КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Уэ 6. 3-4 измерение реактивной мощности
Реактивная мощность приводит к дополнительным потерям в линиях электропередачи и увеличению стоимости вырабатываемой электроэнергии и стоимости эксплуатации энергетических систем. Поэтому измерение реактивной мощности наряду с измерением активной мощности в цепях переменного тока имеет большое народнохозяйственное значение. Реактивная мощность Q, измеряемая в вольт-амперах реактивных (вар), может быть определена как в однофазных цепях, так и в трехфазных трехпроводных и че-тырехпроводных цепях переменного тока. Реактивная мощность в однофазной цепи определяется выражением Q = U I sinφ Для трехфазной цепи реактивная мощность определяется суммой реактивных мощностей отдельных фаз: Q = UАIАsinφА + UВIВsinφВ + UСIСsinφС В случае полной симметрии трехфазной трех- или четырехпроводной цепи имеем: Q =3Uф Iф sinφ или Q = Uл Iл sinφ Измерение реактивной мощности в однофазной цепи может быть осуществлено электродинамическим или ферродинамический прибором, у которого вращающий момент пропорционален не косинусу угла между векторами тока и напряжения, а синусу этого угла. Измерение реактивной мощности в трехфазной пени может быть осуществлено с помощью обычных однофазных ваттметров, т. е. приборов, предназначенных для измерения активной мощности и включаемых в трехфазную цепь по специальным схемам. Здесь, так же как и при измерении активной мощности трехфазной цепи, может быть использован метод одного, двух и трех приборов. Кроме того, реактивная мощность в трехфазных цепях измеряется с помощью двух- или трехэлементных электродинамических или ферродинамических ваттметров, элементы которых, практически ничем не отличающиеся от элементов обычных ваттметров, включаются в трехфазную цепь также по специальным схемам.
Можно сформулировать следующие правила включения однофазных ваттметров и элементов варметров в трехфазные цепи по схемам с замененными напряжениями:
Сформулированные правила пригодны для включения однофазных ваттметров и элементов варметров как по методу одного, так и по методу двух и трех приборов. Прежде чем перейти к рассмотрению конкретных схем, следует отметить, что расширение диапазонов измерения приборов при измерении реактивной мощности осуществляется так же, как и при измерении активной мощности, т. е. с помощью измерительных трансформаторов тока и измерительных трансформаторов напряжения. Поэтому в этом параграфе схемы с использованием измерительных трансформаторов не рассматриваются. Измерение реактивной мощности методом одного прибора. Метод одного прибора используется при включении обычного однофазного электродинамического или ферродинамического ваттметра, предназначенного для измерения активной мощности, в трехфазную трех- или четырехпроводную цепь. Очевидно, что в этом случае трехфазная цепь должна быть симметричной. На рисунке 6.22, а приведена схема включения ваттметра в трехфазную трехпроводную цепь. Штриховой линией показано включение обмотки напряжения ваттметра при измерении активной мощности нагрузки, имеющей доступную нулевую точку. Включение обмотки напряжения ваттметра при измерении реактивной мощности на замененное напряжение показано сплошными линиями.
Нетрудно видеть, что в рассматриваемом случае замененным напряжением по отношению к фазному напряжению Uа будет линейное напряжение UВС. Действительно, из векторной диаграммы, изображенной на рисунке 6.22,б, видно, что вектор линейного напряжения UВС отстает иа 90° от вектора фазного напряжения Ua, подключаемого к обмотке напряжения ваттметра при из-мерении активной мощности. Рисунок 6.22. Использование ваттметра для измерения реактивной мощности в трехфазной трехпроводной цепи при полной симметрии (а – схема включения, б – векторная диграмма) Показание ваттметра в рассматриваемом случае равно: Pw = UВС IA cos (UВС,^ IA) = Uл IA cos(90°-φ) = Uл Iл sin φ. Для получения реактивной мощности всей цепи необходимо умножить показание ваттметра на Q = Pw = Uл Iл sin φ. Следует отметить, что незначительная асимметрия токов в трехфазной цепи приводит при применении метода одного прибора к большим погрешностям, поэтому метод одного прибора для измерения реактивной мощности в трехфазной цепи применим только в лабораторной практике. Измерение реактивной мощности методом двух приборов. Это измерение применяется в трехфазной трехпроводной цепи как при симметрии, так и при асимметрии токов. Рассмотрим схему включения двух однофазных ваттметров PW1 и PW2 в трехфазную трехпроводную цепь, показанную на рисунке 6.23, а предполагая для упрощения, что токи симметричны. Для удобства рассмотрения штриховой линией показано включение обмоток напряжения ваттметров PW1 и PW2 в случае применения их для измерения активной мощности. При измерении активной мощности на обмотку напряжения ваттметра PW1 подавалось линейное напряжение Uав. Рисунок 6.23. Использование двух ваттметров для измерения реактивной мощности в трехфазной трехпроводной цепи (а - схема включения, б – векторная диаграмма) В соответствии со сформулированными выше правилами теперь на обмотку напряжения ваттметра PW1 необходимо подать напряжение, отстающее от напряжения Uав на 90°. Нетрудно видеть, что таким напряжением будет фазное напряжение — Uс, как показано на рисунке 6.23, б Проведя аналогичные рассуждения, нетрудно показать, что на обмотку напряжения ваттметра PW2 необходимо подать вместо линейного напряжения Uсв фазное напряжение UA. Следовательно, при включении однофазных ваттметров для измерения реактивной мощности в трехфазной трехпроводной цепи необходимо иметь фазные напряжения UA и Uc. Для получения этих напряжений создается схема с искусственной нулевой точкой.
Обычно для создания схемы с искусственной нулевой точкой используются сопротивления цепей напряжения применяемых однотипных ваттметров и резистор R, как показано на рисунке 6.23 ,а сопротивление которого должно быть равно сопротивлению цепи напряжения ваттметра Нетрудно видеть, что теперь на обмотки напряжения ваттметров PW2 и PW 1 соответственно поданы фазные напряжения Ua и Uc, причем на обмотку напряжения ваттметра PW2 подано напряжение UA со знаком плюс (зажим обмотки напряжения, обозначенный звездочкой, включен на фазу А), а на обмотку напряжения ваттметра PW1 — напряжение Uc со знаком минус (зажим обмотки напряжения, обозначенный звездочкой, подключен к искусственной нулевой точке 0). Определим показания ваттметров: PW1 = (-UС)IA cos (-UС,^ IA) РW2 = UAIC cos (UA,^ IC Из векторной диаграммы рисунка6.23,6 следует: (-UС,^ IA)= 60° - φ (UA,^ IC)= 120° - φ В результате получаем: PW1 = (-UС)IA cos (60° - φ)= Uф Iф cos (60° - φ) РW2 = UAIC cos(120° - φ)= Uф Iф cos (120° - φ) Найдем алгебраическую сумму показаний ваттметров: PW1 +РW2 = Uф Iф После несложных преобразований получим: P∑= PW1 +РW2= Uф Iфsin Анализируя полученые выражение, видим, что для получения реактивной мощности всей цепи необходимо сумму показаний ваттметров умножить на : Q = P∑ = ( Uф Iфsin ) = 3Uф Iфsin , т. е. реактивная мощность всей цепи равна сумме реактивных мощностей всех трех фаз. Необходимо отметить, что в рассматриваемом случае при угле φ =30° (cos φ=0,86) показание ваттметра PW2 в соответствии с (12.18) равно нулю: РW2 = Uф Iфcos = Uф Iфcos90o=0 При угле <30o (cos φ<0,86) показание ваттметра PW2 имеет знак минус. Очевидно, что схема, изображенная на рисунке 6.23, а, пригодна и для включения двухэлементных ваттметров, выпускаемых промышленностью для измерения реактивной мощности в трехфазных трехпроводных цепях. Конструктивное оформление таких варметров полностью соответствует конструктивному оформлению двухэлементных ваттметров, а необходимость умножения суммарного вращающего момента такого варметра на учтена при его градуировке.
Измерение реактивной мощности методом трех приборов. Измерение реактивной мощности с использованием метода трех приборов применяется в трехфазных четырехпроводных цепях как при симметрии, так и при асимметрии токов. Кроме того, метод трех приборов может быть использован и при измерении реактивной мощности в трехфазной трехпроводной цепи как с симметричными, так и асимметричными токами. Рисунок 6.24. Использование трех ваттметров для измерения реактивной мощности в трехфазной четырехпроводной цепи (а - схема включения, б – векторная диграмма) На рисунке 6.24, а показано (сплошными линиями) включение трех ваттметров PW1 — PW3 для измерения реактивной мощности в трехфазной четырехпроводной цепи. Для удобства анализа схемы включения ваттметров для измерения реактивной мощности на этом же рисунке показано включение трех ваттметров (штриховые линии) для измерения активной мощности. Нетрудно видеть, что при измерении активной мощности на обмотки напряжения ваттметров PW1 — PW3 соответственно подавались фазные напряжения Ua, Ub и Uc. В соответствии с правилами включения ваттметров для измерения реактивной мощности на обмотки напряжения этих ваттметров надо подать напряжения, отстающие на 90°. Такими напряжениями в соответствии с векторной диаграммой рисунка 6.24,б будут линейные напряжения UBC, UCA и UAB (для упрощения векторная диаграмма построена для полностью симметричной трехфазной цепи). Определим показания ваттметров: PW1 = UBCIA cos (UBC,^ IA)= UлIл = UлIлsinφ; PW2 = UCAIB cos (UCA,^ IB)= UлIл = UлIлsinφ; PW3 = UABIC cos (UAB,^ IC)= UлIл = UлIлsinφ. Следовательно, алгебраическая сумма показаний ваттметров P∑= PW1 +РW2+PW3=3 UлIлsin Разделив на , получим реактивную мощность трехфазной цепи: Q = = = Uл Iлsin =3Uф Iфsin . Конструкция трехэлементных варметров соответствует конструкции трехэлементных ваттметров, а необходимая математическая операция, связанная с делением на , учтена при градуировке варметров.
Дата добавления: 2014-01-20; Просмотров: 11639; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |