Измерение токов, напряжений, мощностей и энергии

14.3.1. Для измерения тока любой ветви электрической цепи ам­перметр включают последовательно с элементами цепи. В цепях по­стоянного тока обычно применяются приборы магнитоэлектрической системы и нечасто — электромагнитной системы. Для уменьшения по­грешности измерения нужно, чтобы сопротивление амперметра было значительно меньше (на два порядка), чем сопротивление элемента вет­ви, в которой измеряется ток.

Для измерения напряжения вольтметр включают параллельно эле­менту, напряжение на котором нужно определить. В цепях постоянного тока обычно пользуются приборами магнитоэлектрической системы. Для уменьшения погрешности измерения сопротивление вольтметра долж­но быть больше (на два порядка), чем сопротивление элемента, на кото­ром измеряется напряжение.

Мощность в цепи постоянного тока вычисляется по показаниям амперметра и вольтметра

В случаях, когда невозможно измерять одновременно напряжение и ток, мощность измеряют электродинамическим ваттметром.

Энергию в цепях постоянного тока измеряют обычно электродина­мическим счетчиком. Схема включения измерительных приборов в цепь постоянного тока приведена на рис. 15.1.

14.3.2. Для расширения пределов измерения амперметром исполь­зуют шунты (рис. 15.2). Если — максимально допустимый ток ам­перметра, то можно записать

По первому закону Кирхгофа

 

т.е.

Отношение называется коэффициентом расширения пределов измерения амперметром. В этом случаеможно определить сопротивление шунта, который обеспечивает рас­ширение пределов с коэффициентом n:

Для расширения пределов измерения вольтметра используют дополнительные сопротивления, которые включаются по­следовательно с обмоткой вольтметра (рис. 15.3).

Если — максимально допустимое напряжение вольтметра, то

Величина коэффициент расширения пределов измерения вольт­метром. Тогда

Поскольку, можно определить величину дополнительного сопротив­ления, которое обеспечивает расширение пределов измерения вольтметра

14.3.3. В цепях однофазного синусоидального тока, как правило, напряжение и ток определяют с помощью электромагнитных приборов, активную мощность измеряют однофазным электромагнитным ваттметром, а электрическую энергию — однофаз­ным индукционным счетчиком активной энергии. Схема включения при­боров приведена на рис. 15.4.

В цепях переменного тока для расширения пределов измерения при­меняют измерительные трансформаторы. Первичная обмотка трансфор­матора тока включается последовательно в ветвь, где измеряется ток. На вторичную обмотку включаются амперметр и токовые катушки дру­гих измерительных приборов. Для безопасности измерения вторичную обмотку обязательно заземляют. Первичная обмотка трансформатора тока имеет небольшое количество витков, а при токе свыше 600 А — лишь один виток. Вторичная обмотка всех промышленных трансформа­торов токов рассчитана на 5 А. Пределы измерения амперметра расши­ряются в k раз (k— коэффициент трансформации трансформатора тока).

Первичная обмотка трансформатора напряжения включается парал­лельно элементу, на котором измеряется напряжение. На вторичную обмотку включаются вольтметр и обмотки напряжения других измери­тельных приборов. Для безопасности измерения вторичная обмотка обязательно заземляется. Трансформатор напряжения расширяет пределы измерения также в k раз (k — коэффициент трансформации трансфор­матора напряжения).

Промышленностью выпускаются трехфазные и однофазные транс­форматоры напряжения. Это понижающие трансформаторы, в которых вторичное напряжение равно 100 В.

Реактивная мощность в цепях однофазного синусоидального тока измеряется варметрами (рис. 15.5). Резисторы R₁, R₂ и индуктивность L искусственно сдвигают в катушке напряжения ток на 90° по отноше­нию к напряжению. В этом случае вращающий момент будет пропор­ционален sinj:

 

т. е. угол отклонения подвижной части пропорционален реактивной мощности

14.3.4. В цепях трехфазного синусоидального тока при симметричной нагрузке мощность измеряют в одной фазе одним ваттметром. Общая активная мощность трех­фазной цепи

На рис. 15.6 приведена схема включения ваттметра в симметричную цепь при соединении нагрузки звездой и треугольником.

В случае, когда конструкция симметричного приемника не дает дос­тупа к нейтральной точке, используют схему с искусственной нейтральнойной точкой (рис. 15.7). Дополнительные ре­зисторы выбирают таким образом, что

где — активное сопротивление обмот­ки напряжения электродинамического ват­тметра.

Измерение активной энергии в трехфаз­ных симметричных цепях проводят по та­ким же схемам однофазными счетчиками электрической энергии. Общая энергия системы в три раза больше фазной.

Активную мощность при несимметричной нагрузке в

трехпроводной схеме измеряют с помощью трех или двух ватт­метров. При использовании трех ваттмет­ров общая мощность системы равна сум­ме фазных (рис. 15.8).

На рис. 15.9 приведена схема измере­ния мощности трехпроводной несиммет­ричной системы с помощью двух ваттмет­ров. Общая мощность в этом случае равна сумме показаний ваттметров. В четырехпроводной схеме мощность измеряют тремя однофазными (рис. 15.10) или одним трехфазным ваттметром с тремя последовательными обмотками

При симметричной нагрузке реактивную мощность можно измерить одним ваттметром, который включается по схеме, приведенной на рис. 15.12. Токовая обмотка включается в ли­нейный провод, а обмотка напряжения — на ли­нейное напряжение, т.е. прибор будет показы­вать мощность . Для определения реактивной мощности системы показания ватт­метра нужно умножить на .

Реактивную мощность можно определить также методом двух ватт­метров (рис. 15.9). В данном случае нужно взять разность показаний двух ваттметров и умножить на .

Вообще для измерения реактивной мощности используют те же схе­мы, что и для измерения активной мощности. Только в этом случае нуж­но пользоваться приборами для измерения реактивной мощности — варметрами.

Дата добавления: 2014-01-15