شود.

برای انجام این کار، دو پایانه نشان دهنده شروع سیم پیچ ها با علامت * مشخص شده و به صورت الکتریکی به هم وصل شده اند. مقیاس وات متر جریان نامی و ولتاژ محاسبه شدهدستگاه بنابراین، به عنوان مثال، اگر مقیاس دستگاه 5 A و 150 ولت را نشان دهد، دستگاه می تواند تا 750 وات قدرت را اندازه گیری کند. مقیاس برخی از وات مترها در تقسیم بندی درجه بندی می شود. به عنوان مثال، اگر یک وات متر 5 A و 150 ولت دارای 150 تقسیم باشد، مقدار تقسیم یا ثابت وات متر 750 است: 150 = 5 W/div.

علاوه بر وات مترهای الکترودینامیکی، برای اندازه گیری توان در مدارها جریان مستقیمهمچنین از وات متر سیستم فرودینامیکی استفاده می شود.

2. جریان متناوب تک فاز. هنگامی که یک وات متر الکترودینامیک به مدار متصل می شود جریان متناوبمیدان های مغناطیسی سیم پیچ های متحرک و ثابت، در تعامل با یکدیگر، باعث چرخش سیم پیچ متحرک می شوند. گشتاور لحظه ای قسمت متحرک دستگاه متناسب با حاصل ضرب مقادیر جریان لحظه ای در هر دو سیم پیچ دستگاه است. اما به دلیل تغییرات سریع جریان ها، سیستم متحرک قادر به پیگیری این تغییرات نخواهد بود و گشتاور چرخشی دستگاه متناسب با توان متوسط ​​یا فعال خواهد بود، بنابراین با زاویه چرخش قسمت متحرک وات متر می باشد ، می توان میزان توان اکتیو مصرف شده توسط مدار را قضاوت کرد.

برای اندازه گیری توان جریان متناوب از وات مترهای سیستم القایی نیز استفاده می شود. در شکل شکل 362 یک نمودار مدار برای اتصال یک وات متر القایی با یک میدان مغناطیسی دوار را نشان می دهد. یک سیم سری 1-1، متشکل از تعداد کمی دور سیم ضخیم، بر روی دو برآمدگی قطب مخالف قرار دارد و به صورت سری به مدار متصل می شود. سیم پیچ موازی 2-2 وات متر، متشکل از تعداد زیادی پیچ سیم نازک، روی دو برجستگی قطب جداگانه قرار دارد. راکتانس القایی 3 به صورت سری با سیم پیچ 2-2 متصل می شود و برای نیمه

زاویه تغییر 90 درجه بین ولتاژ و جریان آن اندازه گیری می شود. بنابراین، با یک بار کاملاً فعال، یک جابجایی 90 درجه بین جریان های سری و سیم پیچ های موازی به دست می آوریم که شرط لازم برای ایجاد یک میدان مغناطیسی دوار است. هنگامی که دستگاه روشن می شود، این میدان با عبور از سیلندر آلومینیومی 4، جریان های گردابی را در آن القا می کند که در تعامل با میدان، گشتاوری را در قسمت متحرک دستگاه ایجاد می کند. زاویه چرخش آن در هر باری متناسب با توان فعال مصرفی مدار خواهد بود:

یک نمودار شماتیک از یک وات متر القایی با یک میدان متحرک در شکل 1 آورده شده است. 335.

هنگام اندازه گیری توان با وات متر در شبکه های فشار ضعیف با جریان های بالااز ترانسفورماتورهای جریان استفاده می شود. برای کاهش اختلاف پتانسیل بین سیم پیچ های وات متر، مدارهای اولیه و ثانویه ترانسفورماتور جریان یک نقطه مشترک دارند. سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور به زمین متصل نیست، زیرا این به معنای اتصال یک سیم از شبکه به زمین است.

برای تعیین توان شبکه P 1 در این مورد، باید قرائت وات متر P 2 را در نسبت تبدیل ترانسفورماتور جریان ضرب کنید:

در شبکه ها ولتاژ بالاهنگام اندازه گیری قدرت، از ترانسفورماتورهای اندازه گیری ولتاژ و جریان استفاده می شود (شکل 363).

بنابراین، به عنوان مثال، اگر یک ترانسفورماتور ولتاژ 6000/100 ولت و یک ترانسفورماتور جریان 150/5 A به وات متر نصب شود و وات متر 80 وات را نشان دهد، قدرت شبکه خواهد بود:

هنگام روشن کردن وات متر (متر) از طریق اندازه گیری

ترانسفورماتورها باید به این دستگاه ها متصل شوند تا جریان ها از سیم پیچ های آنها در همان جهت عبور کنند که گویی مستقیماً به شبکه متصل هستند.

علاوه بر وات متر، توان جریان متناوب تک فاز را می توان از قرائت سه ابزار تعیین کرد: آمپرمتر، ولت متر و فاز متر طبق فرمول:

3. جریان متناوب سه فاز. با بار یکنواخت سیستم سه فازبرای اندازه گیری توان، از یک وات متر تک فاز استفاده کنید که مطابق مدار نشان داده شده در شکل. 364 (الف - برای اتصال ستاره؛ ب - برای اتصال مثلث). در این مورد، از طریق سیم پیچ سری وات متر جریان می یابد جریان فاز، و سیم پیچ موازی به ولتاژ فاز متصل می شود. بنابراین، وات متر توان یک فاز را نشان خواهد داد. برای به دست آوردن توان یک سیستم سه فاز، باید قرائت یک وات متر تک فاز را در سه ضرب کنید.

با بار ناهموار در شبکه چهار سیمه جریان سه فازبرای اندازه گیری توان از مدار سه وات متری استفاده می شود (شکل 365). هر وات متر تک فاز توان یک فاز را اندازه گیری می کند. برای به دست آوردن توان یک سیستم سه فاز، باید مجموع قرائت ها را سه وات متر گرفت.

با یک بار متغیر، بدست آوردن قرائت همزمان از سه وات متر دشوار است. علاوه بر این، سه وات متر تک فاز فضای زیادی را اشغال می کنند. بنابراین اغلب از یک وات متر سه عنصری سه فاز استفاده می شود که ترکیبی از سه وات متر تک فاز در یک دستگاه است.

در یک وات متر الکترودینامیکی سه عنصری، سه سیم پیچ موازی متحرک بر روی یک محور متصل به فلش نصب می شوند و گشتاور کلی حاصل از افزودن نیروهای مکانیکی هر سیم پیچ متناسب با توان مصرفی در آن خواهد بود. شبکه سه فاز. در طرح های دیگر، کویل های متحرک واقع در جاهای مختلف، توسط نوارهای انعطاف پذیر به یکدیگر متصل می شوند و کل نیرو را با فلش به محور منتقل می کنند.

توان اکتیو یک شبکه سه فاز با بار یکنواخت قابل تعیین است

با استفاده از سه ابزار: آمپرمتر، ولت متر و فازمتر طبق فرمول:

توان یک شبکه سه سیم سه فاز تحت هر بار (یکنواخت یا ناهموار)، صرف نظر از روش اتصال مصرف کننده (ستاره یا مثلث)، با استفاده از مدار دو وات متر قابل اندازه گیری است.

طبق قانون اول کیرشهوف، مجموع مقادیر جریان لحظه ای هر سه فاز صفر است:

معادله به دست آمده نشان می دهد که یکی از وات مترها باید روشن شود تا جریان فاز اول از سیم پیچ فعلی آن عبور کند و سیم پیچ ولتاژ تحت اختلاف ولتاژ فاز اول و دوم باشد. یک وات متر دیگر باید روشن شود تا جریان فاز سوم از سیم پیچ فعلی آن عبور کند و سیم پیچ ولتاژ زیر اختلاف ولتاژ بین فاز سوم و دوم باشد.

با جمع کردن قرائت هر دو وات متر، توان هر سه فاز را بدست می آوریم.

در شکل 366 سه نوع مدار دو وات متری را نشان می دهد.

از نمودارهای fng. 366 مشاهده می شود که سیم پیچ های سری وات متر به هر دو سیم خطی شبکه متصل است. ابتدای سیم پیچ های موازی هر وات متر به همان سیمی متصل می شود که سیم پیچ سری وات متر به آن متصل است. انتهای سیم پیچ های موازی به سیم خط سوم متصل می شود.

با یک بار فعال یکنواخت (=1)، قرائت های وات متر با یکدیگر برابر هستند. اگر برابر با واحد نباشد، قرائت وات متر برابر نخواهد بود. اگر برابر = 0.5 باشد، یکی از وات مترها صفر را نشان می دهد. در کمتر از 0.5، سوزن این دستگاه شروع به انحراف به سمت چپ می کند. برای دریافت اطلاعات از دستگاه، باید انتهای سیم پیچ های سری یا موازی آن را تغییر دهید.

برای اندازه گیری توان اکتیو یک سیستم سه فاز با استفاده از قرائت دو وات متر، باید قرائت آنها را اضافه کنید یا از قرائت یک وات متر، قرائت یک وات متر دیگر را کم کنید که منفی بود. مدار اندازه گیری توان با استفاده از دو وات متر ترانسفورماتورهای ابزارولتاژ و جریان در شکل نشان داده شده است. 367.

اندازه گیری توان با استفاده از یک وات متر سه فاز راحت تر است، که ترکیبی از دو دستگاه متصل مطابق مدار دو وات متر است و بر روی یک محور مشترک که فلش به آن متصل است عمل می کند.

در شبکه های فشار قوی، یک وات متر سه فاز با استفاده از ترانسفورماتورهای اندازه گیری ولتاژ و جریان روشن می شود.

دی سی. از فرمول برق DC

می توان دریافت که توان را می توان با ضرب آمپر متر و ولت متر قرائت تعیین کرد. با این حال، در عمل، اندازه گیری توان معمولا با استفاده از ابزارهای ویژه - وات متر انجام می شود. وات متر (شکل 230) از دو سیم پیچ تشکیل شده است: ثابت 1 که شامل تعداد کمی پیچ سیم ضخیم است و 2 متحرک که از تعداد زیادی پیچ سیم نازک تشکیل شده است. هنگامی که وات متر روشن می شود، جریان بار از طریق یک سیم پیچ ثابت که به صورت سری به مدار متصل است، می گذرد و سیم پیچ متحرک به صورت موازی به مصرف کننده متصل می شود. برای کاهش مصرف برق در سیم پیچ موازی و کاهش وزن سیم پیچ متحرک، مقاومت اضافی 3 ساخته شده از منگنین به صورت سری به آن متصل می شود. در نتیجه برهمکنش میدان های مغناطیسی سیم پیچ های متحرک و ثابت، گشتاوری متناسب با جریان هر دو سیم پیچ ایجاد می شود:

M = c 1 I 1 I 2 .

جریان سیم پیچ موازی I 2 در مقاومت ثابت مدار موازیمتناسب با ولتاژ مدار از اینجا

M = c 2 I 1 U = c 2 P،

یعنی گشتاور دستگاه متناسب با توان مصرفی در مدار است.

برای اینکه سوزن ابزار از صفر به راست منحرف شود، لازم است جریان از سیم پیچ در جهت خاصی عبور داده شود.

برای انجام این کار، دو پایانه نشان دهنده شروع سیم پیچ ها با علامت * مشخص شده و به صورت الکتریکی به هم وصل شده اند. مقیاس وات متر جریان نامی و ولتاژ نامی دستگاه را نشان می دهد. بنابراین، به عنوان مثال، اگر مقیاس دستگاه 5 A و 150 V را نشان دهد، دستگاه می تواند تا 750 وات قدرت را اندازه گیری کند. مقیاس برخی از وات‌مترها به صورت تقسیم‌بندی شده است، اگر مثلاً یک وات‌متر 5 A و 150 ولت دارای 150 تقسیم باشد، مقدار تقسیم یا ثابت وات‌متر 750:150 = 5 W/div است. علاوه بر وات مترهای الکترودینامیکی، از وات مترهای سیستم فرودینامیکی نیز برای اندازه گیری توان در مدارهای DC استفاده می شود.

AC تک فاز. هنگامی که یک وات متر الکترودینامیک به یک مدار جریان متناوب متصل می شود، میدان های مغناطیسی سیم پیچ های متحرک و ثابت، در تعامل با یکدیگر، باعث چرخش سیم پیچ متحرک می شوند. مقدار لحظه ای لحظه چرخش قسمت متحرک دستگاه متناسب با حاصل ضرب مقادیر جریان لحظه ای در هر دو سیم پیچ دستگاه است.

گشتاور چرخشی دستگاه متناسب با توان متوسط ​​یا فعال P = U ⋅ I cos φ است. با زاویه چرخش قسمت متحرک وات متر می توان میزان توان اکتیو مصرف شده توسط مدار را قضاوت کرد.

از وات مترهای سیستم فرودینامیکی نیز برای اندازه گیری توان AC استفاده می شود.

هنگام اندازه گیری توان با وات متر در شبکه های فشار ضعیف با جریان بالا، از ترانسفورماتورهای جریان استفاده می شود.

برای تعیین توان شبکه P 1 در این مورد، باید قرائت وات متر P 2 را در نسبت تبدیل ترانسفورماتور جریان k T ضرب کنید:

در شبکه های فشار قوی هنگام اندازه گیری توان از ترانسفورماتورهای اندازه گیری ولتاژ و جریان استفاده می شود (شکل 231). برای به دست آوردن توان شبکه P 1 ، باید قرائت وات متر P 2 را در حاصل ضرب نسبت تبدیل ترانسفورماتورهای ولتاژ و جریان ضرب کنید:

P 1 = P 2 k n k T .

بنابراین، به عنوان مثال، اگر وات متر از طریق یک ترانسفورماتور ولتاژ 6000/100 ولت و یک ترانسفورماتور جریان 150/5 A وصل شود و وات متر 80 وات را نشان دهد، برق شبکه خواهد بود.

P 1 = 80 ⋅ 6000 / 100 ⋅ 150 / 5 = 144000 W = 144 کیلو وات.

هنگام اتصال وات مترها (مترها) از طریق ترانسفورماتورهای اندازه گیری، این دستگاه ها باید به گونه ای متصل شوند که جریان از سیم پیچ آنها در همان جهت عبور کند که گویی مستقیماً به شبکه متصل هستند.

علاوه بر وات متر، توان جریان متناوب تک فاز را می توان با قرائت سه ابزار: آمپرمتر، ولت متر و فاز متر - طبق فرمول تعیین کرد.

جریان متناوب سه فاز. با بار متقارن یک سیستم سه فاز، از یک وات متر تک فاز برای اندازه گیری توان استفاده می شود که مطابق مدار نشان داده شده در شکل 2 متصل می شود. 232 (الف - برای اتصال ستاره؛ ب - برای اتصال مثلث). در این حالت، جریان فاز از طریق سیم پیچ سری وات متر جریان می یابد و سیم پیچ موازی به ولتاژ فاز متصل می شود. بنابراین، وات متر توان یک فاز را نشان خواهد داد. برای به دست آوردن توان یک سیستم سه فاز، باید قرائت یک وات متر تک فاز را در سه ضرب کنید.

با یک بار نامتقارن در یک شبکه جریان سه فاز چهار سیمه، یک مدار سه وات متر برای اندازه گیری توان استفاده می شود (شکل 233). هر وات متر تک فاز توان یک فاز را اندازه گیری می کند. برای به دست آوردن توان یک سیستم سه فاز، باید مجموع قرائت ها را سه وات متر گرفت.

با یک بار متغیر، به دست آوردن قرائت همزمان از سه وات متر دشوار است. علاوه بر این، سه وات متر تک فاز فضای زیادی را اشغال می کنند. بنابراین اغلب از یک وات متر سه عنصری سه فاز استفاده می شود که ترکیبی از سه وات متر تک فاز در یک دستگاه است. یک وات متر الکترودینامیک سه عنصری دارای سه سیم پیچ موازی متحرک است که بر روی یک محور متصل به فلش نصب شده اند و گشتاور کلی حاصل از اضافه شدن نیروهای مکانیکی هر سیم پیچ متناسب با توان مصرفی در سه فاز خواهد بود. شبکه. در طرح های دیگر، سیم پیچ های متحرکی که در مکان های مختلف قرار دارند، توسط نوارهای انعطاف پذیر به یکدیگر متصل شده و کل نیرو را به محور فلش منتقل می کنند.

توان فعال یک شبکه سه فاز با بار یکنواخت را می توان با استفاده از سه ابزار تعیین کرد: آمپرمتر، ولت متر و فاز متر - طبق فرمول.

P = √3 UI cos φ،

که در آن U و I ولتاژ و جریان خطی هستند.

φ - زاویه تغییر بین ولتاژ فاز و جریان.

توان یک شبکه سه فاز سه سیمه تحت هر بار (یکنواخت یا ناهموار)، صرف نظر از روش اتصال مصرف کننده ها (ستاره یا مثلث)، با استفاده از مدار دو وات متر قابل اندازه گیری است.

طبق قانون اول کیرشهوف، مجموع مقادیر جریان لحظه ای هر سه فاز صفر است:

i 1 + i 2 + i 3 = 0،

i 2 = - i 1 - i 3 .

قدرت لحظه ایسیستم سه فاز خواهد بود

p = i 1 u 1 + i 2 u 2 + i 3 u 3 ,

که در آن u با شاخص ها مقادیر آنی هستند ولتاژهای فاز.

با جایگزینی مقدار جریان i 2 به آخرین عبارت، به دست می آوریم

p = i 1 u 1 - i 1 u 2 - i 3 u 2 + i 3 u 3,

p = i 1 (u 1 - u 2) + i 3 (u 3 - u 2).

معادله به دست آمده نشان می دهد که یکی از وات مترها باید روشن شود تا جریان فاز اول از سیم پیچ فعلی آن عبور کند و سیم پیچ ولتاژ تحت اختلاف ولتاژ فاز اول و دوم باشد. یک وات متر دیگر باید روشن شود تا جریان فاز سوم از سیم پیچ فعلی آن عبور کند و سیم پیچ ولتاژ زیر اختلاف ولتاژ بین فاز سوم و دوم باشد.

با جمع کردن قرائت هر دو وات متر، توان هر سه فاز را بدست می آوریم.

در شکل 234، a - c سه گزینه را برای مدار دو وات متر نشان می دهد.

نمودارها نشان می دهد که سیم پیچ های سری وات متر به هر دو سیم خطی شبکه متصل است. ابتدای سیم پیچ های موازی هر وات متر به همان سیمی متصل می شود که سیم پیچ سری وات متر به آن متصل است. انتهای سیم پیچ های موازی به سیم خط سوم متصل می شود.

با بار فعال متقارن و cos φ = 1، قرائت وات متر برابر است. وقتی cos φ برابر با وحدت نباشد، قرائت‌های وات‌متر برابر نخواهد بود. در cos φ برابر با 0.5، یکی از وات مترها صفر را نشان می دهد. هنگامی که cos φ کمتر از 0.5 باشد، سوزن این دستگاه شروع به انحراف به سمت چپ می کند. برای دریافت اطلاعات از دستگاه، باید انتهای سیم پیچ های سری یا موازی آن را تغییر دهید.

برای اندازه گیری توان اکتیو یک سیستم سه فاز با استفاده از قرائت دو وات متر، باید قرائت آنها را اضافه کنید یا از قرائت یک وات متر، قرائت یک وات متر دیگر را کم کنید که منفی بود. مدار اندازه گیری توان با دو وات متر با استفاده از ترانسفورماتورهای اندازه گیری ولتاژ و جریان در شکل نشان داده شده است. 235.

اندازه گیری توان با استفاده از یک وات متر سه فاز راحت تر است، که ترکیبی از دو دستگاه متصل مطابق مدار دو وات متر است و بر روی یک محور مشترک که فلش به آن متصل است عمل می کند. در دستگاه های سیستم های الکترودینامیکی و فرودینامیکی، دو سیم پیچ متحرک که در یک محور قرار دارند یا با نوارهای انعطاف پذیر به هم متصل می شوند، یک محور را می چرخانند. در دستگاه های سیستم القایی، دو عنصر دو دیسک را که روی یک محور نشسته اند می چرخانند یا دو عنصر روی یک دیسک عمل می کنند. نمودار اتصال برای یک وات متر سه فاز دو عنصری در شکل نشان داده شده است. 236.

در شبکه های فشار قوی، یک وات متر سه فاز با استفاده از ترانسفورماتورهای اندازه گیری ولتاژ و جریان روشن می شود.

با یک بار سه فاز متقارن، کافی است قدرت را پیدا کنید RF، در یک فاز مصرف می شود، زیرا قدرت اندازه گیری شده یک بار سه فاز است P = ZR F. شرایط ساده برای چنین اندازه گیری زمانی وجود دارد که بار در یک ستاره به نقطه صفر قابل دسترسی متصل شود. در این موارد مدار جریان وات متر به صورت سری به یکی از فازهای بار متصل می شود (شکل 1) و مدار ولتاژ وات متر به ولتاژ فازی که جریان آن از وات متر می گذرد وصل می شود. اگر نقطه صفر در دسترس نباشد یا بار به صورت دلتا متصل شده باشد، از نقطه صفر مصنوعی استفاده می شود. این نام به نقطه صفر ستاره ای است که از مقاومت مدار ولتاژ وات متر تشکیل شده است. r n سه شنبه و 2 مقاومت اضافی برابر دیگر: r V و r c (شکل 2). هنگامی که به درستی به نقطه صفر مصنوعی، مدار ولتاژ متصل می شود

وات متر تحت ولتاژ فاز است و جریان فاز از وات متر عبور می کند. تحت چنین معیارهایی، وات متر توان فاز را تعیین می کند RF و قدرت بار سه فاز دوباره با ضرب قرائت وات متر در 3 تعیین می شود. به طور معمول، سازنده یک نقطه صفر مصنوعی برای اندازه گیری در سیستم های سه فاز به وات متر ارائه می دهد.
اندازه گیری توان در سیستم های سه فاز و سه سیم با بارهای نامتعادل تقریباً همیشه با استفاده از روش 2 وات متری انجام می شود (شکل 3). ویژگی خاص این روش این است که نه تنها با نامتقارن، بلکه حتی با بار متقارن، قرائت دو وات متر تقریباً همیشه نابرابر است و قرائت یکی از وات مترها می تواند منفی شود. توان یک سیستم سه فاز در این مورد باید به عنوان مجموع جبری قرائت های 2 وات متر تعیین شود.

اعتبار این روش بر اساس معادلات توان لحظه ای که بر حسب مقادیر دوم ولتاژ و جریان بیان می شود اثبات می شود. توان لحظه ای هر فاز برابر حاصل ضرب مقادیر لحظه ای ولتاژ و جریان فاز و توان لحظه ای یک سیستم سه فاز برابر با مجموع توان های فاز آنی است. به عنوان مثال، هنگام اتصال با یک ستاره

آر = u A i A + u که در من B + u C i C

اما طبق قانون اول کیرشهوف، هنگامی که توسط یک ستاره بدون سیم خنثی متصل می شود

من A + من B + مدار مجتمع و همانطور که باید

i C = – ( iA+i که در ) =0

با جایگزینی این مقدار به معادله توان، به دست می آوریم:

p = (u A - u C) i آ + (u که در — و با ) من که در

اختلاف ولتاژ فاز برابر با ولتاژ خط مربوطه است:

u A — uC = u AC , تو که در - و s = تو که در سی بر چه اساسی

پ = u AC من آ + تو که در سی من که در

به صورت زیر توان یک سیستم سه فاز می تواند باشد

به صورت مجموع دو محصول بیان می شود و اینها

دو محصول را می توان با دو وات متر اندازه گیری کرد،

مطابق با نمودار روش (شکل 3) گنجانده شده است.

برنج. 3 طرح روش 2 وات متری

نیازی به توجیه خاصی برای اعتبار روش 2 وات متری برای اتصال مثلث نیست، زیرا در مقادیر مشخصی از ولتاژها و جریان های خط، قدرت به روش اتصال بار بستگی ندارد.

اجازه دهید به یک ویژگی عجیب روش های دو وات متر توجه کنیم: سیستم ولتاژهای خطی در ترتیب معمول تعیین شده است. و AB و خورشید و SA، و معادله این روش شامل ولتاژ می باشد و AC. این بازآرایی شاخص ها به این معنی است که در رابطه با وات متر اول باید فاز ولتاژ را 180 درجه تغییر داد. برای انجام این کار، کافی است "آغاز" (گیره با علامت ستاره) مدار ولتاژ اولین وات متر را با یک سیم وصل کنید. آ،و "انتهای" این مدار (ترمینالی که ولتاژ نامی در آن نشان داده شده است) با سیم C.

پراکندگی توان یک سیستم سه فاز بین قرائت های دو وات متر عمدتاً به بزرگی و علامت تغییر فاز بستگی دارد. اجازه دهید این وابستگی را در یک مورد ساده با یک بار متقارن ردیابی کنیم. اگر به جای برق لحظه ای، توان اکتیو (متوسط) یک سیستم سه فاز را با معادله (101) جایگزین کنیم، باید مقادیر دوم ولتاژ و جریان را با مقادیر موثر جایگزین کنیم و وارد معادله کنیم. کسینوس های فاز بین ولتاژ و جریان مناسب جابجا می شوند. بنابراین، معادله توان به شکل زیر خواهد بود:

p = ص 1 + ص 2 = u AC من آ cos f 1 + و خورشید من که در cos f 2

با یک بار متقارن، جریان های خطی هستند

من آ = من که در = من ل

همانند ولتاژهای خط با یکدیگر برابر هستند

u AC = و همه چیز = و من

شکل 4 نمودار برداری برای روش 2 وات متری

در شکل 4 ساخته شده است نمودار برداریسیستم سه فاز که بر روی آن u AC ساخته شده در قدر برابر و در جهت مخالف و SA

بر اساس این نمودار، زاویه تغییر فاز بین بردارها u AC و من آ و زاویه فاز f 2 بین بردارها و همه چیز و من که در بر این اساس خواهد بود f 1 = f – 30 o و f 2 = f + 30 o. به شرح زیر قرائت 2 وات متر که توان یک سیستم سه فاز را تشکیل می دهد به صورت زیر بیان می شود:

p = ص 1 + ص 2 = و من من ل cos ( f – 30 o) + و من من ل cos ( f + 30 o)

این عبارت نشان می‌دهد که با یک بار متقارن، قرائت‌های وات‌متر تنها زمانی برابر هستند که f = 0. اگر f > 60 درجه سپس سوزن وات متر دوم از مقیاس صفر منحرف می شود، و برای خواندن قرائت وات متر دوم تحت چنین معیارهایی، لازم است گیره های مدار ولتاژ مدار را تغییر دهید (یعنی تعویض مکان در مدار). دستگاه اغلب، برای تغییر فاز جریان به میزان 180 درجه در مدار ولتاژ، یک کلید ضامن مخصوص در محفظه وات متر تعبیه می شود. قرائت وات متر دوم پس از کلید زدن باید منفی در نظر گرفته شود و برای یافتن توان نصب سه فاز باید این قرائت ها از قرائت های وات متر اول کم شود.

برای اندازه گیری توان در سیستم های سه فاز چهار سیمه، روش 3 وات متری ساده است. مدار جریان یکی از وات مترها به هر یک از سیم های خطی وصل می شود و مدار ولتاژ هر یک از وات متر ها بین وات متر مناسب وصل می شود. سیم خطو سیم خنثی سیستم (شکل 5).

شکل 5 نمودار 3 وات متر

با این اتصال هر یک از وات مترها توان یک فاز سیستم را تعیین می کند. به شرح زیر توان فعال کل سیستم سه فاز برابر با مجموع معمول قرائت های 3 وات متر خواهد بود:

p = ص 1 + ص 2 + آر 3

در تاسیسات صنعتی تابلوهای توزیعوات متر جریان سه فاز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. آنها دو (برای یک سیستم سه سیمه) یا سه (برای یک سیستم چهار سیم) مکانیسم های اندازه گیری را نشان می دهند که توسط یک محور مشترک به هم متصل شده اند و بنابراین یک اشاره گر مشترک را تحت تاثیر قرار می دهند. این مکانیسم های اندازه گیری به روش 2 وات متری یا 3 وات متری به مدار سه فاز متصل می شوند.

30.روش های اندازه گیری توان اکتیو در مدارهای جریان متناوب

اندازه گیری توان اکتیو در مدارهای تک فاز AC با یک وات متر الکترودینامیک یا فرودینامیک به روشی مشابه اندازه گیری توان در مدار DC انجام می شود: سیم پیچ جریان وات متر به برش سیم فاز و ولتاژ متصل می شود. سیم پیچ بین فاز و صفر متصل است

اندازه گیری توان با استفاده از روش تک ابزار- از این روش برای اندازه گیری توان اکتیو به صورت متقارن استفاده می شود مدارهای سه فاز.

اگر نقطه صفر در دسترس نباشد، از مدار سوئیچینگ وات متر با نقطه صفر مصنوعی استفاده می شود. Isk..null..acc. ایجاد شده با استفاده از دو مقاومت، که مقاومت هر یک برابر با مقاومت سیم پیچ ولتاژ وات متر است.

اندازه گیری توان با استفاده از روش دو ابزار- برای اندازه گیری توان در یک مدار سه سیمه سه فاز با استفاده از دو وات متر تک عنصری استفاده می شود.

و

اندازه گیری توان با استفاده از روش سه ابزار -برای اندازه گیری توان در یک مدار چهار سیمه سه فاز (از سه وات متر تک عنصری استفاده می شود) استفاده می شود.

31. روش های اندازه گیری توان راکتیودر مدارهای AC

برای اندازه گیری توان راکتیو، از دستگاه های سیستم های الکترودینامیکی یا فرودینامیکی استفاده می شود که در آنها زاویه چرخش قسمت متحرک متناسب با cos نیست، بلکه به این دستگاه ها وات متر گفته می شود. اما برای اندازه گیری توان راکتیو در مدارهای سه فاز می توان از وات مترهای معمولی در صورتی استفاده کرد که بر اساس مدارهای ولتاژ معادل وصل شوند.

قانون روشن کردن وات متر برای اندازه گیری توان راکتیو:

1. سیم پیچ فعلی وات متر به همان روشی که هنگام تغییر توان اکتیو روشن می شود.

2. سیم پیچ ولتاژ با ولتاژی روشن می شود که با تغییر توان اکتیو 90 نسبت به ولتاژ ارائه شده به سیم پیچ فاصله دارد.

و

اندازه گیری توان راکتیو با استفاده از روش یک دستگاه -هنگام اتصال یک وات متر الکترودینامیک یا فرودینامیک تک فاز معمولی، طراحی شده برای اندازه گیری توان اکتیو، به یک مدار سه فاز یا چهار پاس استفاده می شود.

اندازه گیری توان راکتیو با استفاده از روش دو ابزاری -در مدار سه سیم سه فاز با دو تقارن و عدم تقارن جریان استفاده می شود.

و

اندازه گیری توان راکتیو با استفاده از روش سه ابزاری -در مدارهای چهار سیمه سه فاز با دو تقارن و عدم تقارن جریان استفاده می شود.

.

روش فیگور لیساجو.از این روش برای اندازه گیری فرکانس ولتاژهای سینوسی استفاده می شود. یکی از ورودی ها (مثلاً ورودی کانال Y) عرضه می شود

32. اندازه گیری انرژی الکتریکی. متر القایی تک فاز. طرح های سوئیچینگ اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد.

اندازه گیری انرژی اکتیو و راکتیو در مدارهای جریان متناوب تک فاز و سه فاز، سه سیمه و چهار سیمه را می توان با استفاده از ابزارهای اندازه گیری الکتریکی یکپارچه ویژه - کنتورهای الکتریکی تک فاز و سه فاز انجام داد.

در آن ها روشن شد برگزیدن. کنتورهایی که برای محاسبه انرژی در مدارهای جریان متناوب تک فاز طراحی شده اند، متر تک فاز نامیده می شوند.

مکانیزم اندازه گیری القایی به عنوان عنصر چرخان یک متر تک فاز استفاده می شود. اصل عملکرد مکانیزم مبتنی بر تعامل دو یا چند شار مغناطیسی متناوب با جریان القایی یا در یک دیسک آلومینیومی متحرک است.

33. لحظات اثر بر روی دیسک یک متر القایی تک فاز.

گشتاور M برابر است با:

جایی که F1 و F2 جریان هایی هستند که از دیسک آلومینیومی عبور می کنند. f-فرکانس اندازه گیری جریان های F1 و F2. φ-زاویه تغییر فاز بین جریان های Ф1 و Ф2.

برای ایجاد گشتاور، حداقل دو جزء از یک جریان مورد نیاز است که دارای تغییر فاز و جابجایی در فضا هستند.

گشتاور زمانی به مقدار خود می رسد که تغییر فاز بین جریان های Ф1 و Ф2 برابر 90 باشد (sinψ=1).

گشتاور به فرکانس اندازه گیری جریان های F1 و F2 بستگی دارد.

ممان اصطکاک یک مقدار متغیر بسته به سرعت زاویه ای چرخش دیسک است. لحظه جبران در یک مقدار ولتاژ تغییر یافته یک مقدار ثابت است، بنابراین برابری لحظه جبرانی و ممان اصطکاک تنها در یک بار بسیار خاص اتفاق می‌افتد. در حین کار کنتور، مواردی وجود دارد که گشتاور جبران از لحظه اصطکاک، به عنوان یک قاعده، در بار کم تجاوز می کند، و در نتیجه، دیسک متر تحت تأثیر گشتاور جبرانی شروع به چرخش می کند، حتی اگر I → 0 یعنی زمانی که مصرف کننده انرژی مصرف نمی کند به این پدیده می گویند شمارنده خودکششی

چرخش دیسک شمارنده تحت تأثیر ولتاژ اعمال شده به پایانه های مدار موازی و در صورت عدم وجود جریان در مدار سری. خودکششی برای حذف خودکششی، یک قلاب ساخته شده از مواد فرومغناطیسی به محور دیسک متصل می شود. موقعیت پرچم 11 توسط جریان های مغناطیسی مغناطیسی می شود و یک لحظه جبران کننده ایجاد می کند و قلاب را جذب می کند و در نتیجه خود رانش را حذف می کند.

34. اندازه گیری تغییر فاز. فاز متر الکترومکانیکی. روشهای اسیلوگرافی برای اندازه گیری تغییر فاز

فاز متر الکترومکانیکی،نسبت‌سنج‌های الکترودینامیکی و فرودینامیکی را می‌توان برای ساخت فازمترها (هم نشان‌دهنده و هم ضبط‌کننده) که برای اندازه‌گیری تغییر فاز بین ولتاژ و جریان در بار و ضریب توان طراحی شده‌اند، استفاده کرد.

بر اساس مکانیسم های الکترودینامیکی، امکان ساخت فاز متر برای اندازه گیری cosφ در مدارهای جریان متناوب سه فاز وجود دارد. با توجه به اصل کارکرد، مشابه فازمتر تک فاز است، اما با استفاده از شیفت های 120 درجه، می توان به سادگی جابجایی های فاز بین جریان های سیم پیچ قاب های قسمت متحرک دستگاه را به دست آورد. بین ولتاژ و جریان یک مدار سه فاز. چنین وسیله ای در مدار سه فاز با ولتاژها و جریان های متقارن قرائت های صحیحی را ارائه می دهد. در مورد یک مدار سه فاز نامتقارن، ما فقط می توانیم در مورد اختلاف فاز بین جریان و ولتاژ در هر فاز صحبت کنیم.

روشهای اسیلوگرافی برای اندازه گیری فازروش جاروی خطی شامل استفاده از یک اسیلوسکوپ دو پرتو یا یک اسیلوسکوپ تک پرتو با یک کلید الکترونیکی است. در این حالت، تصویری از دو ولتاژ روی صفحه اسیلوسکوپ ایجاد می شود، یک تغییر فاز بین آنها باید اندازه گیری کنید. اگر ولتاژهای U1 و U2 هنگامی که ورودی Y اسیلوسکوپ از طریق یک سوئیچ الکترونیکی تامین می شود، تصاویر با خطوط چین ایجاد می شوند.

روش بیضی برای اندازه گیری تغییر فاز بین ولتاژهای سینوسی استفاده می شود. ولتاژهای U1 و U2 به ورودی کانال های U و عرضه می شود ایکس (کانال ایکس در حالت تقویت سیگنال کار می کند و 2 ). تصویر یک بیضی روی صفحه اسیلوسکوپ به دست می آید

روش بیضی به شما امکان اندازه گیری را می دهد در 0-90 درجه بدون تعیین علامت زاویه فاز.

34. اندازه گیری فرکانس. فرکانس متر الکترومکانیکی روشهای اسیلوگرافی برای اندازه گیری فرکانس

فرکانس متر الکترومکانیکی . این دستگاه ها برای اندازه گیری فرکانس ها در محدوده 20-2500 هرتز عمدتاً در مدارهای انرژی استفاده می شوند و بر اساس مکانیسم های الکترومغناطیسی و الکترودینامیکی (فرودینامیک) هستند.

مدار الکتریکی یک فرکانس‌سنج الکترودینامیکی بر اساس مکانیزم نسبت‌سنجی و نمودار برداری جریان‌ها در شکل نشان داده شده است.

روش فیگور لیساجو.از این روش برای اندازه گیری فرکانس ولتاژهای سینوسی استفاده می شود. یک ولتاژ به یکی از ورودی ها (مثلاً به ورودی کانال Y) وارد می شود.