Измерение электрической мощности и энергии
Мощность в электрических цепях измеряют ваттметром. Обычно для этого применяют электродинамический ваттметр. Ваттметр содержит две обмотки: токовую и напряжения, начала которых обозначаются точкой или звездочкой (рис. 11.25). Токовая обмотка 1 изготовляется из толстого провода и обладает малым внутренним сопротивлением (как амперметр), обмотка напряжения 2, напротив, содержит большое количество витков из тонкого провода и имеет большое внутреннее сопротивление (как у вольтметра).
В цепи переменного тока для измерения активной мощности ваттметр включают по схеме, изображенной на рис. 11.25. Ваттметр будет показывать активную мощность Р = UI cos ср, где (р — разность фаз между фазами напряжения и тока.
Рис. 11.25. Схема включения ваттметра:
1 — токовая обмотка; 2 — обмотка напряжения
В трехфазных цепях активную мощность измеряют по методам трех и двух ваттметров. Активная мощность Р трехфазной цепи с нулевым проводом определяется суммой показаний всех трех ваттметров (рис. 11.26): Р = Pwl + Pt2 + Pw3. При использовании метода двух ваттметров (рис. 11.27) активная мощность находится как алгебраическая сумма показаний ваттметров: Р = Ры + Рг1. При измерении двумя ваттметрами некоторые показания могут быть отрицательными.
Рис. 11.26. Схема измерения активной мощности по методу трех ваттметров
Оба метода измерения активной мощности применимы в симметричных и несимметричных трехфазных цепях.
Реактивная мощность при симметричной нагрузке может быть измерена двумя ваттметрами, также включенными по схеме, показанной на рис. 11.27. При этой схеме реактивная мощность Q = л/3( Я , , - Я , 2). При несимметричной нагрузке реактивную мощность измеряют с помощью двух или трех ваттметров, включенных по специальным схемам.
Рис. 11.27. Схема измерения активной мощности по методу двух ваттметров
Полную мощность s измеряют с помощью вольтметра и амперметра. В однофазной цепи переменного тока S = UI, в трехфазной цепи S = -yJlUI. где U и I — линейные напряжение и ток.
В цепях постоянного тока для измерения мощности обычно пользуются методом амперметра — вольтметра. Потребляемая цепью мощность Р = Ш
Электрическую энергию измеряют с помощью индукционных счетчиков. Обычно счетчики включают по таким же схемам, что и ваттметры. В однофазных цепях ведется учет только активной энергии, поэтому реактивную энергию в этих цепях не измеряют.
В трехфазных цепях измеряют активную и реактивную энергии. Для этого применяют трехфазные электрические счетчики. Принцип действия этих счетчиков такой же, как и однофазных, но в одном корпусе объединены три счетчика.
Для контроля потребляемой энергии выпускают электронные многофункциональные счетчики, позволяющие измерять одновременно основные электрические величины: активную и реактивную энергии; активную, реактивную и полную мощности; коэффициент мощности; частоту; ток; напряжение и т.д. Эти приборы содержат микропроцессор, память и позволяют автоматизировать контроль и учет электрической энергии в автоматизированной системе контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ).
